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(共26張PPT)
第十一章 物理學(xué)與能源技術(shù)
第4節(jié) 核能
我們已經(jīng)學(xué)過物體是由大量的分子組成的，分子又是由原子組成的，而原子又是由原子核和核外電子構(gòu)成的。原子核那么小，是否還存在內(nèi)部結(jié)構(gòu)呢？今天我們就來學(xué)習(xí)原子核及與原子核相關(guān)的能量一核能。
新知導(dǎo)入
1.了解核能、核裂變和核聚變。
2.了解核能的優(yōu)點(diǎn)，還要知道它可能帶來的問題。
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)
經(jīng)過長時間的探索，到1932年，物理學(xué)家終于發(fā)現(xiàn):原子核是由質(zhì)子和中子組成的。
原子核
質(zhì)子
中子
電子
01 原子核 核能
新知學(xué)習(xí)
思考：許多帶正電的質(zhì)子擁擠在一個小小的原子核中，它們之間必定會產(chǎn)生很大的相互排斥力。那么，為什么原子核里的質(zhì)子和中子還能緊緊地結(jié)合在一起呢
我們知道質(zhì)子帶正電，中子不帶電。
質(zhì)子
中子
原來原子核內(nèi)的各個粒子質(zhì)子和中子是通過一種叫作“核力”的作用力使它們能緊緊地結(jié)合在一起。
大部分元素的原子核是牢固而穩(wěn)定的，而有些原子核會按照一定的規(guī)律發(fā)出射線變成新的原子核。這就是放射性。
3.元素的放射性
2.核力
4.核能
（1）核能：在原子核發(fā)生變化時放出的能量。
（2）我們怎樣利用原子核內(nèi)的這種巨大的能量呢
重核裂變和輕核聚變
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，就有可能釋放出驚人的能量，這就是核能，也就是人們常說的原子能。
1.裂變：重原子核分裂成較輕的原子核，叫裂變。
鈾核裂變
人類有效地獲得大量核能，是用中子轟擊鈾核使鈾核裂變開始的。當(dāng)一個中子轟擊一個鈾核引起鈾核裂變并釋放能量的同時，還釋放出2~3個中子。
02 核裂變能及其利用
同學(xué)們玩過多米諾骨牌嗎？推倒第一張牌后會發(fā)生什么？
2.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：如果釋放出的中子再引起其他鈾核裂變，就可使反應(yīng)不斷地進(jìn)行下去，這種反應(yīng)叫作鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。
視頻演示
核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)
加以控制：___________
不加控制：___________
核電站
原子彈
在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。
核反應(yīng)堆是一種能夠控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置。利用核反應(yīng)堆工作時釋放的能量使水汽化，推動蒸汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，這就是核電站。
核電站示意圖
(1)核電站的優(yōu)點(diǎn)：
①核電站消耗的燃料很少，可以大大減少燃料的運(yùn)輸量。
②核電站沒有煤燃燒放出的大量硫化物、碳氧化物、煙塵等，不會對大氣造成污染。
(2)核電站的缺點(diǎn)：
①核電廠的反應(yīng)器內(nèi)有大量的放射性物質(zhì)，如果在事故中釋放到外界環(huán)境，會對生態(tài)及民眾造成傷害。
②核電站發(fā)電時，能量轉(zhuǎn)化的環(huán)節(jié)多，核能發(fā)電廠熱效率較低，排放更多廢熱到環(huán)境中，故核能電廠的熱污染較嚴(yán)重。
③核能電廠投資成本太大。
交流討論：2011年3月11日，日本以東海域發(fā)生了里氏9.0級地震。強(qiáng)震引發(fā)劇烈的海嘯，對日本沿海地區(qū)造成了災(zāi)難性的沖擊。其中，位于福島縣沿海的福島第一核電站反應(yīng)堆遭到破壞，這一突發(fā)事件使附近區(qū)域居民甚至周邊鄰國陷入一片恐慌之中。大家的擔(dān)心是什么？這樣的事故能夠避免嗎？請了解相關(guān)事件背景，與同學(xué)討論核能安全利用的條件。
這是因?yàn)橛糜诤朔磻?yīng)的燃料，是具有強(qiáng)烈放射性的物質(zhì)，放射性物質(zhì)的泄露，能夠發(fā)出射線，導(dǎo)致產(chǎn)生放射性污染。如果沒有足夠的保護(hù)措施，這些射線會對人體健康造成嚴(yán)重傷害。
核輻射的防護(hù)措施：
對于輻射強(qiáng)度超過國家標(biāo)準(zhǔn)的放射性物質(zhì)，一定要防止其擴(kuò)散，
人體切莫隨便靠近。
距離防護(hù)：遠(yuǎn)距離操作，任何輻射源不能直接用手操作。
屏蔽防護(hù)：根據(jù)輻射源的類型、射線能量、活度設(shè)置屏蔽體。
1.聚變：輕原子核結(jié)合成較重的原子核，也會釋放出核能，這種核反應(yīng)叫作聚變。
氘核與氚核在超高溫下結(jié)合形成氦核和一個中子，能釋放大量核能。這一過程就是聚變，因此聚變也常稱為熱核反應(yīng)。
氫核聚變
03 核聚變
可能有的同學(xué)會產(chǎn)生疑惑：使反應(yīng)物獲得極高的溫度，要消耗不少能量，一旦發(fā)生聚變，獲得的核能能彌補(bǔ)之前的付出嗎？不會有“入不敷出”的現(xiàn)象發(fā)生吧？
事實(shí)上，聚變釋放的核能遠(yuǎn)大于我們“點(diǎn)火”所需的能量。太陽的能量，就來自核聚變——這把“火”自從46億年前“點(diǎn)燃”后，至今未熄。
太陽內(nèi)部發(fā)生的聚變反應(yīng)，每秒鐘把7 ×108 t的氫變?yōu)楹ぁ?br/>氫彈——根據(jù)核聚變的原理制成。威力比原子彈還大。
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，通過可控聚變來利用核能，將有望徹底解決人類能源問題。
我國的核能發(fā)展
1964年10月16日15時，中國第一顆原子彈爆炸成功。
1967年 6月17日，中國第一顆氫彈爆炸成功。
截止2016年12月10日，已建成并在運(yùn)的核電機(jī)組有36臺，裝機(jī)容量約3350萬千瓦；在建核電機(jī)組21臺，共計裝機(jī)容量2343.5萬千瓦。
秦山核電站
嶺澳核電站
大亞灣核電站
核能
核能：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，就有可能釋放出驚人的能量，這就是核能。
聚變：氘核與氚核在超高溫下結(jié)合形成氦核和一個中子，能釋放大量核能。這一過程就是聚變。
裂變：鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 不可控核裂變——原子彈
可控核裂變——核電站
課堂小結(jié)
1.______________________________叫裂變。為了有效、和平利用核裂變時所產(chǎn)生的能量，科學(xué)家們研制成了_______________，從而使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可以在人工的控制下緩慢進(jìn)行。核裂變除了可以用于發(fā)電外，在軍事上還可以做成威力強(qiáng)大的__________。
原子彈
核反應(yīng)堆
重原子核分裂成較輕的原子核
當(dāng)堂檢測
2.核電站是利用_____________發(fā)電的電站，目前已有的核電站都是利用________反應(yīng)產(chǎn)生的能量來發(fā)電的，核電站的主要組成部分是反應(yīng)堆、___________、_________、發(fā)電機(jī)等。
熱交換機(jī)
核能
核
蒸汽渦輪
3.核能是________________發(fā)生變化的過程中釋放出的能量，它又叫________能。獲得核能的兩條途徑是___________和___________。
輕核聚變
原子
原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)
重核裂變
4.核電站是利用______________________________的能量來發(fā)電的。它的優(yōu)點(diǎn)是只需消耗很少的____________，就可以產(chǎn)生大量的______能。
原子核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)所產(chǎn)生
核燃料
電
5.核能來源于（ ）
A.質(zhì)子的內(nèi)能 B.中子的動能
C.電子的勢能 D.原子核的結(jié)合能
D

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