第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展第2節(jié) 核能課題21.2 核能 教學(xué)目標(biāo)【知識與技能】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。【過程與方法】1. 培養(yǎng)學(xué)生的觀察能力；2. 初步分析問題和解決問題的能力。【情感、態(tài)度與價(jià)值觀】通過圖畫,使同學(xué)們養(yǎng)成實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度,熱愛科學(xué)的情感。教學(xué)重點(diǎn)核聚變、核裂變。教學(xué)難點(diǎn)核聚變、核裂變的過程。教學(xué)過程教 學(xué) 內(nèi) 容 與 師 生 活 動設(shè)計(jì)意圖一、引入新課1你知道廣島嗎？1945年8月6日，美國在日本廣島上空投下了一枚原子彈，使這個(gè)20余萬人的城市轉(zhuǎn)眼間變成了廢墟，三天以后，日本長崎遭到了同樣的命運(yùn)，據(jù)有關(guān)資料記載，廣島24.5萬人死亡，失蹤20萬人；長崎23萬人死亡，失蹤15萬人，兩個(gè)城市毀壞程度達(dá)60%80%。你知道為什么原子彈的威力這么大嗎？你想知道它的原理嗎？學(xué)習(xí)了本節(jié)知識后你就會明白了!2你知道我們國家第一顆原子彈是在什么時(shí)間、什么地點(diǎn)爆炸成功的嗎？為了打破核壟斷，抵制核訛詐，我國科技工作者自力更生、發(fā)奮圖強(qiáng)，用了短短4年時(shí)間完成了原子彈的研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一顆原子彈。1967年6月17日又成功地爆炸了第一顆氫彈，完成了其他國家要十幾年或幾十年才能完成的工作。原子彈和氫彈為什么會具有這么大的威力呢？二、進(jìn)行新課（一）教學(xué)探究點(diǎn)1：原子核核能1.學(xué)生閱讀課本第170頁“原子核核能”部分，以問題引導(dǎo)學(xué)生回顧原子的知識。PPT展示：問題1：一切物質(zhì)是由分子組成的，那么分子是由什么組成的？問題2：原子有多大？原子是由什么組成的？它們的帶電情況如何？問題3：組成原子的微粒的質(zhì)量大小和體積大小的情況是怎樣的？2.講解：科學(xué)家們在天然放射性現(xiàn)象的研究中，發(fā)現(xiàn)了極其微小的原子核內(nèi)部還有結(jié)構(gòu)，原子核也是可以再分的。為了研究原子核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，物理學(xué)家們嘗試用粒子去“轟擊”原子核，最初是用粒子去轟擊，后來又用質(zhì)子、中子去轟擊，發(fā)現(xiàn)都能引起原子核的變化核反應(yīng)，而且發(fā)現(xiàn)在某些核反應(yīng)過程中能釋放出大量能量。由于原子核的變化而釋放的巨大能量，我們把它叫做核能。使學(xué)生明確：質(zhì)子、中子依靠強(qiáng)大的核力緊密結(jié)合在一起，一旦使原子核分裂或聚合，就能釋放出巨大的能量，這就是核能。它包括核裂變能和核聚變能這兩種主要形式。二、教學(xué)探究點(diǎn)2：核裂變能及其利用1.核裂變能師介紹同時(shí)PPT展示：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，用中子去轟擊質(zhì)量數(shù)為235的鈾，鈾核會分裂成大小相差不大的兩部分，這種現(xiàn)象叫做裂變。裂變后的產(chǎn)物以很大的速度向相反方向飛開，與周圍物體的分子碰撞，使分子動能增加，核能轉(zhuǎn)化成周圍物體的內(nèi)能。實(shí)驗(yàn)表明，裂變時(shí)釋放的核能十分巨大，1千克鈾-235中的鈾核如果全部發(fā)生裂變，釋放出的核能相當(dāng)于2500噸標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒時(shí)放出的能量，是同樣質(zhì)量的煤燃燒時(shí)放出能量的2.5106倍。講解：鈾-235只有在中子的轟擊下才能發(fā)生裂變，放出核能，那么是不是要不斷地從外界提供中子，才能維持鈾核的不斷裂變呢？學(xué)生活動：用火柴模擬鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(詳見教材171頁圖22-2-2)。介紹：科學(xué)家們從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，鈾-235核在受到中子的轟擊后，裂變成2個(gè)差不多大小的新粒子的同時(shí)，還釋放出23個(gè)新中子，這23個(gè)中子又去轟擊其他鈾-235核，引起23個(gè)新的鈾核裂變，又各放出23個(gè)中子，這些中子又去轟擊更多的鈾核發(fā)生裂變隨著一個(gè)鈾核裂變的發(fā)生，會引起越來越多的鈾核發(fā)生裂變。這樣，裂變就不斷地自行持續(xù)下去，這種現(xiàn)象叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。（播放核裂變）2.核裂變能的利用（1） 核電站利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可以控制的。（播放我國的核電站）師：核電站工作過程中，能是如何轉(zhuǎn)化的？生：核能內(nèi)能機(jī)械能電能（2）如果對裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，在極短的時(shí)間內(nèi)就會引起大量的鈾核發(fā)生裂變，釋放出巨大的核能，發(fā)生猛烈的爆炸。原子彈就是根據(jù)這個(gè)原理制成的。原子彈爆炸時(shí)釋放的巨大核能產(chǎn)生的高溫高壓氣體向外擴(kuò)散時(shí)所升起的蘑菇狀煙云，其上升的高度可達(dá)幾百米，其破壞力和殺傷力都是十分巨大的。（播放我國的第一顆原子彈爆炸）3.核能利用的優(yōu)缺點(diǎn)老師引導(dǎo)學(xué)生看書，學(xué)生分小組討論。 三、教學(xué)探究點(diǎn)3：核聚變1.學(xué)生自學(xué)討論聚變，教師進(jìn)行指導(dǎo)。2.總結(jié)：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，某些質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核時(shí)，也能釋放出核能，這種現(xiàn)象叫做核聚變，簡稱聚變。 聚變是獲得大量核能的另一重要途徑。師介紹：前面講過，原子彈是利用重核裂變現(xiàn)象制成的。而另一種威力更大的核武器氫彈，則是利用輕核聚變現(xiàn)象制成的。聚變需要在幾百萬攝氏度的高溫下才能發(fā)生，因此聚變又叫熱核反應(yīng)。（播放我國的第一顆氫彈爆炸）3.如何實(shí)現(xiàn)可控核聚變，如何利用可控核聚變釋放的核能，科學(xué)家正在積極的探索著。海水蘊(yùn)藏著豐富的、可以實(shí)現(xiàn)聚變的氘核。科學(xué)家預(yù)言,通過可控制聚變來利用核能,有望徹底解決人類能源問題。利用錄象、圖片等歷史資料引入新課，引起學(xué)生的興趣。提出問題讓學(xué)生討論，培養(yǎng)了學(xué)生的發(fā)散思維。通過視頻，增加民族自豪感。培養(yǎng)學(xué)生為科學(xué)而努力的探究精神。通過視頻和講解，拓寬學(xué)生視野。讓學(xué)生更直觀認(rèn)識物質(zhì)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。通過視頻讓學(xué)生感受我國才一輩科學(xué)家的精神，并樹立為國爭光的思想。讓學(xué)生樹立遠(yuǎn)大理想。課堂小結(jié)回顧本節(jié)知識點(diǎn)：1、 獲得核能的兩條途徑是什么? 2、 請你簡單說一下原子彈、氫彈、核電站的原理。3、簡述核能的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。板書設(shè)計(jì)22.2 核能1、 核能2、 核裂變可控鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 不可控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)3、核聚變課堂訓(xùn)練1（2021陜西）2021年1月，使用中國自主研發(fā)核電技術(shù)的“華龍一號”5號機(jī)組正式投入運(yùn)行。核反應(yīng)堆內(nèi)發(fā)生核反應(yīng)后產(chǎn)生大量的熱，使第一回路中的水成為高溫高壓水后進(jìn)入蒸汽發(fā)生器，在其中將第二回路中的水加熱成為高溫高壓水蒸氣，驅(qū)動汽輪機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，汽輪機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。下列說法不正確的是（C）A核反應(yīng)堆是利用核裂變產(chǎn)生核能的B蒸汽發(fā)生器內(nèi)通過熱傳遞改變水的內(nèi)能C汽輪機(jī)工作時(shí)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D發(fā)電機(jī)的工作原理是電磁感應(yīng)2（2021大慶）下列說法中正確的是（A）A額溫槍是利用紅外線熱效應(yīng)來工作的B手機(jī)之間通話是利用光纖傳送的C核電站是利用核聚變原理來發(fā)電的D能量是守恒的，不存在能源危機(jī)3下列關(guān)于核能的說法正確的是（B）A核能是二次能源B核能是不可再生能源C核裂變是不可控的D現(xiàn)階段核聚變是可控的4我國鉛基快中子反應(yīng)堆研發(fā)工作取得重大突破，鉛基反應(yīng)核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)了自主化，并躋身世界領(lǐng)先水平。沿用此項(xiàng)技術(shù)，未來，我國將率先推出只有集裝箱大小的迷你型核電源裝置“核電寶”、以下相關(guān)說法中正確的是（C）A“核電寶”裝置將電能轉(zhuǎn)化為核能B核能是可再生能源C核反應(yīng)堆中進(jìn)行的是核裂變D核能不會對人類造成危害5如圖所示為核電站發(fā)電流程圖，下列說法錯(cuò)誤的是（A）A蒸汽輪機(jī)將核能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能B蒸汽輪機(jī)的效率總是小于1C核能是不可再生能源D發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能作業(yè)布置完成本節(jié)課的對應(yīng)練習(xí)課本P173第1、4、5題