九年级物理第二十二章☞能源与可持续发展

第2节《核能》(教学案)

一、教学目标

（一）知识与技能

1．了解原子、原子核结构。

2．知道获取核能有两个途径──重核裂变、轻核聚变。

（二）过程与方法

通过类比的方法来研究核裂变的过程。

（三）情感态度和价值观

知道核能的优点和可能带来的问题，了解我国和世界核能利用新进展。采用辩证的思想来看待核能和利用和危害。

二、教学重难点

本节内容是由“核能”、“裂变”和“聚变”三部分构成的。核成主要是由原子结构发生改变时，就能释放出巨大的能量，所以要了解核能，首先要了解原子的结构，原子非常小，其结构抽象，对于核的由来不易理解，它是本节教学的重点。重核可以分裂成质量较小的核，这是裂变；同样，质量较小的核可以结合成较重的原子核，这就是聚变。在核反应的过程中会释放出巨大的能量，而且反应时间较短，如果不加以控制，则无法被人类的正常使用，只能做成破坏非常强的原子弹和氢弹等。在核反应中应用的原料及废料中含有放射性物质，对人类会产生危害，所以使用核能时还要注重安全使用。

重点：核能的由来及其优点和可能带来的问题。

难点：裂变和聚变。

三、教学策略

通过上一节的学习已经知道近几十年人类消耗的能源总量在快速上升，并且能源结构主要是以化石能源为主，人类已面对能源危机。要解决这个问题，需要开发利用新能源，核能就是现在使用较多的新能源。要了解核能的由来就要对原子结构有所了解，所以可以从原子结构开始研究，当原子核发生变化时，会对外释放大量的能量，这就是核能。原子核发生改变有两种可能，一种是原子核分裂成多个原子核，这是裂变；另一种是几个原子核聚合成一个原子核，这就是聚变。通过原子弹、氢弹爆炸了解原子核发生改变时，放出巨大的能量，如何使用这种能量呢？对裂变进行分析，了解链式反应的过程，可以通过火柴实验的模拟链式反应，如果核反应的速度可以控制，则人类就可以使用裂变时释放的能量，这就是可控核裂变。可以通过挂图或视频了解核电站的基本构造。聚变现阶段还没有找到控制其反应速度的方法，如果找到控制聚变的方法，则可以解决眼前的能源危机。在介绍核能利用的同时，也要提到核能使用中可能带来的问题，可以通过视频了解核泄漏事故，如切尔诺贝利、日本福岛核电站的核泄漏。通过分析得出，安全使用的核能是一种清洁的能源，对环境影响较小，同时也要注意到它可能带来的问题，要用辩证的眼光来看待核能。

四、教学资源准备

原子结构挂图、核电站挂图、火柴、麻将牌、实物投影、多媒体课件整合网络、电费缴费单。

五、教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

创设情景

（5分钟）

播放核爆炸时的视频。了解核能

观看视频，感受核爆炸时产生的巨大能量，了解核能利用的可能性

创造课堂情景，激发学生的兴趣和求知欲

引入新课

（5分钟）

原子核在发生变化时，会释放出巨大的能量，那么你了解原子的结构吗？核能是如何产生的呢？

学生回忆原子结构组成，大致了解原子结构

知识回顾，为本节内容做准备

新课内容（25分钟）

核能

展示原子结构的挂图或投影，回忆原子的结构组成。

原子核是原子中最小的结构吗？电子为什么会绕核运动？

原子的质量几乎集中在原子核中，质子和中子的质量几乎相同。原子核的体积相对于原子的体积来说非常小，相当于足球场上的一个鸡蛋。

质子和中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，因此十分牢固，要使它们分裂或结合是极其困难的。但是，一旦原子核发生变化时，就可能释放出惊人的能量，这种能量被称为核能。

请你说说对原子结构的认识。

原子核发生改变有两种情况，一种是质量较大的原子核裂变成质量较小的核；一种是由两个较轻的原子核聚合成一个较重的原子核。这两种原子核发生改变的过程中都会伴随着巨大的能量释放

学生回忆原子结构。

原子是由原子核和核外电子组成的，电子在绕核运动。

学生思考回答：

原子核也是可分的，它是由质子和中子组成的。

原子核中的质子带正电，电子带负电，原子核吸引电子绕核转动。

学生观察原子结构图片，了解原子结构，知道核能。

学生结合刚才的学习总结原子结构：原子是由原子核和核外电子组成的，电子带负电，原子核带正电，原子核又是由带正电的质子和不带电的中子组成的。一般情况下，质子所带正电荷的数量与电子所带负电荷的数量相同

裂变

展示核裂变的资料：1934～1938年间，科学家利用中子轰击质量较大的铀235，使其裂变成两个质量较小的原子核，同时释放出2～3个新的中子。

提出问题：铀235只有在中子的轰击下才能发生裂变且释放出核能，那么是不是要不断地从外界提供中子才能使反应不断进行呢？

实验：利用火柴模拟链式反应。

如果去掉其中火柴（1），火柴（2）（3）会燃烧吗？

展示链式反应原理的挂图或动画。

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链式反应如果不加以控制，大量原子核就会在一瞬间发生裂变，释放巨大的能量，产生极大的破坏性，就如前面所见的原子弹。（播放纪录片广岛原子弹爆炸）

观看核裂变的资料，了解核裂变放出能量的过程。

学生根据刚才裂变的资料，知道在铀235裂变时就会释放出中子，所以在裂变的过程中，不需外界不断的提供中子。

抽掉其中一根火柴，其后面的火柴就不会燃烧。会使燃烧火柴的数量减少。

观看原子弹爆炸产生的危害，感受核能的巨大能量。

  利用类比的方法来模拟研究核裂变过程

核能发电

在链式反应中，可以通过控制中子数量来控制链式反应的速度。可控的核裂变在实际中有什么应用呢？

投影核电站图片，介绍我国核电站的情况。

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核电站运行中能源是由重核裂变提供的，核能是安全、洁净、廉价的能源。你认可这个观点吗？

通过分析，可以发现核裂变时会释放大量的能量，如果不加以控制短时间内释放的能量会产生极大的破坏。如果控制链式反应的速度，让核能逐步缓慢的释放就可以为人类使用

学生讨论：

可以用于核能发电、核动力航母等。

聚变

我们已经研究过重可以裂变成质量较小的核，那么质量较小的核能否聚合成质量较大的核呢？

介绍轻核的聚变，将质量较小原子核结合成新的原子核也会放出大量的能量，这是就是聚变。

如把氘和氚在超高温下结合成新的原子核──氦核。（投影聚变图）

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播放氢弹的视频或展示图片。

氢弹就是利用氢核的聚变，在瞬间释放出大量的能量。但现阶段科学家还没有找到控制核聚变的方法。通过可控聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题。

总结

课堂小结：

1．通过本节课的学习，你学到了哪些知识？

2．请说说你对原子结构的认识。

3．获得核能有哪些途径？

4．重核裂变是如何发生的？在实际中有什么应用？

5．什么是聚变？

学生梳理本节课知识内容。

1．本节课的主要内容有：原子结构、聚变及裂变、核能在实际中的应用及危害等

2．原子是由原子核和核外电子组成的，原子核又是由带正电的质子和不带电的中子组成，电子带负电。原子的质量主要集中在原子核上，体积非常小。

3．获得核能可以有两种途径：裂变和聚变。

4．质量较大的原子核会裂变成质量较小的核，同时释放出大量的能量，在实际中可以用于核电站等。

5．质量较小的原子核聚合成质量较大的原子核就是聚变，也会释放大量的能量

培养学生总结归纳的能力

作业布置

完成《动手动脑学物理》第1～2题