【教學(xué)課件】第十一章 物理學(xué)與能源技術(shù)4.核能（教科版）

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1、本課時編寫：水寨中學(xué)董仁昭老師第十一章·物理學(xué)與能源技術(shù)核能導(dǎo)入新課我們已經(jīng)知道物體是由分子組成分子又是由原子組成，原子核又是由什么組成的呢？我們在八年級上冊第二章第一節(jié)物理在線中曾提到過盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型，你還記得嗎？盧瑟福提出的原子核式結(jié)構(gòu)模型核外電子原子核原子是由原子核和核外電子組成。新課講授一、原子核核能1、原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)原子核質(zhì)子中子電子經(jīng)過長時間的探索，到1932年，物理學(xué)家終于發(fā)現(xiàn):原子核是由質(zhì)子和中子組成。2、核力我們知道質(zhì)子帶正電，中子不帶電。中子質(zhì)子思考：許多帶正電的質(zhì)

2、子擁擠在一個小小的原子核中，它們之間必定會產(chǎn)生很大的相互排斥力．那么，為什么原子核里的質(zhì)子和中子還能緊緊地結(jié)合在一起呢?原來原子核內(nèi)的各個粒子質(zhì)子和中子是通過一種叫做“核力”的作用力使它們能緊緊地結(jié)合在一起。3、元素的放射性大部分元素的原子核是牢固而穩(wěn)定的而有些原子核會按照一定的規(guī)律發(fā)出射線變成新的原子核這就是放射性。4、核能質(zhì)量較大的原子核發(fā)生分裂或者質(zhì)量較小的原子核相互結(jié)合時，就有可能釋放出驚人的能量，這就是核能也就是人們常說的原子能。（1）、核能：在原子核發(fā)生變化時放出的能量。（2）我們怎

3、樣利用原子核內(nèi)的這種巨大的能量呢?重核裂變和輕核聚變二、核裂變能及其利用1、裂變：重原子核分裂成較輕的原子核，叫裂變。中子nnnn如圖用中子轟擊U核質(zhì)量較大的原子核分裂成兩個或兩個以上中等質(zhì)量原子核的過程就是裂變的過程。nn中子nnnnnn2、用中子轟擊鈾核,鈾核發(fā)生裂變，放出能量.鈾核分裂的同時放出2～3個中子，又可以轟擊其它鈾核，使它們也發(fā)生裂變.于是裂變反應(yīng)便會鏈鎖式地自行持續(xù)下去.這種現(xiàn)象叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng).鏈?zhǔn)椒磻?yīng)如果是在一瞬間進(jìn)行那將是劇烈的爆炸。原子彈的爆炸就是鈾核或钚核裂變發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

4、的結(jié)果。我國第一顆原子彈爆炸成功視頻思考：核能這么巨大，難道只能用于戰(zhàn)爭嗎？如何才能有效地控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)？3、核電站(1)核反應(yīng)堆：是一種能夠控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置。(2)核電站：利用核反應(yīng)堆工作時釋放的能量使水汽化，推動蒸汽機(jī)帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)（二回路系統(tǒng)）核蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)（一回路系統(tǒng)）冷凝器水排水進(jìn)水加壓的水：（冷卻劑）蒸汽水核反應(yīng)堆蒸汽熱交換機(jī)蒸汽渦輪發(fā)電機(jī)傳動軸蒸汽腔混凝土保護(hù)層鐵殼石墨鈾鎘或硼泵①思考：由上圖可知核反應(yīng)堆有厚重的保護(hù)層，這是為什么呢？這是因為用于核反應(yīng)的燃料，是具有

5、強(qiáng)烈放射性的物質(zhì)，能夠發(fā)出射線。如果沒有足夠的保護(hù)措施，這些射線會對人體健康造成嚴(yán)重傷害。②、能量轉(zhuǎn)化：核能內(nèi)能機(jī)械能電能（3）核電站的優(yōu)點(diǎn)1.核電站消耗的燃料很少，可以大大減少燃料的運(yùn)輸量。例如：一座1.0×l06KW的核電站，每年約消耗30t鈾燃料，而同樣功率的火力發(fā)電站卻要消耗約3.0×106t煤。2.核電站沒有煤燃燒放出的大量硫化物、碳氧化物、煙塵等不會對大氣造成污染。（4）注意防止放射性物質(zhì)的泄露，導(dǎo)致產(chǎn)生放射性污染。討論交流：核泄漏閱讀52頁討論交流回答下列問題：1、大家擔(dān)心的是什么

6、？2、怎樣減少核輻射對人體的危害？1、核燃料的放射性對人體造成的嚴(yán)重傷害2、對于輻射強(qiáng)度超過國家標(biāo)準(zhǔn)的放射性物質(zhì)，一定有防止其擴(kuò)散，人體切莫隨便靠近；距離防護(hù)：遠(yuǎn)距離操作，任何源不能直接用手操作。屏蔽防護(hù)：根據(jù)輻射源的類型、射線能量、活度設(shè)置屏蔽體例如：核廢料也有很強(qiáng)的放射性，目前一般都將其放入特制的容器內(nèi)深埋封存。三、核聚變1、聚變：輕原子核結(jié)合成較重的原子核，也會釋放核能，這種核反應(yīng)叫聚變。為什么聚變又叫熱核反應(yīng)呢？原子核帶有正電，兩個較輕的核在靠近過程中，彼此排斥，難以接近所以把它們加熱到

7、足夠高的溫度使這些粒子的無規(guī)則運(yùn)動極其劇烈。以至于會有原子核在碰撞過程中靠得足夠近，從而發(fā)生聚變。因此聚變也常稱為熱核反應(yīng)。氫的同位素氘和氚其原子核在超高溫下就可能聚合成氦核釋放出巨大的能量氘核氚核被釋放的中子釋放能量形成氦核中子氫核聚合氫核聚變可能有的同學(xué)會產(chǎn)生疑惑：使反應(yīng)物獲得極高的溫度，要消耗不少能量，一旦發(fā)生聚變，獲得的核能能彌補(bǔ)之前的付出嗎？不會有“入不敷出”的現(xiàn)象發(fā)生吧？事實(shí)上，聚變釋放的核能遠(yuǎn)大于我們“點(diǎn)火”所需的能量。太陽的能量，就來自核聚變——這把“火”自從46億年前“點(diǎn)燃”后

8、，至今未熄。太陽內(nèi)部發(fā)生的聚變反應(yīng)，每秒鐘把7x108t的氫變?yōu)楹?、聚變的應(yīng)用氫彈就是根據(jù)核聚變原理制成的，它的威力比原子彈大得多。3、可控核聚變雖然在消耗相同質(zhì)量核燃料的情況下，核聚變比核裂變放出的能量大得多，但是核聚變需要在極高的溫度下才能進(jìn)行，現(xiàn)在人類還不能象控制核裂變那樣控制核聚變可控核聚變的研究已在實(shí)驗室取得重大進(jìn)展，但是可控核聚變的利用還有相當(dāng)長的路程要走。課堂練習(xí)1._________________________________________________________