1、能源与可持续发展 部编版九年级初中物理 授课老师：XX 第十单元 1 01 0 . . 2 2 核 能核 能 二战与原子弹 1945年，第二次世界大战的后期，美国在日本的广岛、长崎各投下一颗原子弹，使两岛遭受毁灭性的打击，最后迫使 日本投降 “小男孩”装填了64公斤铀，只有0.7公斤发生裂变，而其中，只有600毫克被转换为能量，这个“小男孩”的巨大毁灭力，令日本广岛核爆中心方圆2公里内所有建筑物全部被夷为平地。 “小男孩” 广岛原子弹爆炸 原子弹爆炸后的广岛 课堂导入 1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸成功;1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸获得成功.根本性的提升了我国的国际地
2、位与实力 ，在决定世界和平，制止战争，抵御霸权，等国际事务中有了话语权，决定权。 我国第一颗原子弹 我国第一颗氢弹 原子弹为什么会放出那么大的能量？氢弹和原子弹的原理相同吗？ 课堂导入 1原子结构 原子由原子核和核外电子组成。原子核有质子和中子组成，质子带正电荷，核外电子带负电荷，二者电荷量相等，中子不带电。 质子的质量大约是电子的1836倍，中子和质子的质量几乎相同。 一、核能一、核能 新知探究 （1）以水分子为例： H H 氢原子由原子核和一个核外电子组成。 原子核有一个质子，质子带正电荷，核外电子带负电荷。二者电荷量相同。 O 氧原子由原子核和八个核外电子组成。原子核有八个质子和八个中子
3、，由于中子不带电，所以正负电荷量仍然相同。 由水分子组成 H2O分子 由一个氧原子和两个氢原子组成 新知探究 （2）质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起。要使它们分裂或结合都是极其困难的。 但是，一旦使原子核分裂或聚合，就可以释放出惊人的能量，这就是我们说的核能，又称原子能。 新知探究 2核能 （1）概念：质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合时，可能释放出惊人的能量，这就是核能。 裂变 聚变 （2）获得核能的途径： 新知探究 1.核裂变：质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个质量相近的新核，并释放出能量的过程。 1938年，科学家用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发
4、生了裂变。1 kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t 煤完全燃烧时释放的能量。 中子停止轰击，裂变也就停止了。怎样让裂变继续下去呢？ 二、裂变二、裂变 新知探究 将火柴搭成下图所示结构，点燃第一根火柴后，会发生什么？ 想想议议 现象：火焰将会随着第一根火柴一直向后面传导，直到燃尽所有火柴 如果抽掉火柴(1)，火柴(2)、(3)就不能燃烧了 如果去掉其中火柴(1)，火柴(2)(3)会燃烧吗？ 说明：火柴的燃烧可以得到控制 新知探究 2.链式反应 用中子轰击铀235原子核，铀核在分裂时，会释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子会继续轰击其他铀核。于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量
5、核能，这就是裂变中的链式反应。链式反应是可以控制的。 链式反应示意图 1946-1948年我国物理学家钱三强夫妇从实验中观察到铀核的3分裂和4分裂现象。 新知探究 3.核电站 核电站的核心设备是核反应堆。核反应堆是原子核发生链式反应的场所。 1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。 核电站中的反应堆 秦山核电站 核电站的原理示意图 核能 内能 机械能 电能 核电站将 新知探究 4. 原子弹 链式反应如果不加控制,大量原子核就会在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。 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。 不加控制的核裂变
6、不加控制的核裂变 新知探究 1.核聚变：将质量较小的原子核，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。 三、聚变三、聚变 新知探究 2.氢弹 氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量。 质量相同的核燃料，聚变反应释放的核能比裂变反应要多得多。 太阳内部的温度高达1000万摄氏度以上，太阳辐射出的光和热，正是由聚变反应释放的核能转化而来的。 新知探究 3.可控核聚变的意义 可控聚变尚未实现，海水中蕴藏着丰富的氘核，科学家预言，通过可控聚变来利用核能，将有望彻底解决人类能
7、源问题。 海水中蕴藏着丰富的氘核 中国核聚变实验装置 新知探究 核裂变和核聚变的区别 比较比较 裂变裂变 聚变聚变 定义定义 条件条件 释放核能的大小释放核能的大小 是否可控是否可控 应用应用 较大原子核分裂为较小原子核的过程 质量小的原子核结合成较大原子核的过程 中子轰击较大原子核 超高温 巨大 更加巨大 裂变的链式反应可控 聚变目前不可控 原子弹、核电站 氢弹、太阳内部爆炸 新知探究 核电站和核废料处理 1.核能的优点： (1)核能十分巨大，能极大地补充人类能源的不足. (2)能够解决能源不平衡分布的问题. 2.存在的问题： (1)核能存在核污染，产生核辐射，会对地球生物造成伤害. (2)
8、核反应堆中会产生核废料，治理废料过程中，代价较高. 2011年3月，日本近海发生大地震，日本福岛第一核电站发生爆炸，造成核泄漏。 新知探究 本堂重点：知道可控链式反应，区分裂变与聚变。 本堂难点：了解链式反应及发生的条件。 课堂小结 考点一：核裂变及其应用 【典型例题1】 （20192019黄石）黄石）能源科技的发展促进了人类文明的进步，下列有关能源的说法错误的是（ ） A目前的核电站是靠原子核的裂变进行 B能量转化是守恒的，所以能源是取之不尽用之不竭的 C风力发电机将风能转化为电能 D水能、太阳能都是可再生能源 B 课堂练习 【迁移训练1】 （2019 2019 北部湾）北部湾）中国援建了巴
9、基斯坦的核电站，核电站的核反应堆利用原子核的_（选填“裂变”或“聚变”）释放核能。Wi-fi无线上网是利用_（选填“电磁波”或“超声波”）传递信息。 电磁波 裂变 课堂练习 考点二：核聚变及其应用 【典型例题2】 （2019 2019 内江）内江）关于核聚变，下列说法正确的是（ ） A原子核必须在超高温下才能发生聚变 B任何两个原子核都可以发生聚变 C原子弹爆炸时释放的巨大能量来自核聚变 D目前人类已经建成核电站，利用核聚变发电 A A 课堂练习 【迁移训练2】 （2019 2019 德州）德州）氢弹是利用氢核的 （选填“裂变”或“聚变”）在瞬间释放的能量，核能是 （选填“可再生”或“不可再生”）能源。 不可再生 聚变 课堂练习 能源与可持续发展 部编版九年级初中物理 授课老师：XX 第十单元 课程结束课程结束
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