第二节 核能


【教学目标】
知识与技能
1、常识性了解原子和原子核的组成。
2、常识性了解裂变、链式反应、聚变的大致情况和原子弹、氢弹的制造原理及核反应堆的作用
过程与方法
1.通过搜集信息、阅读资料、相互交流，判断核能与我们的生活的有关说法是否正确。
2.通过阅读学习相关知识，养成学生关注高新科学技术在生产和生活中的应用。
情感、态度与价值观
1、养成学生的科学态度和探索精神。
2、启发学生树立为祖国现代化建设事业贡献力量的理想。
【教学重点】
了解原子核裂变和链式反应，核聚变的原理及如何利用核能更多的给人类造福。
【教学难点】
原子核裂变和链式反应，聚变的原理。
【教学准备】
多媒体课件 视频资料、火柴
【教学过程】
主 要 教 学 过 程

教学内容
教师活动
学生活动



一、创设情景，新课引入

【图片展示】你知道日本广岛吗？1945年8月6日早晨8 时整，3 架 B-29 美机又从高空进入广岛上空。这时很多广岛市民并未进入防空洞，而是在仰望美机。在此以前，B-29 已连续数天飞临日本领空进行训练，但这一次的3 架飞机中，有一架已经装上了一颗5 吨重的名为“小男孩”原子弹。此时正奉命来轰炸广岛，令日本广岛核爆中心方圆2公里内所有建筑物全部被夷为平地。据日本有关部门统计，因广岛原子弹轰炸而死去的人已达22万多。



幸存者辐射病 广岛被夷为平地
【过渡语】同学们观看刚才的图片时有什么样的感受？原子弹和氢弹为什么会具有这么大的威力呢？因为它们都利用了核能。如何获得核能？核能还用哪些应用呢？学习了本节知识后就能知道答案。
【板书课题】
第二节 核能


观看图片从视觉上感受原子弹爆炸的巨大威力。

学生回答：威力巨大、震撼、残忍、悲伤、让战争远离我们、我们需要和平……

（设计意图：通过视频和战后图片展示从视觉上对学生造成强烈的冲击，教育学生热爱和平，在和平年代认真学习。）

二、合作探究，获得新知
（一）核能


（一）核能
【自主学习】
请同学们结合下面图片阅读课本并结合相关化学课上的原子结构的知识，回忆原子的结构并自主学习核能的获得途径。


【归纳讲述】原子结构：

质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就可能释放出惊人的能量，这就是核能又称原子能。

分裂 聚合
学生阅读课文并回忆化学课上的原子结构的知识，自主学习并展示交流：

1、原子由带正电荷原子核和带负电荷的电子组成。
2、原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，其电荷量跟电子电荷量相等，中子不带电。
3.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，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。（设计意图：复习回顾旧知，为学习新知做好衔接，培养学生的自学能力。）




（二）裂变

1.链式反应


2.裂变的应用
（1）核电站


（2）原子弹


（二）裂变
【过渡语】核武器的威力究竟有多大？它释放的巨大能量是从哪里来的？核电站是怎样利用核燃料发电的？请同学们阅读课本171页-172页裂变部分内容找到答案。
【提出问题】
通过看书知道1 kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量。用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。外界中子停止轰击，裂变也就停止了。怎样才能让裂变继续下去呢？
【Flash展示】
核裂变、链式反应的过程



【动手实验】
用火柴模拟类比链式反应，将火柴搭成如课本图19．2-3所示的结构，点燃第一根火柴后，观察所发生的现象。


用火柴模拟链式反应 原子核的裂变
【归纳总结】
用中子轰击铀235原子核，铀核分裂时释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能。这就是裂变中的链式反应。
【知识应用】
（1）加以控制的链式反应――核电站
请同学们看下图核电站工作原理图思考：核电站是根据什么原理建造的？它的核心设备是什么？能量是如何转化的？


核反应堆 核电站能流图

（2）不加以控制的链式反应——原子弹


原子弹结构 爆炸时产生的蘑菇云
【一分为二】
你能回答核电站和原子弹的相同点与不同点吗？
核电站的核心设备是核反应堆。核反应堆的作用就是控制链式反应。如果链式反应不加控制，就会释放出巨大的能量。这就制成了原子弹。中国人民热爱和平，但为了抵制核大国的威胁，于1964年10月16日第一颗原子弹试验成功。我们制造原子弹是为了消灭原子弹。我们需要和平利用核能。
（设计意图：知道核能的和平利用能够促进人类进步，用于战争会给人类带来灾难。激发学生爱国热情，树立民族荣辱观）


自主阅读课本
思考
观察核裂变、链式反应的过程
学生操作火柴模拟链式反应实验，初步体会链式反应。一根火柴点燃两根，两根点燃四根，如此像锁链一样持续下去。
（设计意图：通过动画、模拟实验帮助学生理解裂变的链式反应，培养学生观察、分析问题的能力）
学生看图回答

核电站是利用可控链式反应释放出能量发电，核心设备是核反应堆。核反应堆产生的内能，通过蒸汽轮机做功，带动发电机发电。
所以能量的转化过程是：核能—内能—机械能—电能

学生思考、交流
原子弹的制造原理
如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会引起大量的铀核发生裂变，释放出巨大的核能，发生猛烈的爆炸。原子弹就
是根据这个原理制成的。

思考回答：
核反应堆中发生的链式反应，是可以控制的，而原子弹爆炸时发生的链式反应是不加控制的。



（三）聚变



（三）聚变
【比较认知】
前面的学习知道电能生磁，磁能生电。科学家利用逆向思维的方法发现，两个较轻的原子核，在超高温下结合成新的原子核，同时释放出核能的过程叫聚变。有时称为热核反应。
【图片展示】
请同学们看下图，它所获得核能的途径是怎样的？


氘核、氚核在超高温下聚合成氦核

【拓展延伸】
核聚变目前无法控制，但可以用来制造氢弹。我国科学家用不到三年的时间研制，于1967年6月17日，第一颗氢弹试验爆炸。氢弹的威力大于原子弹。请同学们观看“中国氢弹爆炸视频”。


【科学畅想】
可控聚变尚未实现，海水中蕴藏着丰富的氘核，科学家预言，通过可控聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题。望同学们努力学习今后世界的发展做出贡献。


（设计意图：让学生认识逆向思维的重要性，并学会利用逆向思维思考问题）
观看聚变图片
学生回答：
氘核与氚核在超高温下结合成新的原子核——氦核，释放出巨大的核能

聆听思考、观看视频

（设计意图：感受我国科学家为国献身的精神，科技才能强国，增强学生热爱和平的意识与振兴中华的使命感、责任心。）

（四）科学、技术、社会
（四） 核电站和核废料处理
（三）阅读与交流
请同学们阅读sTs科学.技术.社会——核电站，了解核泄露的危害和核废料的处理。。
鼓励学生说出核废料可能带来的问题、对环境的影响和核废料处理方法。
（设计意图：认识科学与技术对人类生活的影响有两面性，培养学生建立将科学服务于人类的意识的同时，也培养学生的环保意识。）


阅读“STS 核电站和核废料处理”，了解核能给人类带来便利的同时，也会给人类带来灾难。
学生畅所欲言


三、课堂小结

本节课你有哪些收获？还有哪些疑惑? 见附件1
梳理知识，交流收获和疑惑。

四、课堂检测
教师巡视、讲评见附件2
独立完成检测题。

五、布置作业
课后《动手动脑学物理》1、3、4。
课下完成



【板书设计】
§22.2核能
一、核能
1、定义：一旦使原子核分裂或聚合，就可能释放惊人的能量，这就是核能。
2、获得核能的两种途径：裂变和聚变
二、裂变
1、可控链式反应：核反应堆
2、不可控链式反应：原子弹
三、聚变 制造氢弹

【附件1】


【教学反思】
一、教案中的亮点；
1、历史故事视频引入，激发了学生的学习兴趣和求知欲。由于核能、裂变、聚变、链式反应等概念均涉及到核反应知识，而学生头脑里，这部分知识是一个空白。因此，讲授过程中要贯彻通俗性原则，不宜过深，尽可能采取恰当的比喻来帮助学生理解这些知识。
2、关于情感态度价值观的教学，结合我国在核能领域的成就，增强学生的民族自豪感。通过介绍核武器给人类带来的伤害，和核电站的利用，让学生认识到认识到科技可以给人们带来便利的同时也会给人类带来灾难，利用核能是一面双刃剑。
二、教案中的不足：
1.通过教学发现课堂时间比较紧张。
2.在设计练习题时，题量较小。

【附件2】 课堂检测
1.链式反应中，在 中发生的是可以控制的，在 时发生的是不可控制的。
2.下列说法正确的是（ ）
A、核能是指原子核发生变化时所释放的能量
B、煤炭、石油、天然气、太阳能都是化石能源
C、原子弹和氢弹都是利用核裂变
D、目前核电站获得核能的途径是核聚变
3.为缓解电力紧张的状况，我国多措并举：合理调煤保电、优化利用水能资源、开发利用新能源，近年来陆续建成了一些核电站。下图为核电站发电流程图，在核电站发电过程中，关于核能的获取途径与能量转化顺序，下列说法正确的是（ ）


A．聚变；核能→内能→化学能→电能
B．聚变；核能→内能→机械能→电能
C．裂变；核能→内能→机械能→电能
D．裂变；核能→内能→化学能→电能
4.2011年3月，日本发生了强烈地震并引发了海啸，对福岛核电站造成了很大的破坏，如图甲所示．
（1）核电站是利用 能来发电的，其能量是原子核发生了核 （选填“裂变”或“聚变”）；
（2）由于一系列的爆炸，使得大量的核燃料外泄，周围的人们处在核污染中．图乙中是核辐射标志的是（ ）


（3）为了给处于高温中的核反应堆外壳降温，消防员通过喷水的方法来有效降温，这是用 的方法来改变内能的；
（4）“能源和环境”是世界各国共同面临的问题，保护环境、节约能源要从我做起。下列说法中需要改正的是（ ）
A．尽可能用太阳能热水器代替电热水器
B．养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯
C．用洗脸水冲厕所，将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站
D．及时将生活垃圾，废电池装在一起丢入垃圾箱
（5）如果核电站每年需要50t的核燃料，而同等规模火电站每年需要6×106 t的煤炭．6×106 t的煤炭完全燃烧放出的热量为多少？（煤炭的热值为3×107J／kg）．
【答案】
1.核电站 原子弹爆炸
2.A
3.C
4．（1）核 裂变 （2）C （3）热传递 （4）D （5）1.8×1017