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教科版 九年级下册第十一章第4节
核 能
导入新课
我们已经知道物体是由分子组成，分子又是由原子组成，原子是由原子核和核外电子组成，原子核又是由什么组成的呢？
原子核 核能
原子核内部结构
原子核
质子
中子
电子
经过长时间的探索，到1932年，物理学家 终于发现:原子核是由质子和中子组成，它们通过一种叫作“核力”的相互作用紧密地结合在一起。
大部分元素的原子核是牢固而稳定的而有些原子核会按照一定的规律发出射线，变成新的原子核这就是放射性。
元素的放射性
原子核 核能
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时，（重核裂变和轻核聚变）就有可能释放出惊人的能量，这就是核能也就是人们常说的原子能。
原子核 核能
核裂变能及其利用
裂变： 重原子核分裂成较轻的原子核，叫裂变。
如图用中子轰击U核质量较大的原子核分裂成两个或两个以上中等质量原子核的过程就是裂变的过程。
核裂变能及其利用
用中子轰击铀核,铀核发生裂变，放出能量. 铀核分裂的同时放出2～3个中子，又可以轰击其它铀核，使它们也发生裂变.于是裂变反应便会链锁式地自行持续下去.这种现象叫做链式反应.　　
链式反应如果是在一瞬间进行那将是剧烈的爆炸。原子弹的爆炸就是铀核或钚核裂变发生链式反应的结果。
核裂变能及其利用
我国第一颗原子弹爆炸成功视频
核裂变能及其利用
核电站
(1)核反应堆：是一种能够控制链式反应的装置。
(2)核电站：利用核反应堆工作时释放的能量使水汽化，推动蒸汽机带动发电机发电。
核裂变能及其利用
核电站的优点
1.核电站消耗的燃料很少，可以大大减少燃料的运输量。
例如：一座1.0×l06KW的核电站，每年约消耗30t铀燃料，而同样功率的火力发电站却要消耗约3.0×106 t煤。
2.核电站没有煤燃烧放出的大量硫化物、碳氧化物、烟尘等不会对大气造成污染。
核裂变能及其利用
核反应堆为什么有厚重的保护层？
这是因为用于核反应的燃料，是具有强烈放射性的物质，能够发出射线。如果没有足够的保护措施，这些射线会对人体健康造成严重伤害。
核裂变能及其利用
核裂变能及其利用
核电站的能量转化：
核能
内能
机械能
电能
核裂变能及其利用
1、核燃料的放射性会对人体造成的严重伤害
2、对于辐射强度超过国家标准的放射性物质，一定有防止其扩散，人体切莫随便靠近；
距离防护：远距离操作，任何源不能直接用手操作。
屏蔽防护：根据辐射源的类型、射线能量、活度设置屏蔽体例如：核废料也有很强的放射性，目前一般都将其放入特制的容器内深埋封存。
核裂变能及其利用
轻原子核结合成较重的原子核，也会释放核能，这种核反应叫聚变。
核聚变
氘核
氚核
被释放的中子
释放能量
形成氦核
中子
氢核聚合
氢核聚变
氢的同位素氘和氚其原子核在超高温下就可能聚合成氦核释放出巨大的能量
原子核带有正电，两个较轻的核在靠近过程中，彼此排斥，难以接近所以把它们加热到足够高的温度使这些粒子的无规则运动极其剧烈。以至于会有原子核在碰撞过程中靠得足够近，从而发生聚变。因此聚变也常称为热核反应。
核聚变
核聚变
可能有的同学会产生疑惑：使反应物获得极高的温度，要消耗不少能量，一旦发生聚变，获得的核能能弥补之前的付出吗？不会有“入不敷出”的现象发生吧？
事实上，聚变释放的核能远大于我们“点火”所需的能量。太阳的能量，就来自核聚变——这把“火”自从46亿年前“点燃”后，至今未熄。
聚变的应用
氢弹就是根据核聚变原理制成的，它的威力比原子弹大得多。
核聚变
在消耗相同质量核燃料的情况下，核聚变比核裂变放出的能量大得多，但是核聚变需要在极高的温度下才能进行，现在人类还不能象控制核裂变那样控制核聚变
可控核聚变的研究已在实验室取得重大进展，可控核聚变的利用还有相当长的路程要走。
可控核聚变
核聚变
大显身手
1、“华龙一号”是我国核电走向世界的“国家名片”，2021年1月30日在福建福清投入商业运行，这对助力碳达峰、实现碳中和具有重要意义。“华龙一号”核电站反应堆内的核反应是（　　）
A．可控的裂变 B．不可控的裂变
C．可控的聚变 D．不可控的聚变
A
大显身手
2、2020年12月4日14时02分，新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型托卡马克装置的设计、建造、运行技术，中国离“人造太阳”的梦想又近了一步。下列关于核能的说法，正确的是（　　）
A．目前我国的核电站是利用核裂变链式反应发电的
B．“中国环流器二号M”与核电站都利用了核聚变
C．人类目前使用的核能属于可再生能源
D．核能是二次能源
A
大显身手
3. 日本政府欲将福岛第一核电站的核废水排向太平洋的做法会给人类生存环境带来很大危害。关于现已建成的核电站和核能，下列说法正确的是（　　）
A．核能是可再生的二次能源
B．目前核电站是利用核裂变释放的核能工作的
C．核电站是将核能直接转化为电能
D．核废水对海洋环境没有污染
B
大显身手
4、 核能是一种重要的能源，关于核电站，下列说法正确的是（　　）
A．核泄露后产生的核污水仍然具有放射性
B．核电站中不需要蒸汽轮机
C．核反应堆中发生的是不需控制的核裂变
D．核电站将轻核聚变产生的核能最终转化为电能
A
课堂小结
一、原子核 核能
1.原子核是由质子和中子组成的。
2.获得核能两种方式：重核裂变和轻核聚变。
二、核裂变能及其利用
1.裂变： 重原子核分裂成较轻的原子核，叫裂变。
2.链式反应可制成原子弹。
3.核电站的主要组成部分及能量转化。
三、核聚变
1.原子核结合成较重的原子核，也会释放核能，这种核反应叫聚变。
2.氢弹就是根据核聚变原理制成的。
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11.4 核能
一、填空题（共6题）
1. 年 月 日，我国大科学装置“人造太阳”取得重大突破，实现加热功率超过 兆瓦，等离子体储能增加到 千焦，等离子体中心电子温度首次达到 亿度。“人造太阳”像太阳一样，都是利用 （选填“核聚变”或“核裂变”)发出巨大能量的。
2. 氢能源和核能是二十—世纪最有前途的绿色能源。发展核能是缓解能源紧张的一种方案，当前核电站是利用核反应中的 方式获得核能。
3. 我国正在大力开发核能发电，核电站利用核反应堆中核 （填“聚变”或“裂变”）来加热水，将核能转化为水蒸气的 能，再通过蒸汽轮机转化为机械能，带动发电机转动，转化为电能。
4. 目前核能已经被广泛利用，核能属于 （填“可再生”或“不可再生”）能源；其中核电站工作是利用 （填“核裂变”或“核聚变”）反应释放出大量的核能，再通过发电机转化为能。
5. 太阳能是太阳内部氢原子核在超高温下发生 ，释放出巨大的核能。
6. 原子核内部蕴藏的巨大能量，叫做 ，简称核能。释放核能的方式主要有两种： 和 。
二、选择题（共7题）
7. 为缓解电力紧张的状况，我国陆续建造了一些核电站。关于核电站，下列说法正确的是
A．核反应堆中发生的是核聚变
B．核电站使用的核然料是石油或天然气
C．放射性元素放出的射线有 射线、 射线和 射线
D．核电站发电的能量转化过程是：核能 机械能 内能 电能
8. 为缓解电力紧张的状况，开发利用新能源，我国陆续建成了一些核电站。关于核电站，下列说法正确的是
A．核电站产生的核废料对环境无污染，可以随意处置
B．核反应堆中发生的是不可控制的核裂变
C．核电站使用的核燃料是石油或天然气
D．核电站发电的能量转化过程是：核能——内能——机械能——电能
9. 人类对核能的开发和利用不断取得新的进展，根据目前核能的利用水平，你认为下列关于原子弹和核电站的说法中正确的是
A．核电站控制裂变的链式反应速度
B．原子弹利用核聚变，核电站利用核裂变
C．原子弹对聚变的链式反应不加控制
D．原子弹利用核裂变，核电站利用核聚变
10. 昌江核电工程已经开工，以下关于核能发电的说法中不正确的是
A．核废料具有放射性
B．核能发电会产生大量的二氧化碳
C．核能的最大优点之一是功率大
D．核反应堆中发生的链式反应是可控的
11. 图是核电站工作情况的流程图，关于流程图中各装置的能量转化，下列说法正确的是
A．核反应堆将核能转化为电能
B．蒸汽轮机将机械能转化为内能
C．发电机将机械能转化为电能
D．各种用电器只能将电能转化为内能
12. 关于核能及其利用，下列说法中不正确的是
A．核能属于不可再生能源
B．核能属于一次能源
C．核能是指原子核发生分裂或聚合时所释放的能量
D．核电站是利用原子核聚变所释放的能量来发电
13. 目前世界上很多国家把核能发电当作解决能源危机的主要措施。下列关于核能的认识，正确的是
A．核能是可再生能源
B．核能发电与太阳内部释放核能的过程相同
C．核能发电与氢弹爆炸释放核能的过程相同
D．核能发电是利用原子核裂变释放的核能
三、综合应用题（共1题）
14. 如图甲所示是核电站发电流程，请回答：
(1) 核电站发电过程中其能量的转化为：核能 机械能 电能。
(2) 为了形象地描述核能的获得，某同学画了两张利用核能的原理图：图乙和图丙。请判断核电站的“核反应堆”利用了哪个原理？ （选填“乙”或“丙”）
答案
一、填空题（共6题）
1. 【答案】核聚变
【解析】人造太阳是利用氢核的聚变而生成了新的较重的原子核，从而产生了巨大的能量，这种方式与太阳的产能方式相同。
2. 【答案】核裂变
【解析】原子核裂变时能释放出大量的能量，目前核电站是利用铀原子核裂变时放岀的核能来发电的。
3. 【答案】裂变；内
【解析】（）核电站是通过可控的核裂变来获取能量的；
（）核电站利用核反应堆加热水，将核能转化为水蒸气的内能，再通过蒸汽轮机转化为机械能，带动发电机转动，转化为电能。
4. 【答案】不可再生；核裂变；电
5. 【答案】聚变
6. 【答案】原子核能；核裂变；核聚变
二、选择题（共7题）
7. 【答案】C
8. 【答案】D
9. 【答案】A
10. 【答案】B
11. 【答案】C
12. 【答案】D
13. 【答案】D
三、综合应用题（共1题）
14. 【答案】
(1) 内能
(2) 乙
【解析】
(1) 由甲图可知，在核反应堆中，核能转化为介质的内能，在汽轮机中蒸气的内能转化为汽轮机的机械能，在发电机中，机械能转化为电能，最终输送到电网上。
(2) 核反应堆的工作原理是：原子由原子核与核外电子组成。原子核由质子与中子组成。当铀 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 个中子。这裂变产生的中子又去轰击另外的铀 原子核，引起新的裂变。在这种链式裂变的过程中，释放能量。
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《核能》教案
【教学目标】
1、了解原子核的组成
2、知道释放核能的两种方式．
3、了解铀核链式反应的大致情况和核电站的大致工作过程．
4、了解核聚变及氢弹
5、通过了解核能的和平利用过程，认识到科学之路是艰苦
【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、核电站的工作原理．
【教学过程】
一、 导入新课
我们已经知道物体是由分子组成分子又是由原子组成，原子核又是由什么组成的呢？
原子是由原子核和核外电子组成。
二、讲授新课
（一）、原子核 核能
1、原子核内部结构
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经过长时间的探索，到1932年，物理学家 终于发现:原子核是由质子和中子组成。
原来原子核内的各个粒子质子和中子是通过一种叫做“核力”的作用力使它们能紧紧地结合在一起。
2、元素的放射性
大部分元素的原子核是牢固而稳定的而有些原子核会按照一定的规律发出射线变成新的原子核这就是放射性。
3、核能
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时，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能也就是人们常说的原子能。21教育网
（1）、核能：在原子核发生变化时放出的能量.
（2）我们怎样利用原子核内的这种巨大的能量呢
重核裂变和轻核聚变
（二）、核裂变能及其利用
1、裂变： 重原子核分裂成较轻的原子核，叫裂变。
如图用中子轰击U核质量较大的原子核分裂成两个或两个以上中等质量原子核的过程就是裂变的过程。
2、用中子轰击铀核,铀核发生裂变，放出能量 ( http: / / www.21cnjy.com ). 铀核分裂的同时放出2～3个中子，又可以轰击其它铀核，使它们也发生裂变.于是裂变反应便会链锁式地自行持续下去.这种现象叫做链式反应.　　www.21-cn-jy.com
链式反应如果是在一瞬间进行那将是剧烈的爆炸。原子弹的爆炸就是铀核或钚核裂变发生链式反应的结果。
我国第一颗原子弹爆炸成功视频
思考：核能这么巨大，难道只能用于战争吗？如何才能有效地控制链式反应？
3、核电站
(1)核反应堆：是一种能够控制链式反应的装置。
(2)核电站：利用核反应堆工作时释放的能量使水汽化，推动蒸汽机带动发电机发电。
①思考：由上图可知核反应堆有厚重的保护层，这是为什么呢？
这是因为用于核反应的燃料，是具有强烈放射性的物质，能够发出射线。如果没有足够的保护措施，这些射线会对人体健康造成严重伤害。【来源：21·世纪·教育·网】
②、能量转化：
（3）核电站的优点
1.核电站消耗的燃料很少，可以大大减少燃料的运输量。
例如：一座1.0×l06KW的核电站，每年约消耗30t铀燃料，而同样功率的火力发电站却要消耗约3.0×106 t煤。21·世纪*教育网
2.核电站没有煤燃烧放出的大量硫化物、碳氧化物、烟尘等不会对大气造成污染。
（4）注意防止放射性物质的泄露，导致产生放射性污染。
1、核燃料的放射性对人体造成的严重伤害
2、对于辐射强度超过国家标准的放射性物质，一定有防止其扩散，人体切莫随便靠近；
距离防护：远距离操作，任何源不能直接用手操作。
屏蔽防护：根据辐射源的类型、射线能量、活度设置屏蔽体例如：核废料也有很强的放射性，目前一般都将其放入特制的容器内深埋封存。21世纪教育网版权所有
(三)、核聚变
1、聚变：轻原子核结合成较重的原子核，也会释放核能，这种核反应叫聚变。
为什么聚变又叫热核反应呢？
原子核带有正电，两个较轻的核在靠近过程中， ( http: / / www.21cnjy.com )彼此排斥，难以接近所以把它们加热到足够高的温度使这些粒子的无规则运动极其剧烈。以至于会有原子核在碰撞过程中靠得足够近，从而发生聚变。因此聚变也常称为热核反应。21·cn·jy·com
氢的同位素氘和氚其原子核在超高温下就可能聚合成氦核释放出巨大的能量
观察氢核聚变
( http: / / www.21cnjy.com )
可能有的同学会产生疑惑：使 ( http: / / www.21cnjy.com )反应物获得极高的温度，要消耗不少能量，一旦发生聚变，获得的核能能弥补之前的付出吗？不会有“入不敷出”的现象发生吧？
事实上，聚变释放的核能远大于我们“点火”所需的能量。太阳的能量，就来自核聚变——这把“火”自从46亿年前“点燃”后，至今未熄。www-2-1-cnjy-com
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太阳内部发生的聚变反应，每秒钟把7 x 108 t的氢变为氦
2、聚变的应用
氢弹就是根据核聚变原理制成的，它的威力比原子弹大得多。
3、可控核聚变
虽然在消耗相同质量核燃料的情况下，核聚 ( http: / / www.21cnjy.com )变比核裂变放出的能量大得多，但是核聚变需要在极高的温度下才能进行，现在人类还不能象控制核裂变那样控制核聚变
可控核聚变的研究已在实验室取得重大进展，但是可控核聚变的利用还有相当长的路程要走。
三、课堂练习
1、“华龙一号”是我国核电走向世界的“国家名片”，2021年1月30日在福建福清投入商业运行，这对助力碳达峰、实现碳中和具有重要意义。“华龙一号”核电站反应堆内的核反应是（　　）
A．可控的裂变 B．不可控的裂变
C．可控的聚变 D．不可控的聚变
2、2020年12月4日14时02分，新一代可控核聚变研究装置“中国环流器二号M”实现首次放电，标志着中国自主掌握了大型托卡马克装置的设计、建造、运行技术，中国离“人造太阳”的梦想又近了一步。下列关于核能的说法，正确的是（　　）
A．目前我国的核电站是利用核裂变链式反应发电的
B．“中国环流器二号M”与核电站都利用了核聚变
C．人类目前使用的核能属于可再生能源
D．核能是二次能源
3. 日本政府欲将福岛第一核电站的核废水排向太平洋的做法会给人类生存环境带来很大危害。关于现已建成的核电站和核能，下列说法正确的是（　　）
A．核能是可再生的二次能源
B．目前核电站是利用核裂变释放的核能工作的
C．核电站是将核能直接转化为电能
D．核废水对海洋环境没有污染
4、 核能是一种重要的能源，关于核电站，下列说法正确的是（　　）
A．核泄露后产生的核污水仍然具有放射性
B．核电站中不需要蒸汽轮机
C．核反应堆中发生的是不需控制的核裂变
D．核电站将轻核聚变产生的核能最终转化为电能
四、课堂小结
一、原子核 核能
1、原子核是由质子和中子组成
2、获得核能两种方式：重核裂变和轻核聚变
二、核裂变能及其利用
1、裂变： 重原子核分裂成较轻的原子核，叫裂变。
2、链式反应可制成原子弹
3、核电站的主要组成部分及能量转化
三、核聚变
1、轻原子核结合成较重的原子核，也会释放核能，这种核反应叫聚变。
2、氢弹就是根据核聚变原理制成的
【板书设计】
核能
一、 原子核 核能
1、原子核是由质子和中子组成
2、 重核裂变和轻核聚变
二、核裂变能及其利用
1、链式反应可制成原子弹
2、核电站能量转化
三、核聚变
【教学反思】
从课堂的反映可以看出，部分 ( http: / / www.21cnjy.com )同学的知识面还是很宽的，他们对原子弹的了解出乎我的意料，有些同学甚至可以说出扔在日本的两颗原子弹的名称，他们说来津津有味，兴趣一下就提高起来，在此基础上我适时提出，原子弹为何有那么大的威力呢？促使学生想去了解这样的问题，再引导他们看书，从原子核的结构到原子核的链式反应、热核反应，从而搞清获得核能的途径、核能的利用及防护。【来源：21cnj*y.co*m】
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