人教版初中物理第2节核能备课素材

第二十二章能源与可持续发展第2节核能方式一【问题导入】师：同学们，你们知道广岛吗？1945年8月6日，美国向日本广岛投下第一颗原子弹，该城大部分被摧毁。据日本有关部门统计，因广岛原子弹轰炸而死去的人已达22万多。过渡语：你知道为什么原子弹的威力这么大吗？你想知道它的原理吗？学习了本节知识后你就会明白了。方式二【情景导入】师：为了打破核垄断，抵制核讹诈，我国科技工作者自力更生、发奋图强，从1961年起自己进行核武器的研制，在党中央的亲切关怀下，全国一盘棋，用了短短4年时间就完成了研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一颗原子弹。多媒体播放视频：我国第一颗原子弹爆炸的实况。多媒体播放视频：我国第一颗氢弹试爆实况。师：这是我国第一颗原子弹爆炸的实况，其威力超过了第二次世界大战期间美国在日本广岛上空爆炸的原子弹。紧接着于1967年6月17日我国又成功地爆炸了第一颗氢弹，完成了其他国家要十几年或几十年才能完成的工作。过渡语：我们都知道原子弹和氢弹都属于核武器，它们威力巨大，它们是怎样利用核能的呢？学习本节知识后我们就可以解答这些问题。1.核能及其利用（1）核裂变：重原子核分裂成较轻的原子核，叫做裂变。用中子轰击铀235原子核，铀核分裂时释放出核能，同时还会产生几个新的中子，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，这就是链式反应，如图22-2-1所示。2）核聚变：轻原子核结合成较重的原子核，叫做聚变。（3）核能：原子核发生裂变和聚变都会释放巨大的能量，这就是核能。（4）核反应堆能够控制链式反应的速度，使其缓慢、平稳地释放核能。利用核反应堆工作时释放的能量使水汽化，推动蒸汽轮机发电，这就是核电站发电原理。核电站是和平利用核能的典范。对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会释放出巨大的核能，发生猛烈爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的。（5）聚变反应要求一开始就要有很高的温度，因此聚变反应又叫热核反应。氢弹就是根据轻核聚变的原理制成的，氢弹是一种比原子弹威力更为巨大的核武器。到目前为止人类还不能控制核聚变缓慢地释放能量。［温馨提示］（1）现在的核电站都是利用核裂变的可控链式反应来发电的，核电站发电的能量转化过程是：核能→水和蒸汽的内能→发电机转子的机械能→电能（2）核能发电的优点：节省了大量常规能源，而且用料省，运输方便；核能发电不产生煤燃烧放出的大量硫化物、碳氢化合物、烟尘等污染物，不会对大气形成污染。2.裂变与聚变讲解素材在讲解“裂变”与“聚变”内容时，可分别适时插播我国第一颗原子弹和氢弹爆炸的视频片段。（见所附视频文件）［中考解读］本节内容中，核能及其利用是中考的热点，如链式反应、裂变与聚变等，原子核结构则是中考的常考点，中考中多以选择题、填空题的形式进行考查。［考点对接］裂变和聚变例1［芜湖中考］关于核能的获得，下列说法中正确的是（）A.核反应堆是原子核裂变时，在极短时间内释放出大量核能的装置B.氢弹是利用核裂变的原理制成的C.核电站是使核能转化为内能再通过汽轮发电机转化为电能的装置D.目前，在核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变［答案］C例2［东营中考］核电站发电流程如图22-2-3所示，在核电站的发电过程中，下列所述能量转化顺序正确的是（）A.核能→化学能→内能→电能B.核能→化学能→机械能→电能C.核能→内能→机械能→电能D.核能→机械能→内能→电能［答案］C材料一——核聚变和核裂变有什么区别裂，即分裂，是一个变多个；而聚，即聚集，是多个变一个。对于核裂变和核聚变，其本质是一样的，都是在转换的过程中损失了质量，变成了能量。对于当前的应用来讲，核聚变一般是指氘和氚聚变成氦的过程，核裂变有钍铀233、铀235、钚239等的裂变。从控制的角度来讲，二者的区别是，裂变容易控制和引发，只需控制中子流的密度，而聚变不容易控制,需要上亿度的高温，但聚变却是宇宙中最常见的核反应。从环境的角度来讲，二者的区别是，裂变更加污染环境，而聚变相比就要好很多。无论是从控制还是从环境的角度来区分，都不能说明这两类反应的本质区别，而只是不同原料和方式的区别。我们将来也有可能会发现更容易控制的聚变方式和原料或裂变方式和原料，而且没有污染，比如说正反物质的湮灭。核裂变是一个原子核分裂成几个原子核的变化。只有一些质量非常大的原子核，像钍90钍232、铀92铀238等才能发生核裂变。这些原子的原子核在吸收一个中子以后会分裂成两个或更多个质量较小的原子核，同时放出两个到三个中子和很大的能量，又能使别的原子核接着发生核裂变……使裂变过程持续进行下去，这种过程称做链式反应。原子核在发生核裂变时，释放出巨大的能量称为原子核能，俗称原子能。1g铀235完全发生核裂变后放出的能量相当于燃烧2.5t煤所产生的能量。核聚变的过程与核裂变相反，是几个原子核聚合成一个原子核的过程。只有较轻的原子核才能发生核聚变，比如氢的同位素氘、氚等。核聚变也会放出巨大的能量，而且比核裂变放出的能量更大。太阳内部连续进行着氢聚变成氦2和氦4的过程，太阳的光和热就是由核聚变产生的。比原子弹威力更大的核武器氢弹，就是利用核聚变来发挥作用的。材料二——氢弹氢弹的杀伤力巨大，不仅爆炸时会产生巨大的热量，而且还会释放出各种射线。三相弹是目前装备得最多的一种氢弹，它的特点是威力和比威力都比较大。在其三相弹的总威力中，裂变当量所占的份额相当高。一枚威力为几百万吨TNT当量的三相弹，裂变份额一般在50%左右，放射性沾染较严重，所以有时也称之为“脏弹”。氢弹的运载工具一般是导弹或飞机。为使武器系统具有良好的作战性能，要求氢弹自身的体积小、重量轻、威力大。因此，比威力的大小是氢弹技术水平高低的重要性志。当基本结构相同时，氢弹的比威力随其重量的增加而增加。二十世纪六十年代中期，大型氢弹的比威力已达到了很高的水平。小型氢弹则经过了六十年代和七十年代的发展，比威力也有较大幅度的提高。第1、2节1．碳是废气的一个重要指标，碳的耗用量被称为“碳足迹”，一般情况下，排放的二氧化碳越多，碳足迹就越大．碳足迹的计算包括一切用于电力、建设、运输等方面的能源以及我们所使用的消耗品．以下做法可以减小“碳足迹”的是（）A.减少一次性筷子的使用B.大量使用煤、石油等燃料C.将生活垃圾进行焚烧处理D.以私家车出行代替公共交通工具2．我国南海海底蕴藏着大量的“可燃冰”，它是天然气和水在低温高压下形成的固态物质，因外形晶莹剔透，酷似冰块却能燃烧而得名，是一种燃烧值高、清洁无污染的新型能源．下列说法正确的是（）A．可燃冰是可再生能源B．可燃冰的能量来自亿年前的太阳能C．可燃冰是核聚变反应生成的D．可燃冰燃烧时核能转化为内能3．“研究能源利用，实现可持续发展”已成为21世纪世界各国共同的任务．能源按不同的分类方式可进行不同分类，下列四组能源中，能归入如图所示阴影部分的一组是（）A．煤炭、地热能、沼气B．太阳能、风能、海洋能C．水能、木柴、天然气D．石油、海洋能、核能【新闻再播】2011年3月11日，日本当地时间14时46分，日本东北部海域发生里氏9.0级地震并引发海啸，造成重大人员伤亡和财产损失．地震震中位于宫城县以东太平洋海域，震源深度20km，东京有强烈震感．地震引发的海啸影响到太平洋沿岸的大部分地区．4月1日，日本内阁会议决定将此次地震称为“东日本大地震”．受东日本大地震影响，福岛第一核电站损毁极为严重，1～4号机组发生核泄漏事故，大量放射性物质泄漏到外部，日本内阁官房长官枝野幸男宣布第一核电站的1～6号机组将全部永久废弃．联合国核监督机构、国际原子能机构(IAEA)干事长天野之弥表示日本福岛核电站的情势发展“非常严重”．法国法核安全局先前已将日本福岛核泄漏列为六级，2011年4月12日，日本原子能安全保安院根据国际核事件分级表将福岛核事故定为最高级7级．

【拓展创新】（1）核电站是利用能来发电的，目前核电站利用的核反应是（选填“裂变”或“聚变”）．（2）福岛核事故达到了七级，请你说出两点核辐射造成的危害：①；②．第1、2节1．A解析：大量使用煤、石油等燃料，将生活垃圾进行焚烧处理，以私家车出行代替公共交通工具都产生大量的碳，减少一次性筷子的使用可以减少木材的砍伐，也就可以减少“碳足迹”．2．B解析：“可燃冰”属于一次能源，还属于不可再生能源，故A错误；人们常说，太阳是人类的“能源之母”，地球上很多能量都来自于太阳能，B正确；可燃冰的学名为“天然气水合物”，是天然气在0℃和30个大气压的作用下结晶而成的“冰块”，