人教版九年级物理下册第22章能源与可持续发展第2节新能源的发展教案

第2节新能源的发展物理观念：1．了解核能的由来，知道核能的优点和可能带来的问题。2．了解原子、原子核的结构。3．了解核裂变和核聚变。4．知道利用太阳能的方式。科学思维：通过1kg铀的裂变释放的能量与释放相同能量所需要的标准煤的质量对比，了解核能的优势。科学探究：通过阅读资料和讨论，培养学生观察、分析问题以及解决问题的能力。科学态度与责任：通过图文结合的学习方式，激发学生的探究欲望和学习兴趣，使学生养成实事求是的科学态度，培养学生热爱科学的情感。重点：核能的由来及优点和利用核能可能带来的问题。难点：核聚变、核裂变的过程。多媒体课件。一、情景导入eq\o(\s\up7(),\s\do5(情景1))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20万。为什么原子弹的威力这么大？你想知道它的原理吗？学习了本节知识后你就会明白了。eq\o(\s\up7(),\s\do5(情景2))多媒体播放原子弹爆炸的视频。(视频详见教学课件)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？通过本节课的学习，你就能找到答案了。二、合作探究核能1．核能eq\o(\s\up7(),\s\do5(多媒体展示))多媒体展示原子结构并回忆原子的结构组成。eq\o(\s\up7(),\s\do5(交流讨论))同学们交流讨论原子核是原子中最小的结构吗？电子为什么会绕核运动？eq\o(\s\up7(),\s\do5(归纳总结))分子是由原子构成的，原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的电子在运动。原子核通常由质子和中子组成，质子带正电荷，其电荷量跟电子的电荷量相等，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。质子和中子构成非常小的原子核，就像几颗豆粒挤在一个非常大的广场中央。质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或结合是极其困难的。但是，一旦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，就有可能释放出惊人的能量。这种能量就是核能。2．裂变(一)裂变条件eq\o(\s\up7(),\s\do5(多媒体展示))多媒体播放核裂变视频。(视频详见教学课件)eq\o(\s\up7(),\s\do5(提出问题))发生核裂变的条件是什么呢？eq\o(\s\up7(),\s\do5(归纳总结))用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。(二)链式反应eq\o(\s\up7(),\s\do5(提出问题))外界中子停止轰击，裂变是否也就停止了？eq\o(\s\up7(),\s\do5(多媒体展示))(1)多媒体展示图片：用火柴模拟链式反应。(2)多媒体播放视频：链式反应。(视频详见教学课件)eq\o(\s\up7(),\s\do5(归纳总结))用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，变成两个质量中等大小的原子核，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，释放出巨大的能量。这就是裂变中的链式反应。(三)核裂变的利用eq\o(\s\up7(),\s\do5(提出问题))核反应堆中发生的链式反应，是可以控制的。若不加控制，会造成怎样的后果呢？eq\o(\s\up7(),\s\do5(多媒体展示))多媒体展示图片：核电站、原子弹爆炸。eq\o(\s\up7(),\s\do5(归纳总结))(1)核电站利用核能发电，它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。(2)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，如原子弹的爆炸。3．聚变eq\o(\s\up7(),\s\do5(多媒体展示))(1)多媒体展示图片：eq\o(\s\up7(),\s\do5(氘氚聚变))(2)多媒体播放视频：氢弹爆炸。(视频详见教学课件)eq\o(\s\up7(),\s\do5(归纳总结))(1)将质量较小的原子核结合起来，也会释放出巨大的核能。(2)氘核与氚核在超高温和高压下结合成新的原子核——氦核，也会释放出巨大的核能。这就是聚变，有时也称为热核反应。(3)氘核和氚核都是氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放出惊人的能量。氢弹利用的就是这种能量。eq\o(\s\up7(),\s\do5(材料拓展))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，放射性污染较严重，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标志。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。太阳能eq\o(\s\up7(),\s\do5(多媒体展示))人类除了间接利用储存在化石燃料中的太阳能，还设法直接利用太阳能。如图，是人类直接利用太阳能的两种方式。eq\o(\s\up7(),\s\do5(屋顶的太阳能集热器))eq\o(\s\up7(),\s\do5(太阳能电池阵列))eq\o(\s\up7(),\s\do5(归纳总结))目前直接利用太阳能的方式主要有两种：一种是用集热器把水等物质加热，另一种是用太阳能电池把太阳能转化成电能。eq\o(\s\up7(),\s\do5(材料拓展))太阳能的技术原理目前，太阳能的利用还不是很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，但是太阳能电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1369W/m2。地球赤道的周长为40076km，从而可计算出，地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kW/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kW/m2，相当于有102000TW的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源(地热能资源除外)，虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达173000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤，每秒照射到地球的能量则为1.465×1014J。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料(如煤、石油、天然气等)从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源、减少污染的时代。第2节新能源的发展eq\x(新能源的发展)—eq\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—\x(核能)—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—\x(原子)—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—\x(原子核)—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—质子,—中子)),—\x(核外电子))),—\x(核能)—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—\x(裂变)—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—定义：重核分裂成两个质量相,近的原子核，同时释放,巨大的核能,—链式反应,—应用：原子核、核电站)),—\x(聚变)—\b\lc\|\rc\(\a\vs4\al\co1(—定义：某些质量很小的原子核，,在超高温和高压下结合,成新的原子核——氦核，,会释放出巨大的核能,—应用：氢弹)))))),—\x(太阳能)—利用太阳能的两种方式))在学习知识的同时，向学生渗透环保意识。科学技术是一把双刃剑，它可以造福人类，也可以给人类带来灭顶之灾。尽管