高中物理：4.4 核能的利用与环境保护教案(鲁科版选修3-5)

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高中物理第4章核能 4.3 核聚变 4.4 核能的利用与环境保护教案鲁科版选修3-5

第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护●课标要求1．了解聚变反应的特点及其条件．2．了解可控热核反应及其研究和发展，知道核电站的工作模式．3．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量，如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景．●教学地位轻核的聚变也是核能释放的一条途径，聚变反应中，平均每个核子放出的结合能要比裂变中平均每个核子释放的能量大得多．但要让学生知道聚变反应要求条件很高,科学家正在研究和实验可控热核反应的装置．同时还要让学生了解热核反应在宇宙中是很普遍的,如太阳和许多恒星内部就进行着激烈的热核反应，但自然界中的热核反应不是人为控制的，我国在可控热核反应方面的实验处于世界前列．有关核反应及核电站的内容学生初中已学过,教学中最好指导学生阅读有关核反应堆和增殖反应堆的内容，同时让学生树立一种观念,要一分为二的看清事物，核能可以造福人类，但也潜伏着对人类的危害和对环境的破坏作用.●新课导入建议问题导入大海航行靠舵手，万物生长靠太阳．没有太阳，地球上就不可能有姿态万千的生命现象，当然也不会孕育出作为智能生物的人类．太阳是靠什么为地球生命提供巨大的能量呢?●教学流程设计错误!⇒错误!⇒错误!⇒错误!⇓步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况⇒错误!⇐错误!⇐错误!⇓步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评,安排学生课下完成【课后知能检测】危害及其防护措施。

轻核聚变及可控热核聚变反应1.（1)轻核聚变采用轻核聚合成较重核引起结合能变化的方式可获得核能．这样的核反应称为轻核聚变．(2)太阳内部核聚变的反应方程错误!H＋错误!H→错误!He＋错误!n。

（3）核子聚变的条件要使核子发生聚变，必须使核子接近核力能发生作用的范围．(4)物质第四态—-等离子态高温等离子体的密度及维持时间达到一定值时才能实现聚变．(5）约束等离子体的三种方式：引力约束、磁约束、惯性约束．2．思考判断(1)太阳中发生的是可控热核聚变反应．(×）（2)轻核发生聚变反应不需要条件．(×)（3）轻核发生聚变反应核子必须接近到核力发生作用的范围．（√）3．探究交流为什么制造氢弹必须要具有制造原子弹的能力？【提示】氢弹爆炸是热核反应，需要达到几百万摄氏度的高温才能进行，只有利用原子弹爆炸时的高温高压,才能使氢弹中的聚变材料达到热核反应的条件，故只有具备了制造原子弹能力的国家才能制造氢弹。

高中物理选修3-5教学设计 4.4 核能利用与环境保护教案

4.4核能利用与环境保护（一）知识与技能1.知道什么是核反应堆。

了解常用裂变反应堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。

2．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。

（二）过程与方法通过让学生自己阅读课本，培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力（三）情感、态度与价值观1．通过学习，使学生进一步认识导科学技术的重要性，更加热爱科学、勇于献身科学。

2．认识核能的和平利用能为人类造福，但若用于战争目的将给人类带来灾难，希望同学们努力学习，为人类早日和平利用核聚变能而作出自己的努力。

教学方法:教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。

课时安排:1 课时教学过程（一）引入新课教师：1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。

从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，我国仅用了两年零八个月。

前苏联用了四年，美国用了7年。

学生：学生认真仔细地听课点评：通过介绍我国第一氢弹爆炸，激发同学们的爱国热情。

（二）进行新课1、核电站核核反应堆各组成部分在核反应中起什么作用？铀棒由浓缩铀制成，作为核燃料。

控制棒由镉做成，用来控制反应速度。

减速剂由石墨、重水或普通水（有时叫轻水）做成，用来跟快中子碰撞，使快中子能量减少，变成慢中子，以便让U235俘获。

冷却剂由水或液态的金属钠等流体做成，在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出，确保反应堆的安全。

学生回答：水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，防止核辐射。

核能发电的优点、缺点？优点：①污染小；②可采储量大；③比较经济。

缺点：①一旦核泄漏会造成严重的核污染；②核废料处理困难。

点评：学生用自己的语言叙述，基本正确即可。

补充：了解常用裂变反应堆的类型：秦山二期、大亚湾二期是压水堆，秦山三期是沸水堆。

教学体会本节课虽然教学要求不高，但却是开展中学科技教育活动的生动内容。

然而课本的编写，却限于篇幅等因素的影响，存在正如爱因斯坦所说的问题：“科学结论几乎是以完成的形式出现在读者面前，读者学生体验不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程也很难达到清楚地解释全部过程。

高中物理第4章核能4.4核能的利用与环境保护教案鲁科版选修3-5(new)

4.4 核能的利用与环境保护三维教学目标1、知识与技能(1）知道什么是核反应，会写出人工转变方程;(2）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点;（3)了解放射性在生产和科学领域的应用；（4)知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识.2、过程与方法:渗透和安全地开发利用自然资源的教育.3、情感、态度与价值观：培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力.教学重点:人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。

教学难点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具:（1）挂图，实验器材模型，课件等；(2)多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。

(一）引入新课前面已经学习了核反应的一种形式:衰变。

本节课我们要学习核反应的另一种形式：人工转变以及人工转变产生的放射性同位素的应用和核辐射的防护.(二）进行新课1、核反应:原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程叫核反应。

在核反应中质量数守恒、电荷数守恒.人工转变核反应方程:H O He N 1117842147+→+ n C He Be 101264294+→+ 例如：写出下列原子核人工转变的核反应方程.（1）1123Na 俘获1个α粒子后放出1个质子（2)1327Al 俘获1个α粒子后放出1个中子(3)816O 俘获1个中子后放出1个质子（4)1430Si 俘获1个质子后放出1个中子理解并记住核反应方程，通过方程理解核反应中遵循的规律。

2、人工放射性同位素（1）放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。

放射性同位素有天然和人造两种,它们的化学性质相同.（2）人工放射性同位素Al He P （3）人工放射性同位素的优点:放射强度容易控制；形状容易控制;半衰期短，废料容易处理.（4）凡是用到射线时，都用人造放射性同位素。

核能的利用与环境保护教案

核能的利用与环境保护教案一、教学目标：1.知道核能的利用方式和原理。

2.了解核能利用对环境的影响。

3.探讨如何合理利用核能保护环境。

二、教学内容：1.核能及其利用方式a.核能的定义和分类b.核能的利用方式：核裂变和核融合c.核能利用的过程和原理2.核能利用对环境的影响a.核能发电的优点和缺点b.核能废物的处理与储存c.核事故对环境的影响3.合理利用核能保护环境a.探讨核能发电的技术创新和改进b.探讨核能与可再生能源的结合c.强调核能发展必须符合环保要求三、教学过程：1.导入（10分钟）通过提问方式引导学生回顾上节课所学内容，引发对核能的思考和兴趣。

2.核能及其利用方式（20分钟）a.通过教师讲解的方式，介绍核能的定义、分类和利用方式。

b.结合实例和图片，生动形象地说明核裂变和核融合的原理和应用。

3.核能利用对环境的影响（30分钟）a.分小组讨论，学生思考核能发电的优点和缺点，并总结出相关观点。

b.教师组织学生展示讨论结果，并讲解核能废物处理与储存的现状和挑战。

c.通过案例分析和视频资料，让学生认识核事故对环境的严重影响。

4.合理利用核能保护环境（30分钟）a.学生就如何推动核能发电技术创新和改进进行小组讨论，并汇报结果。

b.探讨如何将核能与可再生能源相结合，实现更可持续的能源利用。

c.强调核能的发展必须符合环保要求，鼓励学生提出自己的创新观点。

5.活动总结及延伸（10分钟）教师对本节课的内容进行总结，回答学生提问，并展示与核能相关的研究成果和国际合作的现状。

四、教学资源：1.图片和案例分析2.视频资料3.讽数据和研究成果展示五、教学评估：1.课堂小组讨论结果的汇报评估2.学生对于核能利用与环境保护的思考和观点表达的评估3.答题评估：根据课堂学习和讨论内容出一份相关问题的问答题。

六、教学延伸：1.带领学生进行实地考察，参观核电站或核能研究实验室。

2.安排学生自主阅读相关科普书籍或研究报告，撰写小论文或举行研讨会。

2024年高中物理第4章第34节核聚变核能的利用与环境保护学案鲁科版选修3_5

核聚变核能的利用与环境爱护1.轻核聚合成较重的核引起结合能改变，获得核能的反应叫聚变。

2．约束核聚变材料的方法：引力约束、磁约束和惯性约束。

3．原子弹是一种没有减速剂、不加限制的爆炸性链式反应装置。

氢弹是一种靠惯性约束、不需人工限制而实现聚变的反应装置。

1．轻核聚变轻核聚合成较重核而释放核能的过程。

2．常见的聚变方程(1)一个氘核和一个氚核结合成一个氦核：21H ＋31H ―→42He ＋10n这个核反应可释放17.51 MeV 的能量，平均每个核子释放3.5 MeV 的能量。

(2)21H ＋21H ―→31H ＋11H ＋4.00 MeV 3．轻核聚变的反应条件核间距接近10－15m ，核力发生作用的距离内。

4．约束核聚变材料的方法引力约束、磁约束和惯性约束。

5．核电站：将反应堆释放的核能转化为电能的发电厂。

工作流程：将反应堆释放的核能转化为蒸汽的内能，再利用蒸汽驱动汽轮机发电转化为电能。

燃料：反应堆以23592U 为燃料。

6．核武器：原子弹和氢弹是众所周知的两种核武器。

7．核能的优势(1)核能发电比燃煤发电的成本低。

(2)核电站对环境污染比燃煤发电小得多。

8．核能利用存在的危害(1)核废料的高辐射性。

(2)放射性物质泄漏，产生核污染。

(3)核武器威力巨大，不仅能摧毁生命，而且会使生态环境受到严峻破坏。

1．自主思索——判一判(1)太阳中发生的是可控热核聚变反应。

(×)(2)轻核发生聚变反应不须要条件。

(×)(3)轻核发生聚变反应核子必需接近到核力发生作用的范围。

(√)(4)太阳自身强大的引力把高温等离子体约束在一起，维持了其内部的热核反应的进行。

(√)(5)磁压缩装置中的环形线圈通电后可以产生磁场，将等离子体约束在环形真空室内。

(√)(6)目前，可控热核聚变已经被广泛应用于核电站发电。

(×)2．合作探究——议一议(1)为什么制造氢弹必须要具有制造原子弹的实力？提示：氢弹爆炸是热核反应，须要达到几百万摄氏度的高温才能进行，只有利用原子弹爆炸时的高温高压，才能使氢弹中的聚变材料达到热核反应的条件，故只有具备了制造原子弹实力的国家才能制造氢弹。

高中物理第4章核能第4节核能的利用与环境保护原子能在交通上的应用素材鲁科版选修3_5

原子能在交通上的应用《西游记》中描写的孙悟空，打一个斤斗就有十万八千里，这种腾云驾雾的飞天技术，是我们祖先伟大的幻想！近年来，随着科学技术的发展，飞机的速度都在加快，但如果要从我们祖国的首都北京飞往欧洲或非洲，还是要消耗一百多吨汽油，中途不得不几次停航加油。

这样，速度如果再提高，受到的限制就很大，其中燃料携带将占去这些交通工具本身很大的有效载荷，这是一个较难克服的限制。

原子能技术将会在交通事业上发挥它的特有作用，由于原子燃料的能量非常集中，很小的一块铀235，就会放出巨大的能量。

所以，很少重量的核燃料，就可以实现长距离的航行和运行。

而且由于燃料轻，占的体积小，这就大大提高了有效的载荷。

利用核燃料做为动力能源的原子发动机的原理，简单地说，它不过是一个小型的、结构相当紧凑的原子核电站，或者是某种特别结构的核反应堆。

原子能在交通事业上将会出现创新的局面，它在客观上等于缩短世界各国的彼此距离。

（一）航海汽核潜艇我们对它早就不陌生。

美苏两霸为了相互争夺，曾拚命建造核潜艇，到目前为止，已达二、三百艘。

一般常规的潜水艇是靠柴油内燃机推进，柴油必需在缸里与氧气充图9-2 核潜艇分燃烧才行。

所以潜艇必须在海面上运行，让柴油内燃机发动，带动发电机发电，给蓄电池充电，以便当潜艇潜入海底后，靠蓄电池放电作动力推进。

而用核反应堆作动力，可以在没有氧气的海底正常运行，所以，核潜艇原则上可以长期地在一定深度海底航行而不必浮于海面，这样它就比较便于隐蔽，可以进行突然袭击。

除了核潜艇之外，大型的新式航空母舰也有许多是靠核能作动力（见图9梍3）。

它的好处也相当显著，它可以长期在海洋游弋而不需靠岸补充燃料。

1957年下水的一艘原子破冰船，发动机的功率是四万四千马力，排水量一万六千吨。

它装一次核燃料可以足足在北冰洋破冰运行一年。

近一时期国际上还克服种种技术上的困难，建造了好几艘几万吨级的大型商船，它仅需携带很少核燃料就可以在海上航行几个月。

4..4《核能的利用与环境保护》教案(鲁科版选修3-5)

4． 4 《核能的利用与环境保护》教案【学习目标】1、认识核反响堆和核电站的基来源理2、认识核能利用的优势、危害及其防备举措【学习重点】反响堆和核电站的基来源理【知识重点】一、核电站核反响堆是核电站的心脏．它是人工控制链式反响的装置，能够使核能较缓和的开释出来．核电站的工作模式：是以核反响堆为能源，产生高压蒸汽，代替发电厂的锅炉，其余部分与火力发电厂基真同样．如课本图所示，它主要由裂变反响堆、第一回路系统、第二回路系统及其余协助系统构成．4JzUR98iFE 二、核武器原子弹：是一种没有减速剂、不加控制的爆炸性链式反响装置。

氢弹：是一种靠惯性拘束、不需要人工控制而实现聚变的反响装置，它利用23H快速地聚变为4H，产生比原子弹更加激烈的爆炸。

4JzUR98iFE1H和1三、核能的优势与危害核能作为一种新能源，有很优势：核能发电比燃煤发电的成本低；核电站对环境污染比燃煤发电小得多。

核能的利用也存在一些危害：核燃料使用后会存留必定量拥有高放射性的核废料；核武器的威力巨大，不单能摧毁地球上的生命，还可以使生态环境遇到严重损坏。

4JzUR98iFE【典型例题】例题 1：秦山核电站第一期工程装机容量为30 万 kW ，假如 1g 铀 235 完整裂变时产生的能量为 8.2 1010 J，而且假定产生的能量都变为了电能，那么，每年要耗费多少铀 235?<一年按 365 天计算）4JzUR98iFE学生回答：解：核电站每日的发电量为 W=Pt=3× 108× 24× 3600×1013，每年的发电量 W 总×1015而铀完整裂变时产生的能量为：J×10J 1 g10J因此，每年耗费的铀的量为：m 10151.15 102kg 4JzUR98iFE10kg10例题 2：水<包含海水）是将来的“煤炭”，能从根本上解决人类能源问题。

这是指<填“氢能”、“核能”、“氢能和核能”）和利用。

高二物理鲁科版选修3-5课件：4.3-4.4 核聚变核能的利用与环境保护

220 ×6.02×1023 个=5.64×1023 个 235
N 个铀核裂变放出能量为 E 总=5.64×1023×200MeV=1.13×1026MeV 转化成电能为 E 有=E 总×25%=2.83×1025MeV=2.83×1025×106×1.6×10-19J=4.53×1012J 一昼夜时间为 t=24×3600s=86400s 所以电功率 P=
触类旁通在例题 1(3)中,与每个核子放出的能量对应的质
量亏损为多少? 解析:由 ΔE=Δmc2 知 Δm≈0.002 23 u。答案:0.002 23 u
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第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护
探究一探究二
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ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
UITANG LIANXI
【例题 1】一个质子和两个中子聚变为一个氘核,已知质子质量 mH=1.0073u,中子质量 mn=1.0087u,氘核质量 m=3.0180u。 (1)写出聚变方程。 (2)求释放出的核能是多大? (3)求平均每个核子释放的能量是多大? 点拨:利用质能方程求解。
3 解析:(1)聚变方程为 1 H+21 0 n→1 H。 1
4 3 从海水中提取,天然的氚不存在,但可通过该反应 0 n+6 3 Li→2 He+1 H 得到。 1 1 3 4 H+1 H→2 He+ 0 n。同时释放 1 2
17.51MeV 的
能量,平均每个核子释放 3.5MeV 的能量,比裂变中平均每个核子释放的能
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第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护
S 随堂练习
UITANG LIANXI

《核能的利用与环境保护》优秀教案(精选)

技术创新
可持续发展
随着科技的不断进步，核能技术将不断改进和创新，提高安全性、降低成本、减少废物产生。
核能利用应与可持续发展相结合，平衡经济发展、能源安全和环境保护之间的关系。
国际合作
国际社会需要加强合作，共同推进核能技术的发展和应用，同时加强核安全监管和防止核武器扩散的措施。
核能与环境保护
03
核能利用的益处
核能发电
核能发电是核能利用的重要方式，相比于化石能源，核能发电具有高效、低成本、低污染等优势，能够为人类提供稳定的电力供
应。
核能医学
核能医学是利用放射性同位素和核技术进行医学诊断和治疗的重要手段，能够提高医疗水平和治疗效果，为人类健康保驾护航。
核能科研
核能科研是推动科学技术发展的重要力量，能够为人类探索未知领域、解决重大科技问题提供有
利用核反应堆产生的能量推进船舶、航空器等，具有高速度、长航程
等优点。
核能医疗
利用放射性核素和射线治疗疾病，如放疗、放
射性示踪等。
核能利用
02
核能利用的历史与现状
核能利用的历史
自20世纪50年代以来，核能利用经历了从实验室研究到商业化应用的历程，目前全球已有许多国家建立了核能发电厂。
核能利用的现状
教学建议与展望
教学方法改进
根据教学效果评估结果，对教学方法进行改进，提高教学效果。
教学内容更新
关注核能和环境保护领域的最新进展，及时更新教学内容。
实践环节加强
增加实践环节，组织学生进行实地考察或实验操作，增强学生的实践能力和动手能力。
学科交叉融合
加强与其他相关学科的交叉融合，拓宽学生的知识面和视野。

鲁科版高三物理选修3《核能的利用与环境保护》说课稿

鲁科版高三物理选修3《核能的利用与环境保护》说课稿一、教学背景分析在高中物理选修课程中，核能的利用与环境保护是一个重要的教学内容。

核能作为一种非常重要的能源形式，对于人类的生活和发展起到至关重要的作用。

了解核能的基本原理、利用方式以及环境保护问题，对于学生的全面素质培养具有积极意义。

二、教学目标通过本节课的学习，学生应达到以下几个方面的目标： 1. 了解核能的基本概念和特点； 2. 掌握核能的利用方式和过程；3. 理解核能在能源领域的重要性和局限性；4. 了解核能利用对环境的影响，并提出环境保护的相关措施。

三、教学重点和难点1.教学重点：–核能的基本概念和特点；–核能的利用方式和过程。

2.教学难点：–核能利用对环境的影响；–环境保护的相关措施。

四、教学过程本节课将分为以下几个环节展开教学：1. 导入（5分钟）通过引入一个与核能相关的日常场景，激发学生对核能的兴趣和思考。

例如，可以引导学生思考如下问题：在电影院看电影时，为什么项目仪器发出的光线会让荧幕变得非常明亮？2. 概念讲解（15分钟）在这一环节中，我将简要介绍核能的基本概念和特点。

首先，在黑板上给出核能的定义，帮助学生建立基本概念；然后，通过示意图和简单实例，讲解核能与化学能、核反应等的区别与联系。

让学生明确核能是一种转化能的形式，能够在核反应中释放出巨大的能量。

3. 核能利用方式讲解（20分钟）在这一环节中，我将详细介绍核能的利用方式和过程，包括核裂变和核聚变两种方式。

首先，通过示意图和简单实例，讲解核裂变和核聚变的基本原理，以及它们在能源中的应用。

然后，让学生参与讨论，探讨核能利用的优点和局限性。

通过引导学生分析和思考，培养其独立思考和批判思维能力。

4. 环境保护问题讨论（20分钟）在这一环节中，我将引导学生思考核能利用对环境的影响，并提出环境保护的相关措施。

首先，给出核能利用对环境带来的问题，如核废料处理、辐射污染等。

然后，让学生分组进行讨论，探索解决这些问题的方法和措施。

4.3核聚变-4.4核能的利用与环境保护学案(2020年鲁科版高中物理选修3-5)

4.3核聚变-4.4核能的利用与环境保护学案（2020年鲁科版高中物理选修3-5）第第3节节核聚变核聚变第第4节节核能的利用与环境保护核能的利用与环境保护目标定位1.了解聚变反应的特点及其条件.2.了解可控热核反应及其研究和发展.3.了解核电站的构造和基本原理，了解核武器的种类.4.了解核能利用的优势.危害及其防护措施一.轻核聚变1定义采用轻核聚合成较重核引起结合能变化的方式获得核能的核反应，称为轻核聚变2核反应举例21H31H42He10n.3能量变化轻核聚变后，平均结合能增加，反应中会释放能量二.可控热核聚变反应1热核聚变反应的条件必须使原子核的距离达到1015m以下，使核具有足够的动能，轻核才能够发生聚变2约束聚变材料的方法引力约束.磁约束.惯性约束三.核能的利用与环境保护1核电站是将反应堆释放的核能转化为电能的发电厂，它的核心设施是核反应堆2核武器原子弹和氢弹是众所周知的两种核武器1原子弹是一种没有减速剂.不加控制的爆炸性链式反应装置2氢弹是一种靠惯性约束.不需人工控制而实现聚变的反应装置3核能的优势与危害1优势核能发电比燃煤发电的成本低；核电站对环境污染比燃煤发电小得多2危害核废料具有高放射性一.核聚变及核能的计算1聚变发生的条件要使轻核聚变，必须使轻核接近到核力发生作用的距离1015m内，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温2轻核聚变是放能反应从平均结合能的图线看，轻核聚变后平均结合能增加，因此聚变反应是放能反应3聚变方程21H31H42He10n.4重核裂变与轻核聚变的区别反应方式比较项目重核裂变轻核聚变放能原理重核分裂成两个或多个中等质量的原子核，放出核能两个轻核结合成质量较大的原子核，放出核能放能多少聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量大约要大34倍核废料处理难度聚变反应的核废料处理要比裂变反应容易得多【例1】以下说法正确的是A聚变是裂变的逆反应B如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C聚变须将反应物加热至数百万开尔文以上的高温，显然是吸收能量D裂变与聚变均可释放巨大的能量答案D解析从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物和生成物完全不同裂变是重核分裂成中等质量核，而聚变则是轻核聚合成为较重核，无直接关联，并非互为逆反应，A项错；既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量流向上也不必相反，B项错；要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的高温提供能量，但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量，因此，总的来说，聚变反应还是释放能量，故C项错，D项对【例2】一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH1.0073u，中子质量mn1.0087u，氚核质量mT3.0180u求1写出聚变方程2释放出的核能是多大3平均每个核子释放的能量是多大答案见解析解析1聚变方程11H210n31H.2质量亏损mmH2mnmT1.007321.00873.0180u0.0067u，释放的核能E0.0067931.5MeV6.24MeV.3平均每个核子放出的能量为6.243MeV2.08MeV.借题发挥轻核聚变释放核能的计算方法1根据质量亏损计算根据爱因斯坦质能方程，用核子结合成原子核时质量亏损m的千克数乘以真空中的光速c3108m/s的平方，即Emc2.2根据1原子质量单位u相当于931.5MeV能量，用核子结合成原子核时质量亏损的原子质量单位数乘以931.5MeV，即Em的数值931.5MeV注意式中m的单位为kg，E的单位是J；式中m的单位是u，E的单位是MeV.针对训练1氘核21H和氚核31H结合成氦核42He的核反应方程21H31H42He10n17.6MeV1这个核反应称为________2要发生这样的核反应，需要将反应物质的温度加热到几百万开尔文式中17.6MeV是核反应中________选填“放出”或“吸收”的能量，核反应后生成物的总质量比核反应前物质的总质量________选填“增加”或“减少”了________kg保留一位有效数字答案1聚变2放出减少31029解析在轻核聚变反应中，由于质量亏损，放出核能，由Emc2，可以求得mEc231029kg.二.核反应类型的判断【例3】下列说法不正确的是A.21H31H42He10n是聚变B.23592U10n14054Xe9438Sr210n是裂变C.22688Ra22286Rn42He是衰变D.2411Na2412Mg01e是裂变答案D解析A选项中是两个质量较轻的核结合成了一个质量较重的核，是聚变反应，故A选项正确；B选项的核反应是铀核捕获中子裂变为两个或更多中等质量的核，并放出几个中子，是裂变反应，故B选项正确；在C选项的核反应中没有中子的轰击自发地放出了粒子，是衰变，C选项是正确的；而D选项应是衰变，不正确故答案为D.借题发挥主要核反应类型有1衰变衰变是原子核自发转变为另一种核并辐射出或粒子2人工转变人工转变常用粒子也可用质子.中子等轰击原子核，该核捕获粒子后产生新原子核，并放出一个或几个粒子3核裂变核裂变时铀核捕获中子裂变为两个或多个中等质量的核，并放出几个中子4核聚变轻核聚合成中等质量的核反应针对训练2多选下列说法正确的是A.157N11H126C42He是衰变方程B.11H21H32He是核聚变反应方程C.23892U23490Th42He是核裂变反应方程D.42He2713Al3015P10n是原子核的人工转变方程答案BD解析选项A.D为原子核的人工转变，选项B为轻核聚变，选项C为原子核的衰变，故选项B.D正确.对核聚变的理解及其核反应方程1科学家发现在月球上含有丰富的32He氦3，它是一种高效.清洁.安全的核聚变燃料，其参与的一种核聚变反应的方程式为32He32He211H42He，关于32He聚变下列表述正确的是A聚变反应不会释放能量B聚变反应产生了新的原子核C聚变反应没有质量亏损D目前核电站都采用32He聚变反应发电答案B解析核聚变反应中产生新的原子核，同时由于发生了质量亏损，会有核能的释放，这是人类利用核能的途径之一目前核电站大多采用重核裂变的方法来释放与利用核能发电2某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为11H126C137NQ1，11H157N126CXQ2方程中Q1.Q2表示释放的能量，相关的原子核质量见下表原子核11H32He42He126C137N157N质量/u1.00783.01604.002612.000013.005715.0001以下推断正确的是AX是32He，Q2Q1BX是42He，Q2Q1CX是32He，Q2Q1DX是42He，Q2Q1答案B解析根据核反应中质量数与电荷数守恒容易求得新核X的质量数为4.电荷数为2，即X是42He；根据表中提供的数据，可以求得第2个核反应的质量亏损大，根据爱因斯坦质能方程必然有Q1Q2.核反应类型的判断3现有三个核反应2411Na2412Mg01e23592U10n14156Ba9236Kr310n21H31H42He10n.下列说法正确的是A是裂变，是衰变，是聚变B是聚变，是裂变，是衰变C是衰变，是裂变，是聚变D是衰变，是聚变，是裂变答案C解析原子核自发地放出某种粒子成为新的原子核，叫做衰变，为衰变原子序数较大的重核分解成原子序数较小的原子核，叫做重核裂变，为裂变原子序数较小的原子核聚合成原子序数较大的原子核，叫做轻核聚变，为聚变故正确答案为C.计算核聚变释放的能量4一个氘核21H和一个氚核31H结合成一个氦核42He，同时放出一个中子，已知氘核质量为m12.0141u，氚核质量为m23.0160u，氦核质量为m34.0026u，中子质量为m41.0087u，求1写出聚变的核反应方程；2此反应过程中释放的能量为多少平均每个核子释放出多少核能答案121H31H42He10n217.5MeV3.5MeV解析1核反应方程为21H31H42He10n.2此反应过程的质量亏损为m2.0141u3.0160u4.0026u1.0087u0.0188u，E0.0188931.5MeV17.5MeV.平均每个核子释放的核能为17.55MeV3.5MeV.。

鲁科版选修3-5 4.4 核能的利用与环境保护学案

第4节核能的利用与环境保护学案学习目标：知道核电站的构成及工作原理，了解核武器及核能的优势与危害。

根底知识：一、核电站1．核电站：是利用核能发电，它的核心设施是核反响堆．它主要由以下几局部组成：(1)燃料：铀棒(2)减速剂：铀235容易捕获慢中子发生反响，可采用石墨、重水、普通水作减速剂．(3)控制棒：为控制能量释放的速度，需控制中子的数目，采用镉棒作为控制棒来控制链式反响的速度．2．工作原理：核燃料裂变释放的能量，使反响区温度升高．3．能量输出：利用水或液态的金属钠等流体在反响堆内外循环流动，把反响堆内的热量传输出去，用于发电．4．核污染的处理：在反响堆的外面需要修建很厚的水泥层，用来屏蔽裂变反响放出的各种射线，核废料具有很强的放射性，需要装入特制的容器，深埋地下或海底．二、核武器原子弹：原子弹一般应该由两局部组成，一是常规炸药局部，一是核局部，核局部是由分成几块的裂变核材料组成，每一块都在临界体积以下，引爆时，借助常规炸药在极短时间内，将这几块核材料合成一体，使总体积超过临界体积，从而发生链式反响．氢弹：氢弹是核武器的一种，其杀伤破坏因素与原子弹相同，但威力比原子弹大得多，但要使氢弹内发生轻核聚变反响必须有极高的温度和足够大的碰撞几率．典例1、关于核反响堆，以下说法正确的选项是()A．铀棒是核燃料，裂变时释放核能B．镉棒的作用是控制反响堆的功率C．石墨的作用是吸收中子D．冷却剂的作用是控制反响堆的温度和输出热能答案ABD解析铀棒是核燃料，裂变时可放出能量，故A正确；镉棒吸收中子的能力很强，作用是调节中子数目以控制反响速度，即控制反响堆功率，故B 正确；慢中子最容易引发核裂变，所以在快中子碰到铀棒前要进行减速，石墨的作用是使中子减速，故C错误；水或液态金属钠等流体在反响堆内外循环流动，把反响堆内的热量传输出去，用于发电，同时也使反响堆冷却，控制温度，故D 正确．稳固练习：1．为应对能源危机和优化能源结构，提高清洁能源的比重，我国制定了优先选择核能，其次加快开展风电和再生能源的政策，在?核电中长期开展规划?中要求2021年核电运行装机总容量到达4 000万千瓦的水平，请根据所学物理知识，判断以下说法中正确的选项是()A．核能发电对环境的污染比火力发电要小B．核能发电对环境的污染比火力发电要大C．目前所有核电站都只利用重核裂变释放大量的原子能D．目前既有重核裂变，又有轻核聚变释放大量的原子能2．秦山核电站第三期工程的两个6×105kW发电机组已实现并网发电. 发电站的核能来源于23592U的裂变，以下说法正确的选项是()A．反响堆中核反响速度通常是采用调节23592U的体积来控制的B.23592U的一种可能的裂变是23592U＋10n→13954Xe＋9538Sr＋210nC.23592U是天然放射性元素，升高温度后它的半衰期会缩短D．一个23592U裂变能放出200 MeV的能量，×10－11 J3．据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳〞)已完成了首次工程调试．以下关于“人造太阳〞的说法正确的选项是()A．“人造太阳〞的核反响方程是21H＋31H→42He＋10nB．“人造太阳〞的核反响方程是235 92U＋10n→141 56Ba＋9236Kr＋310nC．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反响释放的能量比裂变反响大得多D．根据公式E＝mc2可知，核燃料的质量相同时，聚变反响释放的能量与裂变反响相同4．在所有能源中核能具有能量密度大、区域适应性强的优势，在核电站中，核反响堆释放的核能被转化为电能．核反响堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反响，释放出大量核能．(1)核反响方程式235 92U＋10n―→141 56Ba＋9236Kr＋a X是反响堆中发生的许多核反响中的一种，10n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，那么X为________，a＝________．以m U、m Ba、m Kr分别表示235 92U、141 56Ba、9236Kr的质量，m n、m p分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，那么在上述核反响过程中放出的核能ΔE＝________．(2)有一座发电能力为P×106kW的核电站，核能转化为电能的效率η＝40 %.假定反响堆中发生的裂变反响全是此题(1)中的核反响，每次核反响过程中放出的核能ΔE ×10－11 J ，铀核的质量m U ＝390×10－27 kg ，×107 s)消耗的235 92U 的质量．参考答案：1.AC2.BD3.AC4.答案 (1)10n 3 (m U －m Ba －m Kr －2m n )c 2(2)1 104 kg解析 (1)由反响方程可知：X 为10n ，a 为3，释放的能量为ΔE ＝(m U －m Ba －m Kr －2m n )c 2.(2) 因核电站发电效率为40 %，故核电站消耗235 92U 的功率为P ′＝P 40 %＝错误! kW ×106 kW. 核电站每年消耗235 92U 的能量为W ＝P ′t ×109××107 J ×1016 J产生这些能量消耗的铀核的数目：n ＝W ΔE＝错误!×1027(个) 每年消耗235 92U 的质量为M ＝nm U ×1027×390×10－27 kg ＝1 104 kg.。

鲁科版高中物理选修(3-5)-4.4认识核能：核能利用与环境保护

亚洲各地密切监察核泄漏
亚洲各地在刚过去的周末都密切关注日本核电站出现的事故，原因是亚洲一些国家正考虑兴建数十座核电站。
印度尼西亚官员也在考虑是否重启对核电站的规划，以满足印度尼西亚巨大的电力供应缺口。
印度表示，将检查其核电站，以确保经得起地震和海啸考验。
韩国也表示，将审视自身的核计划。韩国原计划建造14座新核反应堆。
第二节我国的核能应用
第三节有关核能的国际法律问题
附录：世界核电站的分布
我国核电站的分布
日本地震带来核危机而引发的思考
●时间：北京时间2011年3月11日13时46分
●震级：9.0级（日本地震厅）3月11日
●震中：日本本州岛仙台港以东130公里处3月11日
●伤亡：官方确认其中9700人确认遇难，1万6501人被正式列入失踪人员名单，两者合计总数达到2万6201人3月24日。
19世纪末英国物理学家汤姆逊发现了电子。
1895年德国物理学家伦琴发现了X射线。
1896年法国物理学家贝克勒尔发现了放射性。
1898年居里夫人发现新的放射性元素钋。
1902年居里夫人经过4年的艰苦努力又发现了放射性元素镭。
1905年爱因斯坦提出质能转换公式。
1914年英国物理学家卢瑟福通过实验，确定氢原子核是一个正电荷单元，称为质子。
奥地利环境部长柏拉科维奇称，他前日与欧盟各国环境部长开会时，将就“核电厂压力测试”取得各方共识。这类似2008年金融危机过后，欧盟对各金融体系进行的压力测试。
瑞士政府已决定暂停更新老化核能发电厂的计划，强调最优先考虑的是安全，又责成联邦核安全督察团“分析日本核事故的确切原因，并就可能制订严格新标准作结论”，在彻底的安全审查之前，停建新的核电站。
核能利用与环境保护

高二物理选修学案：.《核能的利用与环境保护》

4．4《核能的利用与环境保护》学案【学习目标】1、了解核反应堆和核电站的基本原理2、了解核能利用的优势、危害及其防护措施【学习重点】反应堆和核电站的基本原理【知识要点】一、核电站核反应堆是核电站的心脏．它是人工控制链式反应的装置，可以使核能较平缓的释放出来．核电站的工作模式：是以核反应堆为能源，产生高压蒸汽，取代发电厂的锅炉，其余部分与火力发电厂基本相同．如课本图所示，它主要由裂变反应堆、第一回路系统、第二回路系统及其他辅助系统组成．二、核武器原子弹：是一种没有减速剂、不加控制的爆炸性链式反应装置。

氢弹：是一种靠惯性约束、不需要人工控制而实现聚变的反应装置，它利用21H和31H迅速地聚变成4H，产生比原子弹更为强烈的爆炸。

三、核能的优势与危害核能作为一种新能源，有很优势：核能发电比燃煤发电的成本低；核电站对环境污染比燃煤发电小得多。

核能的利用也存在一些危害：核燃料使用后会存留一定量具有高放射性的核废料；核武器的威力巨大，不仅能摧毁地球上的生命，还能使生态环境受到严重破坏。

【典型例题】例题1：秦山核电站第一期工程装机容量为30万kW，如果1g铀235完全裂变时产生的能量为8.2⨯1010 J，并且假定产生的能量都变成了电能，那么，每年要消耗多少铀235?（一年按365天计算）学生回答：解：核电站每天的发电量为W=Pt=3×108×24×3600 J=2.592×1013 J，每年的发电量W总=365W=9.46×1015 J而1 g铀完全裂变时产生的能量为：8.2×1010 J 所以，每年消耗的铀的量为：152109.46101.15108.210m kg kg⨯==⨯⨯例题2：水（包括海水）是未来的“煤炭”，能从根本上解决人类能源问题。

这是指（填“氢能”、“核能”、“氢能和核能”）和利用。

请说明理由。

解析：①核能：因为海水中含有大量核聚变的材料氘，通过核聚变能够释放大量的核能。

鲁科版高三物理选修3《核能的利用与环境保护》教案及教学反思

鲁科版高三物理选修3《核能的利用与环境保护》教案及教学反思一、教学内容与时间安排本节课主要讲解核能的利用与环境保护，并入手实验让学生深刻理解相关知识。

本节课的时间安排如下：时间教学内容5分钟准备35分钟核能的利用与环境保护讲解60分钟实验（分为实验讲解和学生实验）20分钟总结和讨论二、课前准备在课前需要对教学材料、实验器材和实验方法进行准备。

具体准备工作如下：1.教学材料：准备《鲁科版高三物理选修3》教材相关章节的PPT及课件打印件。

2.实验器材：难点实验所需的实验器材。

3.实验方法：学生实验的相关操作方法等。

三、教学过程1. 教师讲解首先，教师通过PPT讲解核能的定义、利用和环境保护。

包括以下内容：1.核能的定义：核子的结合能差所产生的能量。

2.核能的利用：核电站，核武器等。

3.核能的环境保护：核辐射对环境和人的危害，以及如何减少核污染等。

2. 实验讲解然后，教师通过实验模拟核反应，帮助学生深入理解核能的利用原理。

实验讲解主要内容包括：1.实验目的：模拟典型核反应，通过实验计算中子流量分布。

2.实验器材：核反应场的慢化杆、中子流量离散传感器等设备。

3.实验步骤：配置实验包，激发中子流，测定相对强度等。

3. 学生实验学生根据教师的实验讲解，采用图示方法，一步一步地完成实验。

在实验过程中，教师要引导学生思考，并解答学生的实验疑惑。

4. 总结和讨论在学生完成实验后，教师要与学生一起讨论实验结果。

讨论主要围绕以下几个方面展开：1.实验结果分析：得到的数据有何特点？是否符合预期？2.实验存在的问题：学生在实验过程中是否遇到难点，如何克服？3.实验中的启示：如何将所得结果运用到真实的核反应过程中？四、教学反思整个教学过程中，由于时间紧凑，教师讲解时间可能有所不足。

因此，出现了一些学生未掌握相关知识点的情况。

为此，教师需要在教学过程中强化对某些重点内容的讲解。

另外，在实验安排方面，虽然本节课的实验部分采用了零散的学生分组实验方式，但由于实验器材数量有限，导致实验时间明显有所抢占。