核能的利用與安全

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1、聚焦常態(tài)課，促進(jìn)有效教學(xué)——《核能的利用與安全》的教學(xué)設(shè)計(jì)張建國(guó)鶴崗市第十九中學(xué)1.學(xué)習(xí)任務(wù)分析：在全球發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的大背景下，在能源日益短缺的今天，人類對(duì)新能源的探究與利用也顯得越來(lái)越重要。核能的發(fā)現(xiàn)與利用無(wú)疑是人類最偉大的發(fā)明之一，它將是一種清潔、廉價(jià)、具有巨大發(fā)展前景的新能源，它將大大地緩解人類的能源危機(jī)。然而，我們也不能忽視核能所潛在的威脅----核能的泄漏、核廢料的放射、核能對(duì)環(huán)境及人類健康的影響……你認(rèn)為發(fā)展核能是利大于弊還是弊大于利呢？本節(jié)課學(xué)習(xí)“核能是什么”、“核能的利用”、“核能的安全”三個(gè)相關(guān)內(nèi)容。教學(xué)應(yīng)以講授

2、為主。由于核能、裂變、聚變、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)等概念均涉及到核反應(yīng)知識(shí)，而學(xué)生頭腦里，這部分知識(shí)是一個(gè)空白。因此，講授過(guò)程中要貫徹通俗性原則，不宜過(guò)深，盡可能采取恰當(dāng)?shù)谋扔鱽?lái)幫助學(xué)生理解這些知識(shí)。2.學(xué)習(xí)者分析：14日上午，福島第一核電站3號(hào)機(jī)組發(fā)生的最新爆炸再次揪起了世界的心?，F(xiàn)在主要利用的化石能源是不可再生的能源，學(xué)生對(duì)核能還是不很了解，他們非常關(guān)心這個(gè)世界究竟發(fā)生了什么。核能不是很危險(xiǎn)嗎？為什么還要用它來(lái)發(fā)電呢？核能量是從哪里來(lái)的？……這些充滿好奇的疑問(wèn)正是教學(xué)中難得的教學(xué)資源。3.教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能（1）知道釋放核能的兩種方式．（2

3、）了解鈾核鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的大致情況和核電站的大致工作過(guò)程．過(guò)程與方法①通過(guò)活動(dòng)和生活經(jīng)驗(yàn)感受力的作用效果。②了解物體間力的作用是相互的，并能解釋有關(guān)現(xiàn)象。9情感態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界的興趣。4.教學(xué)重點(diǎn)：獲取核能的兩條途徑——重核的裂變和輕核的聚變．5.教學(xué)難點(diǎn)：核電站的工作原理．創(chuàng)設(shè)物理情境，引入新課，呈現(xiàn)學(xué)習(xí)任務(wù)。小結(jié)核能是什么核能的利用核能的安全防范核輻射6.教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)7.教學(xué)資源教材：義務(wù)教育課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)《物理》（人民教育出版社）教學(xué)硬件：筆記本電腦，大屏幕投影。教學(xué)軟件：PowerPoint8.教學(xué)過(guò)程8.1創(chuàng)設(shè)

4、物理情境，引入新課。播放一段《日本地震海嘯》的視頻。2011年3月11日下午13時(shí)46分日本發(fā)生9.0級(jí)地震，并引發(fā)海嘯。次生滅害相繼發(fā)生，核泄漏與核安全成為人們最大的擔(dān)憂。核電該如何發(fā)展，核輻射該如何防護(hù)？這些問(wèn)題又引起人們重新思考。今天我們來(lái)研究《核能的利用與安全》。93月12號(hào)、14號(hào)、15號(hào)福島第一核電站1、3、2、4機(jī)組相繼發(fā)生爆炸，很多民眾陷入恐慌狀態(tài)。這不僅對(duì)日本這個(gè)國(guó)家是雪上加霜的事件，并且對(duì)全世界的安全都構(gòu)成一定程度的威脅。我們禁不住會(huì)問(wèn)：8．2授新課8．2．1核能是什么（1）要了解“核能是什么”，首先得了解原子

5、結(jié)構(gòu)。電子是人們?cè)谖⒂^世界探索中最早發(fā)現(xiàn)的帶有單位負(fù)電荷的一種基本粒子。它的發(fā)現(xiàn)直接涉及到對(duì)原子結(jié)構(gòu)的研究，真正從實(shí)驗(yàn)上認(rèn)識(shí)電子的存在，是1897年由英國(guó)科學(xué)家J.J.湯姆遜作出的。1911年J.J.湯姆遜的學(xué)生——一位英格蘭人，劍橋畢業(yè)后在曼徹斯特大學(xué)任教，他就是大名鼎鼎的盧瑟福。在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，以豐富的想象力和敏銳的洞察力提出原子的核式結(jié)構(gòu)理論，即原子是由帶負(fù)電荷的電子和帶等量正電荷的原子核構(gòu)成。當(dāng)盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)理論受到挑戰(zhàn)和質(zhì)疑的時(shí)候，盧瑟福的一位學(xué)生——丹麥物理學(xué)家N.玻爾從劍橋來(lái)到曼徹斯特與老師并肩工作。支持并逐步完善

6、這一理論。原子是由電子和原子核組成。原子核又是由什么組成的呢？早在1920年，盧瑟福憑借著豐富的科學(xué)想象力預(yù)言可能存在著一種中性粒子。終于1932年他的另一位學(xué)生——一查德威克在實(shí)驗(yàn)中找到了這種粒子，并命名9為中子。中子的發(fā)現(xiàn)具有劃時(shí)代的意義，是原子核物理發(fā)展史上的一個(gè)里程碑。這是因?yàn)橹凶拥陌l(fā)現(xiàn)不僅使人們了解了原子核是由中子和質(zhì)子所組成，而且中子不帶電。用它作為“炮彈”去轟擊其他原子核時(shí)，不受靜電斥力，使它有更多的機(jī)會(huì)和靶核發(fā)生碰撞。原子核原子核中子“炮彈”中子“炮彈”的利用，為原子核物理的研究開(kāi)辟了嶄新的道路，為后來(lái)核能的利用打

7、下了基礎(chǔ)。由于中子和質(zhì)子除質(zhì)量微小差別以及電荷差異外，其余性質(zhì)十分相似。于是人們把中子和質(zhì)子統(tǒng)稱為核子。在接受了核由中子和質(zhì)子組成的假設(shè)后，人們不禁要問(wèn)：帶正電的質(zhì)子怎么能聚集在一起呢？因?yàn)橥N電荷相互排斥，萬(wàn)有引力又不足夠大。所以物理學(xué)家當(dāng)時(shí)就猜想有第三種相互作用存在，這就是核子與核子之間的核力，是一種極強(qiáng)的相互作用。（2）核能的由來(lái)：科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)所有核子（中子與質(zhì)子），由于核力作用相互吸引而聚集在一起形成原子核時(shí)，會(huì)釋放出一定能量。9科學(xué)家進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)：如果使分散的核子聚合成結(jié)構(gòu)緊密的原子核，在核子數(shù)目一樣的情況下，聚集

8、成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核放出的能量要比聚集成一個(gè)大質(zhì)量的原子核放出的能量多得多。由此推想：如果在某條件下質(zhì)量大的原子核變成兩個(gè)中等質(zhì)量的原子核，就會(huì)存在一個(gè)能量之差，并釋放出來(lái)。這部分能量就是人們可利用的核能量，簡(jiǎn)稱核能。這種獲取核能的方式稱為核裂變