二、核能
【学习目标】
1．了解核能、核裂变和核聚变；
2．了解核能的优点，还要知道它可能带来的问题．
【重点、难点】
重点：核聚变、核裂变
难点：核聚变、核裂变的过程。
【学具教具】
链式反应模型、各种挂图。
【教学过程】
1．放射现象
科学家们发现铀、钋、镭等元素能够放出射线，这种射线能够穿透黑纸，使照相底片感光，就像光线可以使照相底片感光一样．那么，放出的射线究竟是什么呢？


图16－3
人们让射线通过很强的磁场，看看它有什么反应，以此来考察它的性质．如图16－3所示，把一小块放射性物质放在铅盒里，留有一个通道让射线射出，外面加有强磁场．人们发现射线分成了三束．其中两束向相反方向偏转，说明这两束射线由带电粒子组成，而且带有异种电荷．另一束不偏转，说明这束射线是中性的．
偏转较小的那一束叫做α射线，由带正电的α粒子组成，α粒子所带正电荷是电子电荷的两倍，α粒子的质量大约等于氦原子的质量．研究表明，α粒子就是氦原子核．
偏转较大的那一束叫做β射线，研究表明，β射线是高速运动的电子流．
不偏转的那一束叫做γ射线，是一种波长很短的电磁波．
这三种射线都有穿透物质的本领，其中γ射线的穿透本领最强，甚至能穿透水泥墙和薄钢板．由于穿透本领强，所以可利用γ射线来检查金属材料内部有没有砂眼和裂缝，用来检查金属板的厚度．还可利用射线照射种子，使农作物增产．γ射线还可用来检查和医治恶性　肿瘤．
过量的射线照射对人体有伤害作用．在利用放射线时，要注意射线的防护，用铅玻璃板、铅板等把放射性物质与人体隔离开．要防止放射性物质泄漏，以避免对水源、空气和工作场所造成污染．
2．原子、原子核
一切物质由分子组成，分子又由原子组成．有些物质的分子就是一个原子．原子十分小，它的直径不到一个纳米．原子由质子、中子、电子三种粒子组成．质子带正电荷，电子带负电荷，中子不带电．质子和中子的质量比电子大得多，挤在处于原子中心的构成非常小的原子核中，就像几颗豆粒挤在大广场中央一小块弹丸之地一样．
3．核能
质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或重新组合是极其困难的．但是，一旦使原子核分裂或聚合，就可能释放出惊人的能量，这就是核能．核能是能源家族的新成员，它包括核裂变能和核聚变能两种主要形式．
4．裂变


图16－4
科学家发现用中子轰击铀235（质量数为235的铀），铀核会分裂成大小相差不很大的两部分，这种现象叫做裂变（图16－4）．发生裂变时有核能释放出来，这时裂变后的产物以很大速度向相反方向飞开，与周围的分子碰撞，使分子动能增加，转化为物体的内能．裂变释放的核能十分巨大，1 kg铀235中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量相当于2500 t标准煤完全燃烧放出的能量．


图16－5
用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量．这好比用火柴点燃木材，木材才能燃烧，放出能量一样．假如外界的中子停止轰击，裂变也就停止．然而实验表明，铀核裂变时，还同时放出2~3个中子，放出的中子又可以轰击其他铀核，使它们也发生裂变．这样，裂变将不断地自行继续下去（图16－5）．这种现象叫做链式反应
．

图16－6
如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会释放出巨大的核能，发生猛烈爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的（图16－6）．如果控制链式反应的速度，使核能慢慢地平稳地释放出来，就便于和平利用了．能够缓慢、平稳地释放核能的装置，叫做核反应堆．
5．聚变
科学家们发现，较轻的核结合成较重的核，也能释放能量，这种现象叫做聚变．例如一个氘核（质量数为2的氢核）和一个氚核（质量数为3的氢核）结合时，就释放出核能（图16－7）．


图16－7
氢弹就是利用轻核聚变制成的．氢弹是一种比原子弹威力更为巨大的核武器．
太阳内部进行着大规模的聚变，释放的核能以电磁波的形式从太阳辐射出来，地球上的生物每天都享用着聚变释放出的能量．
如何实现聚变，如何利用聚变释放的核能，科学家正在积极地探索着．海水中蕴藏着丰富的、可以实现聚变的氚核．科学家预言，通过可控制聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题．愿同学们今后对此做出贡献．

【学习方法指导】
逆向思考法
在本节内容中介绍了“核裂变”和“核聚变”．“裂变”和“聚变”是两个相反的过程．在物理学中我们经常会遇到一些问题，不但要知道它的“正”过程，而且要知道它的“反过程”．而且在科学探究的过程中，许多科学家正是抱着坚定的信念，执着而顽强地探索，终于得出了令人瞩目的成果．
奥斯特在发现了电流的磁效应以后，法拉第在思考中逐渐形成了一种想法：既然电会产生磁，那么磁能不能产生电呢？法拉第经过多年的实验，顽强地向认定的目标前进，终于发现了电磁感应现象．
在这个典型实例中，法拉第就是运用了“逆向思考法”大胆地提出了猜想，然后再通过实验验证，得出结论．
同学们在学习中，不但经常要“正向”思考，而且也要“逆向”思考，这样才能举一反三，把知识掌握好，运用灵活．