《核能》教学设计

《核能》教学设计

石羔中学彭棠妍

【教学目标】

一、知识和技能

1．知道释放核能的两种方式。

2．了解铀核链式反应的大致情况和核电站的大致工作过程。

二、过程与方法

1．通过学生搜集信息、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，培养学生信息处理能力。

三、情感态度与价值观

1．从能源问题到能源科学引发学生的学习兴趣和学习欲望。

2．认识科学技术对人类生活的影响，树立将科学服务于人类的意识。

3．初步认识科学与技术对人类生活的影响有两面性，增强学生热爱和平及振兴中华的使命感与责任感。

【重点与难点】

1．重点

裂变和聚变的概念。

2．难点

知道可控链式反应，和平利用核能。

【教学准备】

PPT课件

【教学过程】

一、引入新课

课件引入展示：21世纪我国和世界（煤）能源消耗的曲线图。

化石能源:煤、石油、天然气是现代人类文明所需的主要能源。由于其属于不可再生的资源，随着不断开采逐渐枯竭，所以总有使用殆尽的一天。俗称“能源危机”。

师：大家想一想，长期这样下去，肯定会发生能源危机。我们应该采取什么样的措施来挽救能源危机呢？

（学生讨论、交流并回答）

师：有的同学说要不断开发新能源，有的同学说开发利用取之不尽，用之不绝的太阳能……同学们的意见都很有道理，都是解决人类能源危机的好方法。

20世纪40年代，科学家发明了可以控制核能释放的装置——核反应堆，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕。今天我们就来学习有望在将来彻底解决人类能源危机的新能源──核能。

二、进行新课

1、首先，请同学们先阅读课文，并完成课前预习内容。

一、原子结构

1、原子由带正电的和带负电的组成。

2、原子核由带正电的和不带电的组成。

二、核能

1、定义：质量较大的原子核发生或者质量较小的原子核相互时释放出

的能量。

2、裂变

（1）定义：用中子轰击质量比较大的变成，同时释放出巨大的能量。

（2）链式反应：铀核分裂时释放出，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会，导致一系列铀核持续裂变，释放出大量核能。

3、聚变

（1）定义：将某些质量很小的，在超高温下成新的原子核，会释放出巨大的核能。

（2）应用：氢弹

（学生讨论、交流并展示答案，教师补充）

2、深入分析

（一）原子、原子核（学生讲解）

教师根据学生预习情况，结合图片补充讲解一下原子的结构：

如果把原子比作大广场，原子核就像几颗豆粒挤在广场中央，但整个原子的质量和能量几乎都集中在原子核上。

（二）核能

（教师讲授）质子、中子依靠强大的核力紧密结合在一起，一旦原子核发生分裂或聚合，就可能释放出惊人的能量，这就是核能。

1.裂变

较重的原子核分裂成两个中等质量的原子核，同时释放出能量的过程就是核裂变。

怎样才能使裂变继续下去呢？

想想议议：展示：将火柴搭成如图所示结构，点燃第一根火柴后，会发生什么现象呢？

（学生回答）

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。这就像用中子轰击铀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它铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能。这就是链式反应。

播放链式反应动画，让学生更直观、更形象的理解链式反应。

1.聚变

两个较轻的原子核，在超高温和超高压的条件下，聚合成一个较重的原子核，同时释放出核能的过程就是核聚变，也称为热核反应。

氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子，能释放大量核能。这一过程就是聚变。太阳内部发生的就是这种热核反应。核聚变释放出来的能量为裂变的四倍以上。

（三）核能的利用

谁能说一说，现在人类对核能的利用有哪些呢？（学生回答）

对了，一是利用核能发电，一是应用到军事领域。

这就是核电站的核心设备──核反应堆。

为便于和平利用核能，必须控制链式反应的速度，使核能缓慢而又平稳地释放出来.为此，人们制成了一种专门装置——核反应堆.它是核电站的核心设备。核反应堆能缓慢、平稳地释放核能。

教师展示小知识：

1942年人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。当时的核反应堆的功率非常小，大约要260座这样的反应堆才能点亮一只40W的灯泡。然而，这是人类利用核能的关键一步。

今天，一座核反应堆的功率可达百万千瓦，全世界已经建成了几百座核电站，核电发电量接近全球发电量的1/5。在不可再生能源日趋珍贵之时，适度发展核电是人类的一种选择。以百万千瓦的电站为例，一年消耗煤300多万吨，每天要有一列40节车厢的火车为它拉煤。而用核原料，一年只需消耗30吨，一辆重型卡车即可拉走，一次换料，可以连续运行一年。

教师展示图片：我国第一座自行设计建造的核电站——秦山核电站三期工程

核电站就是利用核反应堆所产生的热能来发电或发电兼供热的动力设施。

教师展示图片：核电站内部结构

为了安全地利用核能，核电站常利用循环水流把反应堆中的内能引导出来．但由于从反应堆中出来的水和蒸汽是有放射性的，不能直接用来推动机器，因而要把它跟产生蒸汽并推动汽轮机的水分隔开来，形成两个回路(如图所示)．第一同路用不锈钢管子做成，管子通过反应堆中心，用泵使水在管子里循环流动，把核反应放出的能量带出；第二网路包在第一回路的外面，吸取第一回路的热量，使得第二回路里的水转化成蒸汽，推动汽轮机运转，将内能转化成机械能，然后进入冷凝器，液化成水。最后汽轮机带动发电机发电，将机械能转化为电能．

核废料处理

阅读教材：了解当前处理核废料的常用办法；

了解我国和世界上核能利用的最新进展；

通过可控制聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题。因为海水中蕴藏着丰富的、可以实现聚变的氘核，足够人类使用几百亿年，而且反应物是无放射性污染的氦。

中国的可控核聚变研究位居世界先进行列，50年后，有望实现商业运营。希望同学们努力学习，将来为中国的核电事业贡献力量。

如果核反应不加控制，大量的原子核就会在一瞬间发生裂变或聚变，释放出大量的核能。原子弹、氢弹爆炸时，发生的核反应，就是不加控制的。原子弹爆炸后升起的蘑菇云就是原子弹爆炸时释放的巨大核能产生的高温高压气体向外扩散时形成的，其上升的高度可达几百米，其破坏力和杀伤力都是十分巨大的。氢弹爆炸威力是原子弹的几百倍到上千倍。

在人类实现可控核裂变大约三年后，即1945年，利用不加控制的核裂变制造的毁灭性武器——原子弹爆炸了。

核武器的威力带给人类的代价是惨痛。1945年，美国投入日本广岛市区的“小男孩”原子弹，造成80%的建筑物化为灰烬，6万多人丧生，7万多人受伤，伤亡总数占全市人口的53%。而当时的小男孩的威力仅14000吨梯恩梯当量，现代原子弹的威力可达1000万吨梯恩梯当量，甚至更高。如果人类发动核战争，就会毁掉我们赖以生存的地球。

大家说，我们国家应不应该发展核武器呢？

（学生讨论、交流并回答）

1964年10月16日，中国第一颗原子弹爆炸成功；1967年6月17日，中国成功地爆炸了一颗氢弹。