資源簡介

中小學教育資源及組卷應用平臺
第二十二章 能源與可持續發展
第2節 核能
第2節 核能
課題
課型 新授課 √ 復習課 試卷講評課 其他課
1.教學內容分析 本節內容由“核能”、“裂變”和“聚變”三部分構成。本節重點是核能的由來及其優點和可能帶來的問題，難點是裂變和聚變。學生對裂變、聚變、鏈式反應等概念比較陌生，教學中應以講授為主，但不宜過深，建議教師通過掛圖展示和類比火柴燃燒實驗講解核裂變的原理，再通過掛圖和氫彈爆炸等資料了解核聚變的知識。最后，組織學生閱讀“ST$核電站和核廢料處理”。
2.學習者分析 學生在之前的物理課、化學課的學習中已經對原子的結構有所了解。部分學生可能通過媒體對核電及核武器有一點了解。學生對核能利用是比較感興趣的，課本對相關知識描述的也較為詳細，但學生對原子結構、核能釋放等很難有感性認識。
3.學習目標確定 1.通過了解原子和原子核的組成，知道原子核分裂或聚變時所釋放的巨大能量。 2.通過學習理解裂變和聚變的原理，知道它們在核能釋放中的作用。 3.通過探討核能的和平利用，理解其在現代社會的重要性和潛在的危險。
4.學習評價設計 學習評價自我評價表項目評價內容掌握情況很好一般不好科學知識1了解核能的基本概念、特點及其在現代社會中的應用。理解核裂變和核聚變的基本原理，知道實現核能釋放的兩種方式。2掌握核能利用中的安全問題和防護措施。學科能力通過觀察、實驗和討論，探究核能釋放的基本過程和條件。培養分析問題和解決問題的能力，以及科學探究的精神。科學態度認識到核能在解決能源問題中的重要作用，以及核能利用的安全性和可持續性。小組評價表評價內容得分標準成員一成員二成員 三團隊精神5分：能高效分工合作完成任務 3分：重大問題能有效溝通 1分：各自獨立，不能完成任務實施能力5分：能準確設計詳細的實驗過程和所用實驗道具。 3分：能設計出大概方框架，但不夠準確和詳細。 1分：不能設計出任何過程和方案。結果展示能力5分：小組完成任務并解答正確。 3分：小組 任務，但解答部分正確，部分錯誤。 1分：小組完成任務，但解答全部不正確。總分
5.學習活動設計
教師活動 學生活動 設計意圖/學習評價
任務一：創設情境
觀看原子彈爆炸視頻 原子核在發生變化時，會釋放出巨大的能量，那么你了解原子的結構嗎﹖核能是如何產生的呢 通過本節課的學習，你就能找到答案了。 觀看視頻思考問題 通過直接的視覺沖擊感受核能的能量巨大，進而產生對核能的好奇。
任務二：核能
分子是由原子組成的，那么，原子是由什么組成的呢？ 1926年奧地利物理學家埃爾溫·薛定諤提出“電子云模型”。該模型中， 電子在原子核外很小的空間內做高速運動，其運行沒有固定的規律，電子分層排布，接近現代人類對原子結構的認識。 提問：原子核還能再分嗎？ 原子核 質子 原子 中子 電子 原子核，簡稱“核”，位于原子的核心部分，由質子和中子兩種微粒構成。原子核帶正電（即質子所帶的正電），中子不帶電。 質子（帶正電） 原子核（帶正電） 中子（不帶電） 原子的組成及帶電情況是怎樣的？ 原子核極小，它的直徑在10-16m～10-14m之間，體積只占原子體積的幾千億分之一，在這極小的原子核里卻集中了99.95％以上原子的質量。 核能：質量較大的原子核發生分裂或者質量較小的原子核相互結合時，就有可能釋放出驚人的能量，這就是核能。 提問：核能的釋放方式有哪些？ 學生 、討論。 學生觀看資料和圖片，了解人們對原子內部結構的研究。 學生思考、討論。 學生觀看知識結構，知道原子的結構組成。 學生觀看知識結構，知道原子核的結構情況。 學生思考、討論，并嘗試回答。 學生理解原子核內集中了大部分質量。 學生理解核能的概念。 學生討論、回答：釋放核能的方式有核裂變和核聚變。 通過物理學家研究的歷史與結論，引導學生感知隨著歷史的發展，人們對原子內部結構的研究逐步深入。 通過分析原子內部結構，了解原子和原子核的結構組成。 通過提問引導學生了解原子的組成及帶電情況。 引導學生結合前面已學知識，理解核能的概念；并通過提問，引導學生查找釋放核能的方式有哪些。
任務三： 裂變
展示核裂變的資料：1934～1938年間，科學家利用中子轟擊質量較大的鈾235，使其裂變成兩個質量較小的原子核，同時釋放出2～3個新的中子。 提問：鈾235只有在中子的轟擊下才能發生裂變且釋放出核能，那么是不是要不斷地從外界提供中子才能使反應不斷進行呢？ 實驗：利用火柴模擬鏈式反應。 提問：如果去掉其中火柴（1），火柴（2）（3）會燃燒嗎？ 展示鏈式反應原理的掛圖或動畫。 播放紀錄片：廣島原子彈爆炸。鏈式反應如果不加以控制，大量原子核就會在一瞬間發生裂變，釋放巨大的能量，產生極大的破壞性，就如前面所見的原子彈。 學生觀看核裂變的資料，了解核裂變放出能量的過程。 學生根據剛才裂變的資料，知道在鈾235裂變時就會釋放出中子，所以在裂變的過程中，不需外界不斷地提供中子。 學生觀看、討論，并回答：抽掉其中一根火柴，其后面的火柴就不會燃燒。會使燃燒火柴的數量減少。 學生觀看原子彈爆炸產生的危害，感受核能的巨大威力。 通過引導學生觀看核裂變的資料，并思考回答問題，成功利用類比的方法來模擬研究核裂變過程。 通過實驗：利用火柴模擬鏈式反應。形象生動地演示了鏈式反應的原理，從而更方便學生學習，降低理解成本。 通過視頻演示紀錄片，讓學生直觀感受核能的巨大威力。
任務四：聚變
質量較大的鈾235可以裂變成質量較小的原子核，那么質量較小的核能不能聚合成質量較大的核呢？ 展示“氘和氚在超高溫下結合成新的原子核──氦核”的聚變圖。 輕核的聚變：將質量較小的原子核結合成新的原子核也會放出大量的能量，這就是聚變。 展示“氫彈”的圖片。氫彈就是利用氫核的聚變，在瞬間釋放出大量的能量。 核聚變人類暫時還沒有實現可控，只能制造核武器——氫彈，展示視頻：我國第一顆氫彈爆炸。 思考：核能的利用有哪些利與弊？ 利：不造成空氣污染、不排放CO2、消耗核能源少、發電成本低 弊：產生放射性廢料、排熱量大、建廠成本大、核泄漏污染大 學生思考、討論，并回答：能。 學生觀看“氘和氚在超高溫下結合成新的原子核──氦核”的聚變圖，了解輕核聚變的知識。 學生理解核聚變的概念。 學生觀看圖片或視頻，了解氫彈就是利用氫核的聚變釋放的能量。 通過引導學生逆向思考，提出核聚變的可能性。培養學生逆向思維的能力。 結合案例圖示，直觀講解聚變的概念，幫助學生對抽象知識的理解。 通過氫彈的展示，增加學生對氫彈爆炸的了解，同時對學生進行愛國主義教育。 介紹人類歷史上僅有的三次核事故，向學生說明核電站是安全的，應大力發展核能發電。
任務五：總結反思
通過本節課的學習，你學到了什么？你還有什么問題？ 歸納本課所學 培養學生總結歸納的能力。
6.板書設計 第2節 核能 一、原子結構 原子由原子核和核外電子構成，原子核由質子和中子組成 二、核能 質量較大的原子核發生分裂或者質量較小的原子核相互結合，就可能釋放出驚人的能量，這種能量被稱為核能 三、裂變 （1）裂變：質量較大的原子變成兩個質量中等大小的原子核的過程 （2）鏈式反應：使很多個鈾核在極短的時間內相繼裂變，叫鏈式反應 （3）應用：核電站（可控制）、原子彈（不可控制） 四、聚變 （1）質量較小的原子核在超高溫下結合成新的原子核的過程，釋放出更加巨大的能量。 （2）應用：氫彈。 五、核電站 （1）核反應堆：控制核裂變反應的中子數量，使鏈式反應連續、緩慢地進行，核能得以平穩釋放。 （2）防護措施：防止核泄漏：處理核廢料。 （3）能量轉化：核能→內能→機械能→電能
7.作業與拓展學習設計 1.【例題1】物質是由分子或原子組成的，______的發現，說明原子是可以再分的；原子是由原子核和核外________組成的，原子核由質子和______組成。如圖所示，是不同科學家提出的原子模型，其中_______（選填“A”或“B”）是盧瑟福提出的原子核結構模型。 【答案】電子；電子；中子；B。 2.如上圖中我國的大亞灣核電站，是利用核能來大規模生產電能的發電站。關于核能和核電站，下列相關說法中正確的是（ C ） A.核能是常規能源 B.核能不會對人類造成危害 C.核電站是利用裂變的鏈式反應發電的 D.核電站發電時，把核能直接轉化為電能 3. 關于核電站，下列說法正確的是（ B ） A.核電站所使用的核燃料是煤和石油 B.核電站核反應堆中發生的是可以控制的核裂變 C.核電站發電的能量轉化過程：核能→內能→電能→機械能 D.核電站產生的核廢料可以作為生活垃圾來處理
8.特色學習資源分析、技術手段應用說明 多媒體課件、圖片、視頻資料。
9.教學反思與改進 通過本節課的學習我們知道了什么是裂變、什么是聚變、什么是鏈式反應、核能是怎么得到的、核電站是如何發電的等。
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物理九年級大單元整體教學設計
第二十二章 《能源與可持續發展》
本章內容分析
能量是物理學中一個非常重要的概念，它既是新課程內容標準的主題之一，也作為主線之一，貫穿在整套物理教科書當中。本章在前面學過的各種有關能量的知識基礎之上，對能源知識作了常識性的介紹，對能源概念進行了簡單的回顧和總結。
本章內容由能源的發展歷史引入，首先介紹人類利用能源的歷程，之后通過展望21世紀的能源發展趨勢引出核能和太陽能等新型能源，最后結合能量的轉化與轉移有一定的方向性和能源的大量使用給人類帶來的環境問題，進一步引導學生思考能夠在未來使用的理想能源，注意進行世界觀、價值觀的教育，特別是使學生了解和接受能源與可持續發展的觀念。
本章課標要求
3.5能量守恒
3.5.3列舉能量的轉化和轉移具有方向性的實例。
3.6能量與可持續發展
3.6.1列舉常見的不可再生能源和可再生能源。
3.6.2知道核能的特點和核能利用可能帶來的問題。
3.6.3從能源開發與利用的角度體會可持續發展的重要性。
本章核心素養
物理觀念：1.了解：信息傳播的發展過程，初步了解電話是怎樣把信息傳遞到遠方的；電話交換機的作用；模擬通信和數字通信的基本區別：電磁波的特點及應用；描述電磁波的物理量，以及電磁波的傳播特點：無線電廣播的大致工作過程；聲音，圖像信號的產生傳播和接收過程；微波通信的特點；衛星通信的特點；光纖通信的原理和優點。
2.理解：移動電話的工作原理和特點；網絡通信的組成和通信形式。
3.知道：電磁波，電磁波的產生和傳播；電磁波的波譜。
物理思維：通過探究過程，進一步體會科學探究方法。
科學探究：培養學生的觀察、思考、分析、討論、總結、歸納的能力。
科學態度與責任：通過了解能源消耗對環境的影響，認識科技對人類社會發展的負面影響，增強節能意識和環保意識，并在個人所能及的范圍內對社會的可持續發展有所貢獻。有將科學服務于人類的意識，有理想、有抱負、熱愛祖國，有振興中華的使命感和責任感。
單元教學目標
（一）內容目標
1、能識別各種能源、會區分一次能源和二次能源并能說出特點；會區分不可再生能源與可再生能源并了解其特點。
2、通過學習了解核能、裂變、聚變，知道核能的優點和可能帶來的問題。
3、知道太陽能的特點，大致了解太陽能的利用方式。
4、通過生活實例了解能量轉化技術給人類帶來的便利，初步了解能量轉移和轉化的方向性，不可逆性。
5、通過資料閱讀了解世界和我國的能源狀況，對于能源的開發利用有可持續發展的意識。
（二）學業目標
1、通過收集信息、閱讀資料、相互交流，判斷能源與人類生存和社會發展的說法是否正確，判斷核能、太陽能與我們的生活有關的等等說法是否正確。
2、從可持續發展角度分析能源、資源及日常諸多現象，提出自己的觀點及其可行的做法。
3、從能源問題到能源科學引發學生的學習興趣和學習欲望。
4、從核能利用問題初步認識科學及相關技術對于人類生活的影響具有兩面性。
五、教學重點：
核能的優點和可能帶來的問題、能量轉移與能量轉化的方向性、世界和我國的能源狀況。
六、教學難點：
裂變和聚變的概念、能量轉移與能量轉化的方向性。
七、學情分析，教學建議：
學生從學習物理開始就接觸光能、熱能，到學習電能時就涉及了電能與其他形式能的相互轉化問題，后來又逐漸學習了動能、勢能、機械能、內能及它們之間的相互轉化，學習了能的轉化與守恒定律。能源是提供能量的物質，與能量是密不可分的，學生對各種能量的了解與學習，為本章的學習奠定了基礎。
節能環保是當今社會發展的主題，也是學生日常生活中經常接觸的話題，這也會激發學生的學習興趣。核電站、核武器等內容也是學生的興趣點，太陽能熱水器已經走進千家萬戶，太陽能電池、太陽能路燈也是學生心存疑惑、樂于探究的問題，但本章知識的綜合性和抽象性也會給學生的學習帶來一定的困難。
本章的重點內容是原子能、核能以及能量的轉化和轉移。雖然學生對太陽能很熟，但是沒有原子核和核能為基礎理解起來是有困難的。因此本章應該重視核能、太陽能這兩節內容的教學。教學中要盡量關注學生對于能量轉移和轉化事實的積累和認識，盡量讓學生參與以獲得一些規律性知識和結合社會發展的深層次思考。
八、本章活動主題：
節能環保案例: 全球領先的可持續發展成功故事
在全球范圍內，越來越多的組織和社區正在采取積極的措施，通過節能和環保項目，為可持續發展樹立了典范。這些案例不僅在減少碳排放和資源浪費方面取得了顯著的成功，還為未來提供了可行的模式和啟發。本文將深入探討全球領先的可持續發展成功案例，以了解它們的關鍵特點和對可持續發展的重要影響。
案例一：丹麥的風能革命
關鍵特點：
-可再生能源投資：丹麥大規模投資于風能，成為風能技術的領先者。風力渦輪機占據丹麥電力生產的相當大比例。
-綠色政策支持：政府通過激勵政策和補貼，推動了可再生能源的發展，鼓勵綠色能源投資。
-能源出口：丹麥的風能產業不僅滿足國內需求，還出口多余的電力，為國家帶來經濟利益。
影響：
-丹麥的風能革命為可再生能源的全球發展樹立了榜樣，促使其他國家采取類似的措施。
-減少化石燃料的使用，降低了碳排放，有助于減緩氣候變化。
案例二：新加坡的城市綠化計劃
關鍵特點：
- 城市綠化：新加坡通過在城市內引入大量綠色空間、公園和垂直綠化，改善了城市環境。
- 水資源管理：新加坡實施了創新的水資源管理計劃，包括雨水收集和廢水處理再利用。
- 可持續城市規劃：城市規劃中融入了可持續性原則，例如提供便捷的公共交通和鼓勵低碳出行。
影響：
- 新加坡的城市綠化計劃提高了居民的生活質量，改善了城市環境。
- 為其他城市提供了可行的城市可持續發展模式，特別是在水資源管理方面。
案例三：斯堪的納維亞國家的垃圾循環經濟
關鍵特點：
- 垃圾循環：斯堪的納維亞國家（如瑞典和挪威）采用了高度發達的垃圾循環系統，將廢物轉化為能源和有用的產品。
- 能源回收：垃圾焚燒廠和生物氣化設施將廢物轉化為電力和熱能，減少了對化石燃料的依賴。
- 廢物減少：通過回收和可持續消費倡議，這些國家減少了廢物的產生。
影響：
- 垃圾循環經濟模式提高了資源利用率，減少了廢物填埋和焚燒，降低了環境負擔。
- 這一模式已經被其他國家采納，以減少廢物生成和提高資源利用率。
案例四：中國的綠色超級城市深圳
關鍵特點：
- 可持續城市規劃：深圳將可持續發展融入城市規劃，鼓勵低碳出行、建設綠色建筑和保護生態系統。
- 綠色科技創新：深圳成為綠色科技和可再生能源技術的創新中心，支持可持續能源項目。
- 社區參與：政府積極鼓勵社區參與綠色倡議，推動綠色生活方式。
影響：
- 深圳的可持續城市規劃和創新對中國和全球城市提供了可行的示范。
- 為城市的可持續發展樹立了榜樣，鼓勵其他城市采取類似的可持續發展措施。
結論
全球范圍內的節能環保案例展示了可持續發展的多樣性和創新性。這些案例不僅在減少碳排放、資源利用率提高、環境改善等方面取得了重大成功，還為其他地區和國家提供了可行的模式和啟發，加速了全球可持續發展的進程。
九、教學過程性評價細目設計
學習任務 能源 核能 太陽能 能源與可持續發展
優秀 1.熟知人類不同時期使用的主要能源及人類使用主要能源的發展歷程； 2.結合實例，掌握能源與人類生存和社會發展的關系； 3.知道一次能源、二次能源及其特點。 1.知道原子、原子核結構： 2.熟知獲取核能的兩個途徑----重核裂變、輕核聚變； 3.知道核裂變和核聚變的特點； 4.知道人類利用核能的現狀。 1.知道太陽能的特點； 2.知道人類利用太陽能的過程； 3.知道太陽能的應用。 1.熟知能量的轉化和轉移有一定的方向性； 2.知道伴隨大量能源消耗所產生的環境問題，對于能源的開發和利用有可持續發展的意識； 3.知道可再生能源與不可再生能源，并能正確區分； 4.知道未來理想能源的特征。
良好 1.知道人類不同時期使用的主要能源及人類使用主要能源的發展歷程； 2.結合實例，理解能源與人類生存和社會發展的關系： 3.常識性了解什么是一次能源、二次能源及其特點。 1.了解原子、原子核結構： 2.知道獲取核能的兩個途徑一重核裂變、輕核聚變： 3.了解核裂變和核聚變的特點； 4.了解人類利用核能的現狀。 1.認識太陽能的特點： 2.認識人類利用太陽能的過程； 3.了解太陽能的應用。 1.知道能量的轉化和轉移有一定的方向性； 2.認識伴隨大量能源消耗所產生的環境問題，對于能源的開發和利用有可持續發展的意識： 3.認識可再生能源與不可再生能源，并能正確區分； 4.了解未來理想能源的特征。
合格 1.了解人類不同時期使用的主要能源及人類使用主要能源的發展歷程； 2.結合實例，了解能源與人類生存和社會發展的關系： 3.常識性了解什么是一次能源、二次能源及其特點。 1.了解原子、原子核結構： 2.了解獲取核能的兩個途徑一重核裂變、輕核聚變： 3.初步了解核裂變和核聚變的特點； 4.初步了解人類利用核能的現狀。 1.初步認識太陽能的特點： 2.初步認識人類利用太陽能的過程； 3.初步了解太陽能的應用。 1.了解能量的轉化和轉移有一定的方向性； 2.初步認識伴隨大量能源消耗所產生的環境問題，對于能源的開發和利用有可持續發展的意識： 3.初步認識可再生能源與不可再生能源，并能正確區分； 4.初步了解未來理想能源的特征。
十、教學流程圖（思維導圖展現整個整體單元教學的思路及課時安排）
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