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/ 让教学更有效 精品教案 | 物理学科
22.2　新能源的发展
【知识要求】
1.了解原子核的结构。
2.了解核能、裂变、链式反应和聚变的有关知识。
3.认识核电站，知道核能的优点和可能带来的问题。
4.了解利用太阳能的方式。
【教学重难点】
1.获取核能的两条途径——重核的裂变和轻核的聚变。
2.核电站的原理。
视频材料
教师展示核电站、蘑菇云图片，并播放我国第一颗原子弹爆炸视频。
教师提问：原子核在发生变化时，会释放出巨大的能量，这种能量是如何产生的呢？
（一）核能
教师启发：要了解核能是如何产生的，先来了解一下原子结构，请阅读课本“核能”相关内容并结合图22.2－1，归纳：
1.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。
2.原子核结构：原子核通常是由质子和中子组成的，质子带正电，电子带负电，原子核吸引电子绕核运动。
3.原子质量分布情况：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。
4.原子体积情况：原子核的体积相对于原子的体积来说非常小，若把原子和原子核都看成一个球体，原子半径的数量级为10－10m，原子核半径的数量级为10－15～10－14m，原子核在原子中相当于足球馆里的一个鸡蛋。
5.核能：原子核发生变化时，可能释放出惊人的能量，这种能量被称为核能。
展示链式反应原理的动画，并结合课本“裂变”相关内容，归纳：
1.裂变：用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，称为原子核的裂变。
2.链式反应：用中子轰击铀235原子核，铀核在分裂时，会释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会继续轰击其他铀核……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。
教师提问：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？不加控制的核裂变又应用在哪呢？
学生讨论、交流后回答：可控的核裂变应用于核能发电、核动力航母等，不加控制的核裂变应用于原子弹等。
教师投影核电站图片，并介绍我国核电站的情况。
核电站：利用核能发电的电站，它的核心设备是核反应堆，核反应堆中的链式反应是加以控制的，是在人为控制下缓慢释放核能的。
原子弹：链式反应不加控制，大量原子核在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。
例题讲解：
【例1】下图所示为核电站的发电流程图，在核电站发电的过程中，能量转化的先后顺序是（　　）
A.核能→化学能→机械能→电能
B.核能→机械能→内能→电能
C.核能→内能→机械能→电能
D.核能→内能→化学能→电能
　　【解析】由题图可知，核电站发电的过程中是利用核能来加热水，得到高温、高压的蒸汽，利用蒸汽来推动涡轮机转动，再利用涡轮机带动发电机发电，所以核电站发电时能量转化的顺序是核能→内能→机械能→电能。
【答案】C
【例2】下列关于原子弹与核电站的叙述，正确的是（　　）
A.原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速度
B.原子弹对聚变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速度
C.原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制裂变的链式反应速度
D.原子弹对裂变的链式反应不加控制，核电站控制聚变的链式反应速度
　　【解析】原子弹及核电站都是利用了原子核的裂变释放能量，只不过原子弹对于裂变的速度不加控制，而核电站控制裂变的速度，让能量得以缓慢释放。
【答案】C
我们已经了解到重核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？如果能，是否也能放出大量的能量？
学生阅读课本“聚变”相关内容，归纳：
1.氘核与氚核在超高温和高压下结合形成氦核和一个中子，能释放大量核能，这一过程就是聚变。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。
2.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。
3.在太阳内部，氢原子核在超高温下发生聚变，释放出巨大的核能。
例题讲解：
【例3】如下列图片所示，图甲是原子核的　　　　示意图，图乙是原子核的　　　　示意图。（均选填“聚变”或“裂变”）
　　【解析】图甲是由较轻的原子核结合成较重的原子核的过程，是核聚变。图乙是由较重的原子核分裂为较轻的原子核的过程，是核裂变。
【答案】聚变　裂变
（二）太阳能
1.太阳能利用：人类除间接利用化石燃料中储存的太阳能外，还直接利用，随着科学技术的进步应用渐广。直接利用方式有两种，一是用集热器加热物质；二是用太阳能电池将太阳能转化成电能。
2.其他新能源利用：风能、海洋能（如潮汐能）可发电，我国建“风车田”、潮汐电站加以利用。
例题讲解：
【例4】人类利用太阳能的实质，是将太阳能转化为其他形式的能量。目前人类直接利用太阳能的方式是（　　）
A.利用太阳能集热器直接把水加热
B.利用太阳能形成的风使风车发电
C.利用太阳能汽车，把太阳能直接转化为机械能
D.利用太阳能电池，把太阳能直接转化为化学能
【解析】利用太阳能集热器直接把水加热，将太阳能转化为内能，故A正确。利用太阳能电池板可以直接将太阳能转化为电能，而不是利用太阳能形成的风使风车发电，故B错误。利用太阳能汽车，把太阳能先转化为电能，再将电能转化为机械能，故C错误。利用太阳能电池，可以把太阳能直接转化为电能，故D错误。
【答案】A
第2节　新能源的发展
新能源的发展
　　本节课借助于多媒体辅助教学使课堂更加活跃，让学生对不熟悉的核能更为了解、熟悉。比如说核能的释放就无法通过演示来完成，所以通过播放原子弹、氢弹爆炸的录像，例如《原子弹在试验场的爆炸》《氢弹空投》，让学生们如同身临其境感受核裂变和核聚变的威力。在讲核能时，首先让学生了解核电站的工作原理，同时讲解核辐射带来的危害，让学生认识到核能对人类有很大的作用，但也有很大的危害性，如果不能处理好，将对环境产生极大的污染。

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