第三节 核能

教学设计示例

第三节 核能

　　【课题】核能

　　【重难点】核能概念是重点；聚变、裂变的概念是难点.

　　【教学过程设计】

　　一、核能

　　为了打破核垄断，抵制核讹诈，我国科技工作者自力更生、发奋图强，从1961年起自己进行核武器的研制，在党中央的亲切关怀下，全国一盘棋，用了短短4年时间就完成了研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一颗原子弹.

　　播放录像（或展示图片）：让学生看教材上我国第一颗原子弹爆炸后引起蘑菇状烟云的示意图（说明：原子弹爆炸时，立刻发出强烈的闪光，可照亮100千米以内的天空和地面，闪光后，天空出现一个火球，并迅速上升.火球冷却后变成褐色烟云，同时地面上升起的尘土和烟柱一起形成可上升到15千米高空的蘑菇状烟云.原子弹爆炸时还发出极其强烈的爆炸声，几十千米以外也可听到）.

　　1967年6月17日又成功地爆炸了第一颗氢弹，完成了其他国家要十几年或几十年才完成的工作.

　　播放录像：我国第一颗氢弹试爆实况.

　　这是我国试爆第一颗氢弹的情况，与原子弹相比，氢弹所用的燃料更少，而威力则比原子弹大很多.

　　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.我们知道化学能是在分子发生变化时放出的能量而核能是在原子核发生变化时放出的能量.

　　二、获得核能的途径

　　教师指出获得核能的两条途径是裂变和聚变.

　　(1)裂变

　　观察教材上铀核裂变的示意图，结合阅读教材中的讲述，了解铀核裂变释放出核能，转化为周围物体的内能是怎么回事.

　　教师给出煤的热值和l千克铀中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量让学生计算1千克铀中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量大约是1千克标准煤完全燃烧所放出能量的多少倍？

　　由此体会裂变释放出的核能十分巨大.

　　（2）链式反应

　　教师展示链式反应挂图并讲述：用中子轰击铀核，才能使铀核发生裂变，放出能量.如果外界的中子停止轰击，裂变也就停止.然而实验表明，铀核分裂时，还同时放出2～3个中子，这一点的意义特别重要.因为放出的中子，又可以轰击其它铀核，使它们也发生裂变.这些铀核分裂时，同样放出中子，从而引起更多的铀核发生裂变.于是裂变反应便会链锁式地自行持续下去.这种现象叫做链式反应.

　　如果对裂变的链式反应不加控制，在极短时间（约百万分之几秒）会释放出大量核能，发生猛烈爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的.

　　讲述：为便于和平利用核能，必须控制链式反应的速度，使核能缓慢而又平稳地释放出来.为此，人们制成了一种专门装置.

　　（3）核反应堆——能缓慢、平稳地释放核能的装置.

　　（4）聚变（热核反应）

　　教师指出获得大量核能的另一重要途径.

　　科学家们发现，某些质量较小的原子核结合成质量较大的原子核时，也能释放出核能，这种现象叫做核聚变，简称聚变.

　　结合教材上一个氘（dao）核和一个氚（chuan）核结合成一个氦核的聚变反应示意图（说明：一个氘核由一个质子和一个中子组成，一个氚核由一个质子和二个中子组成，它们发生聚变反应结合成由二个质子和二个中子组成的氦核时，要放出一个中子，并释放出核能）.

　　一定质量的氘核和氚核聚变时放出的能量要比等量的铀核裂变时放出的能量大几倍.

　　聚变需要在几百万摄氏度的高温下才能发生，因此聚变又叫热核反应.

　　自然界中，太阳内部的温度高达摄氏1千万度以上，在那里就进行着大规模的聚变反应.太阳辐射出的光和热，正是由聚变反应释放的核能转化而来的.可以说，地球上的人类每天都享用着聚变释放出的能量.

　　前面讲过，原子弹是利用重核裂变现象制成的.而另一种威力更大的核武器——氢弹，则是利用轻核聚变现象制成的.

　　人们现在还不能有效地使聚变在人工控制下进行，从而和平利用聚变释放的核能.由于聚变不但放出的能量更多，而且所使用的原料来源也极为丰富，可以从海水中提取.例如，从几升海水中提出的氘在发生聚变后可以提供相当于燃烧1千多升石油放出的能量.因此，目前世界上许多国家都在积极研究核聚变的人工控制（通常又叫可控或受控热核反应）这一非常吸引人的重大课题，并取得了进展.（注：值得一提的是，1991年，欧洲的科学家们首次做成了可控核聚变实验，这是科学史上一件大事，它标志着人类向获得理想的能源迈出了重要的一步.但要达到实用阶段，还需要攻克许多技术难题，未来的任务仍然相当艰巨.）

　　我国自行设计的大型可控核聚变实验装置“中国环流一号”，已于80年代中期在四川省乐山市建成投入使用.近年来，科研人员利用这个实验装置取得了多项研究成果.江泽民主席看了“中国环流一号”后，曾经指出：“受控核聚变是开发人类新能源的尖端项目.一旦实现，地球上的全部海水就会成为巨大的能源库，至少可供人类使用上百亿年.尽管目前工程技术上还有一些困难，但我相信总有一天会突破.”

　　由以上的介绍可知，人类和平利用核能的前景是美好的.

　　【板书设计】

第三节  核能

　　一、 核能：在原子核发生变化时放出的能量.

　　二、获得核能的途径：获得核能的两条途径是裂变和聚变.

　　　1.裂变：用中子轰击铀235，铀核会分裂成大小相差不大的两部分，这种现象叫做裂变

　　　2.聚变：较轻的核结合成较重的核，会释放核能，这种现象叫做聚变.

　　　　原子弹、核反应堆就是利用原子核的裂变制成的.

　　　　氢弹就是利用轻核聚变制成的.

　　　　太阳内部也进行大规模的聚变，释放的核能以光和热的形式辐射出来.

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