1、4.核 能第十一章 物理学与能源技术导入新课讲授新课课堂小结随堂训练 我们已经知道物体是由分子组成分子又是由原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？子组成，原子核又是由什么组成的呢？我们在八年级上册第二章第一节物理我们在八年级上册第二章第一节物理在线中曾提到过在线中曾提到过卢瑟福的原子核式结卢瑟福的原子核式结构模型，构模型，你还记得吗？你还记得吗？导入新课导入新课卢瑟福提出的原子核式结构模型卢瑟福提出的原子核式结构模型核外电子核外电子原子核原子核原子是由原子是由原子核原子核和和核外电子核外电子组成的。组成的。导入新课导入新课1.了解核能、核裂变和核聚变。2.
2、了解核能的优点，还要知道它可能带来的问题。学习目标学习目标导入新课导入新课1.原子核内部结构原子核内部结构经过长时间的探索，到经过长时间的探索，到1932年，物理学家终年，物理学家终于发现于发现:原子核是由质子和中子组成的原子核是由质子和中子组成的。原子核原子核质子质子中子中子电子电子原子核 核能一讲授新课讲授新课 思考：思考：许多许多带带正正电电的质子拥挤在一个小小的质子拥挤在一个小小的原子核中，它们之间必定会产生很大的的原子核中，它们之间必定会产生很大的相互相互排斥力。排斥力。那么，为什么原子核里的质子和中子那么，为什么原子核里的质子和中子还能还能紧紧地结合在一起呢紧紧地结合在一起呢?2.
3、核力核力我们知道我们知道质子质子带带正正电电，中子不带电。，中子不带电。质子质子中子中子讲授新课讲授新课 原来原子核内的各个粒子质子和中子是通过原来原子核内的各个粒子质子和中子是通过一种叫作一种叫作“核力核力”的作用力使它们能紧紧地结合的作用力使它们能紧紧地结合在一起。在一起。 大部分大部分元素的原子核是元素的原子核是牢固而稳定牢固而稳定的，而的，而有些有些原子核会按照一定的规律原子核会按照一定的规律发出射线发出射线变成新的原子核。变成新的原子核。这就是这就是放射性放射性。3.元素的放射性元素的放射性讲授新课讲授新课4.核能核能（1）核能：在原子核发生变化时放出的能量。）核能：在原子核发生变化
4、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）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重核裂变和轻核聚变 质量较大质量较大的原子核的原子核发生分裂发生分裂或者或者质量较小质量较小的原的原子核相互结合时，就有可能释放出惊人的能量，这子核相互结合时，就有可能释放出惊人的能量，这就是就是核能，核能，也就是人们常说的也就是人们常说的原子能。原子能。讲授新课讲授新课1.裂变：裂变： 重原子核分裂成较轻的原子核，叫裂变。重原子核分裂成较轻的原子核，叫裂变。中子中子nnnn裂变核裂变核裂变核裂变核裂变核裂变核 如图用中子轰击如图用中子轰击U核质量较大的原子，核质量较大的原子
5、，使使U核分裂成核分裂成两个或两个以上中等质量两个或两个以上中等质量原子核的过程就是裂变的过程。原子核的过程就是裂变的过程。核裂变能及其利用二讲授新课讲授新课讲授新课讲授新课链式反应示意图链式反应示意图2.用中子轰击铀核，铀核发生裂变，放出能量。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铀核分裂的同时放出23个中子，又可以轰击其个中子，又可以轰击其他铀核，使它们也发生裂变。于是裂变反应便会他铀核，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。这种现象叫作链锁式地自行持续下去。这种现象叫作链式反应。链式反应。 链式反应如果是在一瞬间进行那将是剧烈链式反应如果是在一瞬间
6、进行那将是剧烈的爆炸。的爆炸。原子弹的爆炸就是铀核或钚核裂变发原子弹的爆炸就是铀核或钚核裂变发生链式反应的结果。生链式反应的结果。讲授新课讲授新课思考：思考：核能这么巨大，难道只能用于战争吗？如核能这么巨大，难道只能用于战争吗？如何才能有效地控制链式反应？何才能有效地控制链式反应？3.核电站核电站（1）核反应堆：是一种能够控制链式反应的装置。）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）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。水汽化，推动蒸汽机带动发电机发电。讲授新课讲授新课汽轮机发电系统汽轮机发电系统（二回路系统）（
7、二回路系统）核蒸汽供应系统核蒸汽供应系统（一回路系统）（一回路系统）冷凝器冷凝器水水排水排水进水进水加压的水（冷却剂）加压的水（冷却剂）蒸蒸汽汽水水核反应堆核反应堆蒸汽蒸汽热交换机热交换机 蒸汽涡轮蒸汽涡轮 发电机发电机传动轴传动轴蒸蒸汽汽腔腔混凝土混凝土保护层保护层铁壳铁壳石墨石墨铀铀镉或硼镉或硼泵泵核电站示核电站示意图意图讲授新课讲授新课思考：思考：由上图可知核反应堆有厚重的保护层，这由上图可知核反应堆有厚重的保护层，这 是为什么呢？是为什么呢？ 这是因为用于核反应的燃料，是具有这是因为用于核反应的燃料，是具有强强烈放射性的物质，能够发出射线烈放射性的物质，能够发出射线。如果没有。如果没有
8、足够的保护措施，这些射线会对人体健康造足够的保护措施，这些射线会对人体健康造成严重伤害。成严重伤害。能量转化：能量转化：核能核能内能内能机械能机械能电能电能讲授新课讲授新课（3）核电站的优点）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核电站消耗的燃料很少，可以大大减少燃料的运输量。运输量。例如：例如：一座一座1.0l06kW的核电站，每年约消耗的核电站，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铀燃料，而同样功率的火力发电站却要消耗约3.0106 t煤。煤。2.核电站没有煤燃烧放出的大量硫化物、碳氧化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
9、污染。物、烟尘等，不会对大气造成污染。 讲授新课讲授新课讨论交流：核泄漏讨论交流：核泄漏阅读阅读52页讨论交流回答下列问题：页讨论交流回答下列问题：1、大家担心的是什么？、大家担心的是什么？2、怎样减少核辐射对人体的危害？、怎样减少核辐射对人体的危害？（4）注意防止放射性物质的泄露，导致产生放射性）注意防止放射性物质的泄露，导致产生放射性污染。污染。讲授新课讲授新课1、核燃料的放射性对人体造成的严重伤害。、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、对于辐射强度超过国家标准的放射性物质，一定要定要防止其扩散，人体切莫随便靠近。防止其扩散，人体切莫随便靠近。
10、距离防护：距离防护：远距离操作远距离操作，任何源不能直接用手操作。，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、活度屏蔽防护：根据辐射源的类型、射线能量、活度设设置屏蔽体置屏蔽体，例如：核废料也有很强的放射性，目前例如：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。一般都将其放入特制的容器内深埋封存。讲授新课讲授新课1.聚变：轻原子核结合成较重的原子核，也会释放聚变：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。核能，这种核反应叫聚变。为什么聚变又叫热核反应呢？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原子核带有正电，两
11、个较轻的核在靠近过程中，彼此排斥，难以接近，所以把它们加热到中，彼此排斥，难以接近，所以把它们加热到足足够高的温度使这些粒子的无规则运动极其剧烈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。而发生聚变。因此聚变也常称为热核反应。核聚变三讲授新课讲授新课氘核氘核氚核氚核被释放被释放的中子的中子释放能量释放能量形成氦核形成氦核中子中子氢核聚合氢核聚合氢核聚变氢核聚变 氢的同位素氢的同位素氘氘和氚和氚，其原子核在其原子核在超高温下超高温下就可能聚就可能聚合成合成氦核氦核，释放出释放出
12、巨大的能量。巨大的能量。讲授新课讲授新课 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？讲授新课讲授新课 事实上，聚变释放的核能远大于我们事实上，聚变释放的核能远大于我们“点火点火”所需的能量。太阳的能量，就来自核聚变所需的能量。太阳的能量，就来自核聚变这把这把“火火”自从自从46亿年前亿年前“点燃点燃”后，至今未熄。后，至今未熄。 太阳内部发生太阳内部发生的聚变反应，每的聚变反应，每秒钟把秒钟把7 108 t的的氢变为氦。氢变为氦。讲授新课讲授新课2.聚变的应用聚变的应用 氢弹就是根据核聚变原理制成
13、的，它的威力比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。原子弹大得多。讲授新课讲授新课 虽然在消耗相同质量核燃料的情况下，核聚虽然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，在极高的温度下才能进行，现在人类还不能像控现在人类还不能像控制核裂变那样控制核聚变。制核裂变那样控制核聚变。 可控核聚变的研究已在可控核聚变的研究已在实验室取得重大进展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。但是可控核聚变的利用还有相当长的路程要走。3.可控核聚变可控核聚变讲授新课讲授新课（一
14、）原子核（一）原子核 核能核能1.原子核是由质子和中子组成的。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。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（二）核裂变能及其利用1.裂变：裂变： 重原子核分裂成较轻的原子核，叫裂变。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。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。核电站的主要组成部分及能量转化。（三）核聚变（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。叫聚变。2.氢弹就是根据核聚变原理制成的。氢
15、弹就是根据核聚变原理制成的。课堂小结课堂小结1._叫裂变。为了有效、和平利叫裂变。为了有效、和平利用核裂变时所产生的能量，科学家们研制成了用核裂变时所产生的能量，科学家们研制成了_，从而使链式反应可以在人工，从而使链式反应可以在人工的控制下缓慢进行。核裂变除了可以用于发电外，的控制下缓慢进行。核裂变除了可以用于发电外，在军事上还可以做成威力强大的在军事上还可以做成威力强大的_。原子弹原子弹质量较大的原子核分裂成两个或两个以上质量较大的原子核分裂成两个或两个以上中等质量核的过程中等质量核的过程 核反应堆核反应堆随堂训练随堂训练2.核电站是利用核电站是利用_发电的电站，目发电的电站，目前已前已有有
16、的核电站都是利用的核电站都是利用_反应产生的能反应产生的能量来发电的，核电站的主要组成部分是反应堆、量来发电的，核电站的主要组成部分是反应堆、_、_、发电机等、发电机等。热交换器热交换器核能核能核核汽轮机汽轮机3.核能是核能是_发生变化的过程中释放发生变化的过程中释放出的能量，它又叫出的能量，它又叫_能。获得核能的两条途能。获得核能的两条途径是径是_和和_。轻核聚变轻核聚变 原子原子原子核内部结构原子核内部结构重核裂变重核裂变随堂训练随堂训练4.核电站是利用核电站是利用_的能量来发电的。它的优点是只需消耗很少的的能量来发电的。它的优点是只需消耗很少的_，就可以产生大量的，就可以产生大量的_能。能。原子核裂变的链式反应所产生原子核裂变的链式反应所产生 核燃料核燃料 电电5.核能来源于（核能来源于（ ） A.质子的内能质子的内能 B.中子的动能中子的动能 C.电子的势能电子的势能 D.原子核的结合能原子核的结合能D随堂训练随堂训练
