核能【知识素养提升+备课精讲精研】 九年级物理 课件（人教版）

核能第二十二章能源与可持续发展

第2节阅读下列材料二战后期，美国在广岛和长崎甩下两枚原子弹，让数十万日本民众死亡，几百万人无家可归。原子弹摧枯拉朽的破坏力，将众多建筑物夷为平地，城市变成一片废墟；在这场灾难中，只有少部分人幸存下来，大部分要么被冲击波杀害，要么被核辐射杀害，对身体的影响超乎想象。1964年10月16日15时，我国第一颗原子弹爆炸成功。我国第一颗氢弹爆炸时的情景我国第一颗原子弹爆炸时的情景你知道氢弹和原子弹的原理相同吗？1967年6月17日上午8时20分，在我国西部地区新疆罗布泊上空，我国第一颗氢弹爆炸试验成功。一、核能十九世纪末(1897年），英国物理学家汤姆生在对阴极射线的研究中发现了带负电的电子，并得出电子是所有物质中原子的组成部分。

汤姆生于1906年获得诺贝尔物理学奖

原子模型的建立过程①电子的发现分子是由原子组成的，那么，原子是由什么组成的呢？②原子核的发现——α粒子散射实验英国物理学家卢瑟福在1898年发现了α射线。他用准直的α射线轰击厚度为微米的金箔时，发现大多数粒子散射角度很小有少数α粒子偏角很大。一、核能原子核核外电子原子欧内斯特·卢瑟（1871年8月30日-1937年10月19日），英国著名物理学家，知名为原子核物理学之父。学术界公认他为继迈克尔·法拉第之后最伟大的实验物理学家。电子云③原子的“电子云模型”1926年奥地利物理学家埃尔温·薛定谔提出“电子云模型”。该模型中，电子在原子核外很小的空间内做高速运动，其运行没有固定的规律，电子分层排布，接近现代人类对原子结构的认识。埃尔温·薛定谔（1887年8月—1961年1月），奥地利物理学家，量子力学奠基人之一。因发展了原子理论，和狄拉克共获1933年诺贝尔物理学奖。一、核能电子原子核

原子核还能再分吗？随着历史的发展，人们对原子内部结构的研究逐步深入。

1919年，卢瑟福用速度是20000千米／秒的“子弹”—α粒子去轰击氮、氟、钾等元素的原子核时，发现在原子核中还存在一种带正电的质量比电子大很多的微粒——质子。

质子所带正电荷的数量＝电子所带负电荷的数量原子核①质子的发现一、核能质子原子核中子的概念是由英国物理学家卢瑟福提出，中子的存在是1932年英国物理学家詹姆斯·查德威克用镭的α-射线轰击铍原子时的实验中证实的。物理学家在实验中又进一步发现中子的质量与质子相同、但是不带电。②中子的发现詹姆斯·查德威克，（1891年10月20日-1974年7月24日），英国物理学家，于1935年获得诺贝尔物理学奖。一、核能中子原子核一、核能③原子核的组成原子核（带正电）

质子（带正电）中子（不带电）中子质子原子核（atomicnucleus），简称“核”，位于原子的核心部分，由质子和中子两种微粒构成。原子核带正电（即质子所带的正电），中子不带电。原子核（带正电）核外电子（带负电）

质子（带正电）中子（不带电）原子一、核能原子的组成及带电情况中子质子电子原子核极小，它的直径在10-16m～10-14m之间，体积只占原于体积的几千亿分之一，在这极小的原子核里却集中了99.95％以上原子的质量。形象来说，就是地球和乒乓球的比例,大约一比一千亿。原子的直径：约10-10米原子核的直径：约10-15米一、核能

原子与原子核的大小比较

典例1.下列关于原子和原子核的说法中正确的是（）A．原子核位于原子的中央，带负电荷B．原子核外的电子带负电，并固定在某一位置C．原子核带正电，电子带负电D．原子核内有带正电的质子和带负电的中子C正高速运动不带电一、核能一、核能

但是，一旦质量较大的原子核发生分裂（裂变）或者质量较小的原子核相互结合（聚变）时，就会释放出惊人的能量，这就是核能。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。核能释放核能的方式核裂变核聚变核裂变核聚变二、裂变

质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放能量的过程叫做裂变。裂变1kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量。1934至1938年，科学家先后用中子轰击质量比较大的铀235原子核，发现可以使其发生裂变。铀矿石二、裂变能量铀核新原子核①1934至1938年，科学家先后用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生了裂变，发现一个核分裂成两个质量中等大小的原子核，同时释放出大量的能量，奇妙的是，铀235核在分裂成两个别的原子核的时候，又放出2至3个中子。

二、裂变②发生裂变的条件发生裂变的条件是用中子轰击铀核。当外界中子停止轰击铀核时，裂变也就停止了。怎样才能让裂变继续下去呢？铀核将火柴搭成下图所示结构，点燃第一根火柴后，会发生什么？③链式反应二、裂变第一根火柴烧完后，会点燃中间的2根火柴，

这2根火柴燃烧完后，又会引起右面4根火柴的燃烧，如果按照这个结构继续下去，被点燃的火柴会越来越多…同样的道理，当中子轰击铀核时，铀核发生裂变，释放大量核能的同时产生出几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能。这就是裂变中的链式反应。③链式反应二、裂变中子铀核视频欣赏——《链式反应》二、裂变二、裂变裂变的应用——利用核能发电①核反应堆核电站的核心设备是核反应堆。1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。中国钍燃料核反应堆核反应堆是原子核发生链式反应的场所，是能维持可控自持链式核裂变反应，以实现核能利用的装置。核反应堆通过合理布置核燃料，使得在无需补加中子源的条件下能在其中发生自持链式核裂变过程。核反应堆内部视频欣赏——《核反应堆的工作原理》二、裂变二、裂变当铀235的原子核受到外来中子轰击时，一个原子核会吸收一个中子分裂成两个质量较小的原子核，同时放出2—3个中子。这裂变产生的中子又去轰击另外的铀235原子核，引起新的裂变。如此持续进行就是裂变的链式反应。链式反应产生大量热能，用循环水（或其他物质）导出的热量可以使水变成水蒸气，推动汽轮机发电。核反应堆示意图核能内能内能机械能电能核裂变蒸汽发生器发电机②核电站的能量转化情况二、裂变汽轮机是我国自主设计、制造的具有世界先进水平的核电技术二、裂变③我国的一些核电站④核能发电的利与弊二、裂变利弊发电成本低核泄漏污染大空气无污染产生放射性废料不排放二氧化碳排热量大消耗核能源少建厂成本大二、裂变链式反应如果不加以控制，大量原子核就在一瞬间发生裂变，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。裂变的应用——原子弹典例2.

关于裂变反应，下列说法中错误的是（）A．所有原子核都能发生裂变反应释放能量B．裂变反应是重原子核吸收中子后发生的C．原子弹是利用链式反应释放的能量D．核电站是利用可控链式反应释放的能量A形成氦核三、聚变氘核氚核氘核与氚核在超高温下结合形成氦核和一个中子，也会释放大量核能。这一过程就是聚变，也称为热核反应。超高温发生条件聚变被释放的中子能量聚变过程氢弹爆炸产生的蘑菇云氘核和氚核都属于氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放惊人的能量。氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量。三、聚变裂变的应用——氢弹现阶段科学家还没有找到持续可供使用的控制核聚变的方法。海水中蕴藏着丰富的氘核，通过可控聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题！三、聚变1升海水所含氘产生的聚变能等同于300升汽油所释放的能量。海水中氘的储量可使人类使用几十亿年。裂变聚变定义条件释放核能大小是否可以控制应用较大原子核分裂为较小原子核的过程用一定速度的中子轰击较大原子核质量很小的原子核结合成较大原子核的过程超高温巨大更加巨大可以控制链式反应速度目前不能人为控制核电站、原子弹氢弹三、聚变裂变与聚变的比较典例3.下列说法不正确的是（）A.原子弹是根据链式反应的原理制成的

B.氢弹爆炸是不可控制的热核反应

C.核反应堆中的链式反应是不可控制的D.氢弹是利用核聚变原理制造的C①反应堆内的铀核发生裂变时，会释放能量，同时也会产生射线。如果射线泄漏到外面，会对人和动物产生严重伤害。切尔诺贝利核电站事故于1986年4月26日发生在乌克兰境内的普里皮亚季市，该电站第4发电机组，核反应堆全部炸毁，大量放射性物质泄漏，成为核电时代以来最大的事故。核电站和核废料处理三、聚变②科学家们制定了严格的安全措施和安全标准。第二道屏障是壁厚为175毫米钢板制成的反应堆压力容器以及相应的管道设施，它把反应堆冷却剂包容在里面，防止有放射性的反应堆冷却剂外泄。第三道屏障是反应堆安全壳，它是高72.5米、外径38米、厚1米的钢筋混凝土制成的圆柱形建筑，内衬6毫米的钢板。安全壳也能抵御外部破坏。第一道屏障是锆-4合金的燃料包壳，它把核燃料及其裂变产物封闭起来。以秦山核电站为例，它有三道屏障，用于防