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九年级物理全册第22章能源与可持续发展第2节核能教案新人教版课件


第二节

核能

【教学目标】 知识与技能 1、常识性了解原子和原子核的组成。 2、常识性了解裂变、链式反应、聚变的大致情况和原子弹、氢弹的制造原理及核反应堆的 作用 过程与方法 1.通过搜集信息、阅读资料、相互交流,判断核能与我们的生活的有关说法是否正确。 2.通过阅读学习相关知识,养成学生关注高新科学技术在生产和生活中的应用。 情感、态度与价值观 1、养成学生的科学态度和探索精神。 2、启发学生树立为祖国现代化建设事业贡献力量的理想。 【教学重点】 了解原子核裂变和链式反应,核聚变的原理及如何利用核能更多的给人类造福。 【教学难点】 原子核裂变和链式反应,聚变的原理。 【教学准备】 多媒体课件 视频资料、火柴 【教学过程】 主 教学内容 要 教 教师活动 学 过 程 学生活动

【图片展示】 你知道日本广岛吗?1945 年 8 月 6 日早 晨 8 时整,3 架 B-29 美机又从高空进入广岛上空。 一、创设情景, 这时很多广岛市民并未进入防空洞,而是在仰望美 观看图片从视觉上 新课引入 机。在此以前, B-29 已连续数天飞临日本领空进行 感受原子弹爆炸的巨大 训练,但这一次的 3 架飞机中,有一架已经装上了一 威力。 颗 5 吨重的名为“小男孩”原子弹。 此时正奉命来轰 炸广岛,令日本广岛核爆中心方圆 2 公里内所有建筑 物全部被夷为平地。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。 学生回答: 威力巨 大、震撼、残忍、悲伤、 让战争远离我们、我们 需要和平?? (设计意图:通过视频 和战后图片展示从视觉 上对学生造成强烈的冲 击, 教育学生热爱和平, 在和平年代认真学习。 )

幸存者辐射病 广岛被夷为平地 【过渡语】同学们观看刚才的图片时有什么样的感 受?原子弹和氢弹为什么会具有这么大的威力呢? 因为它们都利用了核能。如何获得核能?核能还用哪 些应用呢?学习了本节知识后就能知道答案。 【板书课题】 第二节 核能

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二、合作探究, (一)核能 获得新知 【自主学习】 请同学们结合下面图片阅读课本并结合相关化 学课上的原子结构的知识,回忆原子的结构并自主学 (一)核能 习核能的获得途径。

学生阅读课文并回 忆化学课上的原子结构 的知识,自主学习并展 示交流: 1、 原子由带正电荷原 子核和带负电荷的电子 组成。 2、 原子核由质子和中子 组成,质子带正电荷, 其电荷量跟电子电荷量 相等,中子不带电。 3.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,要使它们分裂或重 新组合是极其困难的。 但是,但是,一旦使原 子核分裂或聚合,就可 能释放出惊人的能量, 这就是核能。 (设计意 图:复习回顾旧知,为 学习新知做好衔接,培 养学生的自学能力。 )

【归纳讲述】原子结构:

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,就可能释放出惊人的能量,这就是核 能又称原子能。

分裂

聚合

(二)裂变

(二)裂变 【过渡语】核武器的威力究竟有多大?它释放的巨大 能量是从哪里来的?核电站是怎样利用核燃料发电 的?请同学们阅读课本 171 页-172 页裂变部分内容找 到答案。 【提出问题】 通过看书知道 1 kg 铀全部裂变,释放的能量超 过 2000t 煤完全燃烧时释放的能量。 用中子轰击铀核, 铀核才能发生裂变,放出能量。外界中子停止轰击, 裂变也就停止了。怎样才能让裂变继续下去呢? 【Flash 展示】 核裂变、链式反应的过程

自主阅读课本

思考

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观察核裂变、 链式反 应的过程

1.链式反应

【动手实验】 用火柴模拟类比链式反应,将火柴搭成如课本图 19.2-3 所示的结构,点燃第一根火柴后,观察所发 生的现象。

学 生 操 作 火 柴 模拟 链式反应实验,初步体 会链式反应。一根火柴 点燃两根,两根点燃四 根,如此像锁链一样持 续下去。

用火柴模拟链式反应 原子核的裂变 【归纳总结】 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。这就是裂变中的链式反应。 【知识应用】 (1)加以控制的链式反应――核电站 2.裂变的应用 (1)核电站 请同学们看下图核电站工作原理图思考:核电站是 根据什么原理建造的?它的核心设备是什么?能量 是如何转化的?

(设计意图: 通过动画、 模拟实验帮助学生理解 裂变的链式反应,培养 学生观察、分析问题的 能力)

学生看图回答 核电站是利用可 控链式反应释放出能量 发电,核心设备是核反 应堆。核反应堆产生的 内能,通过蒸汽轮机做 功,带动发电机发电。 所以能量的转化 过程是:核能—内能— 机械能—电能 学生思考、交流 原子弹的制造原理 如果对裂变的链式 反应不加控制,在极短 的时间内就会引起大量 的铀核发生裂变,释放 出巨大的核能,发生猛 烈的爆炸。原子弹就 是 根据这个原理制成的。
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核反应堆

核电站能流图

(2)不加以控制的链式反应——原子弹

(2)原子弹

原子弹结构 爆炸时产生的蘑菇云 【一分为二】 你能回答核电站和原子弹的相同点与不同点 吗? 核电站的核心设备是核反应堆。核反应堆的作 用就是控制链式反应。如果链式反应不加控制,就会 释放出巨大的能量。这就制成了原子弹。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。 我们制造原子弹是为了 消灭原子弹。我们需要和平利用核能。 (设计意图:知道核能的和平利用能够促进人类进 步, 用于战争会给人类带来灾难。 激发学生爱国热情, 树立民族荣辱观) (三)聚变 【比较认知】 前面的学习知道电能生磁,磁能生电。科学家利 用逆向思维的方法发现,两个较轻的原子核,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。有时称为热核反应。 【图片展示】 请同学们看下图,它所获得核能的途径是怎样的?

思考回答: 核反应堆中发生的 链式反应,是可以控制 的,而原子弹爆炸时发 生的链式反应是不加控 制的。

(三)聚变

(设计意图:让学生认 识逆向思维的重要性, 并学会利用逆向思维思 考问题)

氘核、氚核在超高温下聚合成氦核

观看聚变图片 学生回答: 氘核与氚核在超高 温下结合成新的原子核 ——氦核,释放出巨大 的核能

【拓展延伸】 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 聆听思考、 观看视频 日,第一颗氢弹试验爆炸。氢弹的威力大于原子弹。 请同学们观看“中国氢弹爆炸视频” 。 (设计意图:感受我国 科学家为国献身的精 神,科技才能强国,增 强学生热爱和平的意识 与振兴中华的使命感、 责任心。 ) 【科学畅想】 可控聚变尚未实现,海水中蕴藏着丰富的氘核, 科学家预言,通过可控聚变来利用核能,有望彻底解
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决人类能源问题。望同学们努力学习今后世界的发展 做出贡献。 (四)科学、技 (四) 核电站和核废料处理 术、社会 (三)阅读与交流 阅 读 “STS 核 电 站 请同学们阅读 sTs 科学.技术.社会——核电站, 和核废料处理”,了解 核能给人类带来便利的 了解核泄露的危害和核废料的处理。 。 同时,也会给人类带来 鼓励学生说出核废料可能带来的问题、对环境的 灾难。 影响和核废料处理方法。 学生畅所欲言 (设计意图:认识科学与技术对人类生活的影响有两 面性,培养学生建立将科学服务于人类的意识的同 时,也培养学生的环保意识。 ) 本节课你有哪些收获?还有哪些疑惑? 见附件 1 教师巡视、讲评见附件 2 课后《动手动脑学物理》1、3、4。 梳理知识,交流收获和 疑惑。 独立完成检测题。 课下完成

三、课堂小结 四、课堂检测 五、布置作业

【板书设计】 §22.2 核能 一、核能 1、定义:一旦使原子核分裂或聚合,就可能释放惊人的能量,这就是核能。 2、获得核能的两种途径:裂变和聚变 二、裂变 1、可控链式反应:核反应堆 2、不可控链式反应:原子弹 三、聚变 制造氢弹

【附件 1】

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【教学反思】 一、教案中的亮点; 1、历史故事视频引入,激发了学生的学习兴趣和求知欲。由于核能、裂变、聚变、链式反 应等概念均涉及到核反应知识,而学生头脑里,这部分知识是一个空白。因此,讲授过程中 要贯彻通俗性原则,不宜过深,尽可能采取恰当的比喻来帮助学生理解这些知识。 2、关于情感态度价值观的教学,结合我国在核能领域的成就,增强学生的民族自豪感。通 过介绍核武器给人类带来的伤害, 和核电站的利用, 让学生认识到认识到科技可以给人们带 来便利的同时也会给人类带来灾难,利用核能是一面双刃剑。 二、教案中的不足: 1.通过教学发现课堂时间比较紧张。 2.在设计练习题时,题量较小。 【附件 2】 课堂检测 1.链式反应中,在 中发生的是可以控制的,在 时发生的是不可控制的。 2.下列说法正确的是( ) A、核能是指原子核发生变化时所释放的能量 B、煤炭、石油、天然气、太阳能都是化石能源 C、原子弹和氢弹都是利用核裂变 D、目前核电站获得核能的途径是核聚变 3.为缓解电力紧张的状况,我国多措并举:合理调煤保电、优化利用水能资源、开发利用新 能源,近年来陆续建成了一些核电站。下图为核电站发电流程图,在核电站发电过程中, 关于核能的获取途径与能量转化顺序,下列说法正确的是( )

A.聚变;核能→内能→化学能→电能 B.聚变;核能→内能→机械能→电能 C.裂变;核能→内能→机械能→电能 D.裂变;核能→内能→化学能→电能 4.2011 年 3 月,日本发生了强烈地震并引发了海啸,对福岛核电站造成了很大的破坏,如 图甲所示. (1)核电站是利用 能来发电的,其能量是原子核发生了核 (选填“裂变” 或“聚变”) ; (2)由于一系列的爆炸,使得大量的核燃料外泄,周围的人们处在核污染中.图乙中是核 辐射标志的是( )

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(3)为了给处于高温中的核反应堆外壳降温,消防员通过喷水的方法来有效降温,这是用 的方法来改变内能的; (4)“能源和环境”是世界各国共同面临的问题,保护环境、节约能源要从我做起。下列 说法中需要改正的是( ) A.尽可能用太阳能热水器代替电热水器 B.养成及时关掉水龙头和人走关灯的习惯 C.用洗脸水冲厕所,将废报纸、空酒瓶等送到废品收购站 D.及时将生活垃圾,废电池装在一起丢入垃圾箱 6 (5)如果核电站每年需要 50t 的核燃料,而同等规模火电站每年需要 6×10 t 的煤炭.6 6 7 ×10 t 的煤炭完全燃烧放出的热量为多少?(煤炭的热值为 3×10 J/kg) . 【答案】 1.核电站 原子弹爆炸 2.A 3.C 17 4. (1)核 裂变 (2)C (3)热传递 (4)D (5)1.8×10

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