第三节 核能（含练习）

1 / 10 第三节 核能（含练习） 第三节核能 (一 )教学目的 1.常识性了解核能和释放核能的两条途径 裂变和聚变。 2.进行物理学研究方法的启蒙教育。 3.介绍我国科学家的成就，进行爱国主义教育。 (二 )教具 铀核裂变、链式反应以及原子弹、氢弹爆炸后产生的蘑菇云挂图，我国试爆第一颗原子弹、氢弹的录像资料及播放设备。 (三 )教学过程 1.引入新课 教师：科学家们在天然放射性现象的研究中，发现了极其微小的原子核内部还有 结构，原子核也是可以变化的。为了研究原子核内部的结构，物理学家们尝试用粒子去 轰击 原子核，最初是用 粒子去轰击，后来又用质子、中子去轰击，发现都能引起原子核的变化 核反应，而且发现在某些核反应过程中能释放出大量能量。由于原子核的变化而释放的巨大能量，我们把它叫做核能。 2.进行新课 板书：第三节核能 (1)什么叫核能？ 板书：由于原子核的变化而释放的巨大能量叫做核能，也2 / 10 叫原子能。 (2)释放核能的两条途径 教师：经过科学家们的大量实验研 究和理论分析，发现释放核能可以有重核的裂变和轻核的聚变两条途径。 重核的裂变 教师结合课本图 14-6 或挂图讲解：科学家们发现，用中子去轰击质量数为 235 的铀，铀核会分裂成大小相差不大的两部分，这种现象叫做裂变。 裂变后的产物以很大的速度向相反方向飞开，与周围的物体分子碰撞，使分子动能增加，核能转化成周围物体的内能。实验表明，裂变时释放的核能十分巨大， 1 千克铀 -235 中的铀核如果全部发生裂变，释放出的核能相当于 2500 吨标准煤完全燃烧时放出的能量，是同样质量煤燃料时放出能量的 106 倍。 从图中看到，铀 -235 只有在中子的轰击下才能发生裂变，放出核能，那么是不是要不断地从外界提供中子，才能维持铀核的不断裂变呢？科学家们从实验中发现， (指着链式反应的挂图讲解 )铀 -235 核在受到中子的轰击后，裂变成 2 个差不多大小的新粒子的同时，还释放出 2 3个新中子，这 23 个中子又去轰击其它铀 235 核，引起 2 3 个新铀核裂变，又各放出 2 3 个中子，这些中子又去轰击更多的轴核发生裂变 随着一个轴核裂变的发生，会引起越来越多的铀核3 / 10 发生裂变。这样，裂变就不断地自行持续下去，这种现象叫做链式反 应。 如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会引起大量的铀核发生裂变，在极短的时间内就会释放出巨大的核能，发生猛烈的爆炸。原子弹就是根据这个原理制成的。 (指着原子弹爆炸后升起的蘑菇云挂图 )这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所升起的蘑菇状烟云，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。 但是如果我们能够控制裂变式反应的速度，使核能缓慢地、平稳地释放出来，就能够代替化石燃料，进行和平利用。能够缓慢地、平稳地释放裂变产生的核裂变的装置叫做核反应堆 。人们已经成功地生产出各种规格的核反应维，它是核潜艇、核动力破冰船、核电站等设施的核心部件。 轻核的聚变 教师结合课本图 14-9 讲解 (教师可边讲边在黑板上画此图 )： 科学家们在对核反应的研究中还发现，两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核时，也能释放出核能，这种现象叫做聚变。 由于聚变必须在极高的温度和压强下进行，所以也叫热核反应。例如把一个氘核 (质量数为 2 的氢核 )和一个氚核 (质量4 / 10 数为 3 的氢核 )在高温、高压的环境下结合成一个氦核时，就会释放出核能。氢弹就是利用这个原 理制成的。氢弹的威力比原子弹要大得多， (指着氢弹爆炸后升起的蘑菇云挂图说 )这是氢弹爆炸后升起的蘑菇云，比原子弹的威力要大几十倍。我们最熟悉的太阳内部就在不断地进行着大规模的核聚变反应，由此释放出的巨大核能以电磁波的形式从太阳辐射出来，地球上的人类自古以来，每天都享用着这种聚变释放出的核能。 我国物理学家在核物理的研究方面也取得了重大成就。早在40 年代，物理学家钱三强和何泽慧在法国学习和工作期间与法国两个研究生一起，第一次发现了铀核裂变的三分裂和四分裂现象。解放后从 1960 年开始，王淦昌等一批优秀的 物理学家和其他人员，在西北高原的实验室里，在荒无人烟的沙漠试验场中奋发图强、艰苦奋斗，经过 4 年的艰辛工作，于 1964 年 10 月 16 日成功地爆炸了我国的第一颗原子弹 (播放我国第一颗原子弹试爆的的录像资料 )，其研制速度之快，效率之高是世界上第一流的，现在我们的运载工具 -火箭技术也已相当成熟了，不但给自己发射卫星，还替外国发射卫星，信誉很高。当然我国研制核武器只是为了打破核垄断，抑制核讹诈，最终能够消灭核武器。 人们现在还不能像控制裂变那样有效地、随心所欲地控制聚变反应，和平利用聚变释放的核能，但是由于 核聚变可以释5 / 10 放比裂变更大的核能，而且不像裂变那样会产生较大的放射性污染，其原料氘和氚等又比铀丰富得多，因此控制聚变反应是一个非常吸引人的课题。目前世界上不少国家都在积极研究聚变的人工控制并已取得了一定的进展。我们国家在这方面也没有落后，自己研制的可控核聚变的实验装置 -中国环流器 1 号已于 1984 年顺利启动，已经取得不少研究成果，至今仍在继续工作中。同学们将来也许能参与其中，成为我国和平利用聚变释放核能的有功人员，为开发我国的新能源作出重大的贡献，我们衷期待着这一天。 3.总结： 板书： 重核的裂变 -链式反应 (原子弹，核反应堆 ) 核能的释放 轻核的聚变 (氢弹， 中国环流器 1 号 ) 4.布置作业 阅读课本，知道什么是核能，了解释放核能的两条途径。 能源的开发和利用练习题 一、填空题：（每空 2 分，共 72 分） 1._ 叫 做 能 源 。 如_、 _、 _、 _。 6 / 10 2._是一次能源。 _是二次能源。如 _。 3.新能源中最瞩目的是 _能。它的主要优点是 _、 _、 _和 _不会给环境 带来污染。 4.科学家发现原子核是可以改变的，在改变的过程中有可能 _， 这种能量叫做 _能。通常也叫做 _能。获得核 能的途径是 _和 _。 5.用中子轰击铀核，铀核发生 _，放出_，同时 放出 2 3 个中子，又可以 _使它们也发生 _。 这样将不断地自行继续下去，这种现象叫做_。 6. 较 轻 的 核 结 合 成 较 重 的 核 ， 也 能 释 放 出_，这种现象 叫做 _。氢弹就是利用轻核的 _7 / 10 制成的，它 是比 _威力更大的 _武器。 7.利用 _的电站叫做核电站，核电站是利用 _产生的能量来发电的。 8. 太 阳 能 具 有 以 下 优 越 之 处 ：1)_。 2)_ 。3)_。 4)_。 9._占 _叫做能源利用率。 10.充分 _和 _核能和太阳能，将取代化石 燃料并满足人类对能源的不断增长的需要。 二、判断题：（ 10 分） 1.煤、石油和天然气统称为化石燃料。 2.当今利用的主要能源是化石燃料，终有耗尽之时，人类面临一场 “ 能源危机 ” 。 3.铀核裂变时只有二分裂一种情况 。 4.核电站先进的保护措施保证电站安全运行。 5.太阳能只能以间接方法向人类提供能量。 三、选择题：（每题至少有一个正确答案，把正确答案的序8 / 10 号填在括号里）（ 18 分） 1.当今人类利用的常规能源是，新能源是。 A.化石燃料 B.太阳能 c.核能 D.电能 2.属于原子核裂变的链式反应的是，属于轻核聚变的是 A.原子弹爆炸 B.氢弹爆炸 c.核电站发电 D.太阳能辐射 3.太阳能可以直接利用，下列装置中把太阳能转化成内能的是 。把太阳能转化成电能的是。 A.硅光电池 B.太阳灶 c.太阳集热器 D.太阳能热电站 9 / 10 参考答案： 一、（每题 2 分，共 72 分） 1.能提供能量的物质资源，煤、石油、水流、地热 2.由自然界提供的能源，由自然界提供的能源转化而来的能源，电 3.太阳，安全，清洁，开发， 利用 4.获得巨大的能量，核，原子，原子核的裂变，原子核的聚变 5.裂变，能量，轰击其它铀核，裂变