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物理 人教版
九年级全一册
第二十二章 能源与可持续发展
第二节　核能
新课导入
我国是个能源消耗大国，每年的各种能源如煤、石油、天然气等消耗巨大，折合标准煤20亿吨。20亿吨是什么概念？如果把这些煤堆成1m高、1m宽的堤坝，长度达106km，这个长度接近地球到月球距离的3倍。长期这样下去，肯定会发生能源危机。我们应该采取什么样的措施来挽救能源危机呢？
学习目标
1.了解原子、原子核的结构。
2.知道核能的优点和可能带来的问题，了解我国和世界核能利用新进展。
3.了解核裂变、核聚变。
学习目标
教学重点：
核能的由来及其优点和可能带来的问题。
教学难点：
裂变和聚变。
知识全解
知识点一 核能
科学家通过对放射现象的发现和研究，利用高速粒子轰击原子核时发现原子核是可以改变的，在某些改变中会释放大量的能量，这就是核能。
知识全解
知识点一 核能
原子弹为什么有这么大的威力呢？这要从原子内部的结构说起。
原子由居于原子中心的原子核和核外的电子组成，原子核又由质子和中子组成。质子带正电，中子
不带电，它们集中在原子的中心，形成一个非常小的核，就像几颗豆粒挤在原子这个大广场的中央。
知识全解
知识点一 核能
原子核内的质子和中子依靠强大的核力紧紧地结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或结合是极其困难的。为了研究原子核内部的结构，物理学家们尝试用粒子去“轰击”原子核，最初是用α粒子去轰击，后来又用质子、中子去轰击，发现都能引起原子核的变化——核反应，而且发现在某些核反应过程中能释放出大量能量。由于原子核的变化而释放的巨大能量，我们把它叫做核能。
知识全解
知识点一 核能
原子核发生改变有两种情况，一种是质量较大的原子核裂变成质量较小的核；一种是由两个较轻的原子核聚合成一个较重的原子核。这两种原子核发生改变的过程中都会伴随着巨大的能量释放。
知识全解
知识点二 裂变
1934年至1938年，科学家用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其裂变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出2~3个中子，这个过程释放出巨大的能量。1kg铀完全裂变释放的能量将超过2000t煤完全燃烧释放的能量。
铀235只有在中子的轰击下才能发生裂变并释放核能，那么是不是要不断地从外界提供中子才能使反应不断进行呢？
用火柴模拟链式反应
链式反应示意图
知识全解
知识点二 裂变
核电站利用可控的核裂变发电，它的核心设备是核反应堆，核反应堆中的链式反应是可以控制的。
核反应堆
秦山核电站
知识全解
知识点二 裂变
核电站工作流程：
①第一回路中的水或其他液体被泵压入核反应堆，在那里加热，然后进入热交换器，把热量传给第二回路的水，然后又被泵压回到反应堆里。
②在热交换器内，第二回路中的水经加热生成高温高压蒸汽送入汽轮机，驱动汽轮机做功后温度和压强都降低，进入冷凝器，最后又由泵把它压回热交换器。
③高速旋转的汽轮机带动发电机发电。
能量转化：核能→内能→机械能→电能
知识全解
知识点二 裂变
原子弹：
链式反应如果不加控制，大量原子核就会在一瞬间发生裂变，产生极大的破坏性力量，这就是原子弹的制造原理，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。中国人民热爱和平，但为了抵制核大国的威胁，于1964年10月16日第一颗原子弹试验成功。
知识全解
知识点三 聚变
除裂变可以获得核能外，还有一种获得核能的方法就是聚变。什么是聚变呢？
知识全解
知识点三 聚变
两个质量很小的原子核，在超高温下结合成新的原子核，同时释放出核能的过程，叫聚变。
核聚变目前无法控制，但可以用来制造氢弹。我国科学家用不到三年的时间研制，于1967年6月17日，第一颗氢弹试验爆炸。氢弹的威力大于原子弹。
知识全解
知识点三 聚变
核能发电不像化石燃料一样向大气排放大量的污染物质，这样就避免了大气污染的问题和一系列诸如温室效应等打破自然调节能力的不良效应。核电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便。
核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济形势影响，故发电成本较其他发电方法稳定。
知识全解
知识点三 聚变
但是核能可能也会带来一些问题。核能利用过程中产生的放射性废料以及核燃料，虽量不大但其放射性依然会给我们带来致命的危害。
核能发电站投资大，风险高，一旦建立则要消耗大量的人力物力去确保它的运转。给世界和平带来了隐患。
当堂练习
1.下列有关材料、信息和能源的说法正确的是（　　）
A．条形码扫描器中的光敏二极管是用超导材料制成的
B．倒车雷达是利用次声波来传递信息的
C．水是可再生能源，可循环利用，因此不需要节约用水
D．核电站是利用核裂变释放的核能发电的
D
当堂练习
解析　
A．条形码扫描器中的光敏二极管由半导体材料制成，故A错误；
B．倒车雷达是利用超声波来工作的，故B错误；
C．水是可再生能源，可循环利用，地球上可以利用的淡水资源是有限的，因此需要节约用水，故C错误；
D．核电站是利用可控原子核裂变释放的核能来发电的，故D正确。
故选D。
当堂练习
2.下列说法正确的是（　　）
A．原子由原子核和质子构成
B．石油是可再生能源
C．核电站利用核聚变发电
D．手机利用电磁波交流信息
D
当堂练习
解析　
A．原子是由原子核和核外电子组成的，原子核又是由质子和中子组成，故A错误；
B．石油是化石能源，使用后在短期内不能再从自然界重新获取，是不可再生能源，故B错误；
C．虽然聚变释放的能量远远大于裂变，但是目前还无法实现可控的核聚变，所以目前的核电站都是利用重核裂变，其通过稀释核素减少裂变中子来达到可控，故C错误；
D．电磁波可以传递信息，手机既是电磁波的接收台，也是电磁波的发射台，故D正确。
故选D。
当堂练习
3.关于原子核和核能，下列说法正确的是（　　）
A．核反应堆发生的是可控链式反应
B．核能是可再生能源也是二次能源
C．原子核占据了原子的大部分空间
D．原子核是由电子组成的
A
当堂练习
解析　
A．核反应堆，是核的裂变，是可控的链式反应，故A正确；
B．核能是不可再生能源也是一次能源，故B错误；
C．原子核居于原子的内部，占原子很小的空间，故C错误；
D．原子核是由质子和中子组成的，故D错误。
故选A。
当堂练习
4.据日本共同社报道，当地时间4月13日，日本政府召开相关阁僚会议，正式决定将福岛第一核电站核废水排入大海。这个决定迅速引发了周边国家的不满。核电站是通过核______（选填“裂变”或“聚变”）获得巨大能量，核能属于___________（选填“可再生”或“不可再生”）能源。如图标志中，表示有核辐射的是______。
裂变
不可再生
丙
当堂练习
解析　
核电站是通过重核裂变获得巨大能量。
核能属于不可再生能源，因为核能的能量来源于核燃料所需要的铀矿，而铀矿等依然属于矿石资源，是不可再生的能源。
为了预防放射性事故的发生, 全世界都通行三叶形的电离辐射标志，故选丙图。
本课小结
核能
原子
核能
原子弹、核电站
原子核
核外电子
质子
定义
裂变
聚变
中子
链式反应
应用：
定义
应用：
氢弹
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