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(共42張PPT)
第2節(jié) 核能
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.常識(shí)性了解核能及核能的獲取方式。
2.了解原子核的結(jié)構(gòu)及核能的利用。
3.理解核裂變和核聚變，能正確說(shuō)出核裂變和核聚變的應(yīng)用。
1.原子結(jié)構(gòu)：原子的中心是 ，原子核周圍有一定數(shù)目的 在核外運(yùn)動(dòng)。
2.核能：質(zhì)量較大的原子核發(fā)生 或者質(zhì)量較小的原子核相互 ，就有可能釋放出驚人的能量，這就是核能。
原子核
電子
分裂
結(jié)合
3.裂變：用 轟擊質(zhì)量比較大的鈾 235 原子核，使其發(fā)生 ，變成兩個(gè)質(zhì)量中等大小的原子核，同時(shí)釋放出巨大的能量。
4.聚變：將某些質(zhì)量很小的原子核，例如______（由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子構(gòu)成）與____ （由一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子構(gòu)成），在超高溫下結(jié)合成新的原子核——氦核，也會(huì)釋放出巨大的核能，這就是聚變。
氚核
中子
裂變
氘核
1945年8月6日，美國(guó)向日本廣島投下第一顆原子彈
廣島大部分被摧毀變成廢墟
原子彈的威力為什么這么大？
核能
知識(shí)點(diǎn)一
1．原子結(jié)構(gòu)
H2O分子
　　以水分子為例：它由一個(gè)氧原子和兩個(gè)氫原子組成。
H
　　原子由原子核和核外電子組成。
　　（1）氫原子由原子核和一個(gè)核外電子組成。
　　原子核有一個(gè)質(zhì)子，質(zhì)子帶正電荷，核外電子帶負(fù)電荷。二者電荷量相同。
O
　　（2） 氧原子由原子核和八個(gè)核外電子組成。
　　原子核有八個(gè)質(zhì)子和八個(gè)中子，由于中子不帶電，所以正負(fù)電荷量仍然相同。
原子核由質(zhì)子和中子組成，周圍有電子
原
子
核外電子（帶負(fù)電，繞核高速旋轉(zhuǎn)）
原子核
中子（不帶電）
質(zhì)子（帶正電）
集中原子大部分質(zhì)量
2．核能
　　質(zhì)子和中子依靠強(qiáng)大的核力緊密地結(jié)合在一起。要使它們分裂或結(jié)合都是極其困難的。
　　質(zhì)量較大的原子核發(fā)生分裂或者質(zhì)量較小的原子核相互結(jié)合時(shí)，就有可能釋放出驚人的能量，這就是核能。
裂變
知識(shí)點(diǎn)二
1934年至1938年，科學(xué)家曾先后用中子轟擊質(zhì)量比較大的鈾235原子核，使它變成兩個(gè)中等大小的原子核，同時(shí)釋放出巨大的能量，稱為原子核的裂變。
1 kg鈾全部裂變，釋放的能量超過(guò)2 000 t煤完全燃燒時(shí)釋放的能量。
1．裂變
　　用中子轟擊鈾核，鈾核才能發(fā)生裂變，放出能量。
　　外界中子停止轟擊，裂變也就停止了。怎樣才能讓裂變繼續(xù)下去呢？
2．鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
　　將火柴搭成左下圖所示結(jié)構(gòu)，點(diǎn)燃第一根火柴后，會(huì)發(fā)生什么？
想想議議
　　用中子轟擊鈾235原子核，鈾核分裂時(shí)釋放出核能，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)新的中子，這些中子又會(huì)繼續(xù)轟擊其他鈾核……于是就導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能。這就是裂變中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
3．核電站和原子彈
核電站的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。核反應(yīng)堆是原子核發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的場(chǎng)所。
核電站中的反應(yīng)堆
1942年，人類利用核反應(yīng)堆第一次實(shí)現(xiàn)了可控制的鈾核裂變。
目前，全世界已經(jīng)建成了幾百座核電站，核能發(fā)電已經(jīng)成為重要的電力來(lái)源之一。
隨著我國(guó)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的第三代百萬(wàn)千瓦級(jí)核電技術(shù)電站華龍一號(hào)的建設(shè)，我國(guó)的核能發(fā)電技術(shù)已居于世界領(lǐng)先地位。
"華龍一號(hào)"核電機(jī)組效果圖
　　鏈?zhǔn)椒磻?yīng)如果不加以控制，大量原子核就在一瞬間發(fā)生裂變。釋放出極大的能量。
　　在人類實(shí)現(xiàn)可控核裂變大約三年后，即1945年，利用不加控制的核裂變制造的毀滅性武器——原子彈爆炸了。
聚變
知識(shí)點(diǎn)三
　　將質(zhì)量較小的原子核結(jié)合起來(lái)，也會(huì)釋放出巨大的核能。
氘
氚
氦核
中子
能量
聚變
　　氘核與氚核在超高溫下結(jié)合形成氦核和一個(gè)中子，能釋放大量核能。這一過(guò)程就是聚變。
　　氘核和氚核都屬于氫核的一種。大量氫核的聚變，可以在瞬間釋放驚人的能量。氫彈利用的就是聚變瞬間釋放的能量。
　　可控聚變尚未實(shí)
現(xiàn)，海水中蘊(yùn)藏著豐
富的氘核，科學(xué)家預(yù)
言，通過(guò)可控聚變來(lái)
利用核能，將有望徹
底解決人類能源問題。
2011年3月，日本福島第一核電站發(fā)生爆炸，造成核泄漏。
閱讀教材P172《核電站和核廢料處理》，談?wù)勛约旱目捶ā?br/>自由討論
1.核電站利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）
A.目前核電站都是通過(guò)聚變反應(yīng)來(lái)利用核能
B.核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可以控制的
C.原子核分裂或聚合時(shí)釋放出核能
D.核能是一種不可再生的能源
A
中考題型1 核電站
（1）核能發(fā)電是利用鈾原子核裂變時(shí)放出的核能來(lái)發(fā)電的。核電站的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆，核反應(yīng)堆是通過(guò)可控裂變（鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）釋放能量的。
（2）原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)會(huì)釋放出大量能量，這種能量稱核能；核能的主要途徑為核裂變和核聚變。
（3）可再生能源指可以在自然界里源源不斷地得到的能源，如水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能等；不可再生能源只會(huì)越用越少，不可能在短期內(nèi)從自然界得到補(bǔ)充的能源，如煤、石油、天然氣等。
解析
2.下列說(shuō)法正確的是（ ）
A.原子彈爆炸屬于原子核聚變
B.在太陽(yáng)內(nèi)部，太陽(yáng)核心每時(shí)每刻都在發(fā)生氫彈爆炸
C.化石燃料、水能、地?zé)崮芏紝儆谛履茉?br/>D.做功沖程中，熱機(jī)是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能
B
中考題型2 核能及其利用
A項(xiàng)中原子彈爆炸屬于原子核裂變，不合題意；
B項(xiàng)中在太陽(yáng)內(nèi)部，氫原子核在超高溫作用下發(fā)生聚變，釋放巨大的核能．因而太陽(yáng)具有巨大的能量，符合題意；
C項(xiàng)中化石燃料、水能是常規(guī)能源，地?zé)崮苁切履茉矗缓项}意；
D項(xiàng)中熱機(jī)的壓縮沖程中，活塞的機(jī)械能轉(zhuǎn)化成燃?xì)獾膬?nèi)能；在做功沖程中，高溫高壓燃?xì)馔苿?dòng)活塞做功，內(nèi)能減少，轉(zhuǎn)化成活塞的機(jī)械能；不合題意.
解析
3.關(guān)于能源、材料、信息的說(shuō)法正確的是( )
A.核電站是利用化學(xué)能來(lái)發(fā)電的
B.磁卡和VCD光碟都應(yīng)用了磁性材料
C.光波、電磁波、超聲波都可以在真空中傳播
D.無(wú)線電廣播、衛(wèi)星電視、移動(dòng)電話都是靠電磁 波傳遞信息的
D
①核能在核電站中是通過(guò)核裂變的形式釋放出來(lái)的，與化學(xué)能不同；
②磁卡是利用磁性材料制成的，VCD光碟是光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)；
③超聲波屬于聲波，是不能在真空中傳播的；
④電磁波是人在傳遞信息時(shí)最主要的介質(zhì)，應(yīng)用在眾多的通訊領(lǐng)域。
解析
核能
裂變
聚變
原子彈
核反應(yīng)堆
氫彈
拓展延伸
如圖所示，為核電站發(fā)電流程圖。在核電站發(fā)電過(guò)程中，能量轉(zhuǎn)化的先后順序是（ ）
A．核能，化學(xué)能，機(jī)械能，電能
B．核能，機(jī)械能，內(nèi)能，電能
C．核能，內(nèi)能，機(jī)械能，電能
D．核能，內(nèi)能，化學(xué)能，電能
C
思路提示：
核能發(fā)電是利用鈾原子核裂變時(shí)放出的核能來(lái)加熱水，用產(chǎn)生的高溫、高壓蒸汽作為動(dòng)力，推動(dòng)蒸汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的。
1.從課后習(xí)題中選取；
2.完成練習(xí)冊(cè)本課時(shí)的習(xí)題。
（見教材P173 ）
1. 原子、原子核、電子、中子、質(zhì)子，它們之間有什么關(guān)系？哪些是不帶電的？ 哪些是帶電的？帶的是哪種電？
解答：原子是由原子核和核外電子組成，原子核由質(zhì)子和中子組成。中子不帶電，質(zhì)子和電子帶電，質(zhì)子帶正電，電子帶負(fù)電。
2. 原子和原子核的尺寸究竟有多大？研究表明，若把它們都看成一個(gè)球體，原子半徑的數(shù)量級(jí)為10-10m。原子核半徑的數(shù)量級(jí)為10-15m。打個(gè)比方，如果原子的大小跟北京奧運(yùn)會(huì)“鳥巢”體育場(chǎng)一樣大，那么原子核該有多大？是相當(dāng)于籃球、壘球、乒乓球？或者是蠶豆、還是綠豆？
解答：把原子比作“鳥巢”體育場(chǎng)，則原子核相當(dāng)于一顆小綠豆。
3.核反應(yīng)堆和原子彈都是釋放核能的裝置，它們釋放核能的過(guò)程有什么相同？有什么不同？
解答：核反應(yīng)堆和原子彈都是利用核的裂變釋放出的能量來(lái)工作的。核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可以控制的，而原子彈爆炸時(shí)發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是不加控制的。
4.什么是原子核的聚變？人類關(guān)于核聚變的應(yīng)用已經(jīng)取得的成就是什么？還有什么問題急需解決？
解答：將兩個(gè)質(zhì)量較小的原子核在超高溫下結(jié)合成新的原子核，會(huì)釋放出驚人的能量，這就是聚變，也稱為熱核反應(yīng)。氫彈就是利用氫核聚變制成的武器；實(shí)現(xiàn)可控核聚變，利用可控核聚變釋放核能，是人類急需解決的問題。
5.以下是核電站工作情況的方框圖。請(qǐng)?jiān)诳瞻椎姆娇騼?nèi)填寫裝置的種類，并在下面的括弧內(nèi)填寫這種裝置中發(fā)生了怎樣的能量轉(zhuǎn)化。
核反應(yīng)堆
機(jī)
機(jī)
輸電線輸出電能
（核能轉(zhuǎn)化為蒸汽的內(nèi)能）
（ ）
（ ）
蒸汽的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為輪片的機(jī)械能
轉(zhuǎn)子的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能
汽輪
發(fā)電

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