新蘇科版九年級物理下冊《十八章. 能源與可持續(xù)發(fā)展二、核能》課件_3

1、第二節(jié) 核 能 復(fù) 習(xí) 一、能源概念： 能夠提供的能量的物質(zhì)資源叫能源。 二、人類利用能源的歷程： 鉆木取火 （柴薪） 蒸汽機(jī)的發(fā)明和使用 （煤、石油等化石能源） 電能的利用 三、21世紀(jì)的能源趨勢 化石能源是現(xiàn)代人類文明所需的主 要能源。由于其屬于不可再生的資源， 所以總有使用殆盡的一天。 我們這節(jié)課為大家介紹 核能 20世紀(jì)40年代，科學(xué)家發(fā)明了可以 控制核能釋放的裝置核反應(yīng)堆， 拉開了以核能為代表的新能源利用的 序幕。 教學(xué)目標(biāo) 1、了解原子和原子核結(jié)構(gòu) 2、知道核能的由來及釋放的方式 3、了解核能的應(yīng)用及利弊，我國和世界 核能利用新進(jìn)展 第二節(jié) 核 能 核能 原原 子子 原子核原子核

2、電電 子子 質(zhì)子質(zhì)子 中子中子 核核 能：能： 核能核能 釋放方式釋放方式 核裂變 核聚變 可控裂變： 不可控裂變： 核反應(yīng)堆（發(fā)電） 原子彈 （鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）（鏈?zhǔn)椒磻?yīng)） （熱核反應(yīng)）（熱核反應(yīng)） 不可控聚變： 氫彈 如通過可控聚變來利用核能，將有望徹底解 決人類能源問題 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(shí)，就有可能釋放出驚人的能量， 這就是核能。 （帶正電） （帶負(fù)電） （不帶電） （帶正電） 核能利用的利與弊核能利用的利與弊 核核 能能 原原 子子 原子核原子核 電電 子子 質(zhì)子質(zhì)子 中子中子 核核 能：能： 核能核能 釋放方式釋放方式 核裂變 核聚變 （鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）（鏈

3、式反應(yīng)） （熱核反應(yīng)）（熱核反應(yīng)） 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(shí)，就有可能釋放 出驚人的能量，這就是核能。 核能利用的利與弊核能利用的利與弊 小 結(jié) 原子結(jié)構(gòu) 核 能 質(zhì)子和中子依靠強(qiáng)大的核力緊密地結(jié)合在一起。質(zhì)子和中子依靠強(qiáng)大的核力緊密地結(jié)合在一起。 要使它們分裂或結(jié)合都是極其困難的。要使它們分裂或結(jié)合都是極其困難的。 質(zhì)量較大的原子核發(fā)生分裂或者質(zhì)量較小的質(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(shí)，就有可能釋放出驚人的能量，原子核相互結(jié)合時(shí)，就有可能釋放出驚人的能量， 這就是這就是核能核能。 裂裂 變變 1938年，科學(xué)家用中子轟擊質(zhì)量比較大的鈾年

4、，科學(xué)家用中子轟擊質(zhì)量比較大的鈾235原子核，原子核， 使其發(fā)生了裂變。使其發(fā)生了裂變。 1 kg鈾全部裂變，釋放的能量超過鈾全部裂變，釋放的能量超過2 000 t煤完全燃燒時(shí)煤完全燃燒時(shí) 釋放的能量。釋放的能量。 發(fā)生裂變的條件：發(fā)生裂變的條件： 用中子轟擊鈾核，鈾核才能發(fā)生裂變，放出能量。用中子轟擊鈾核，鈾核才能發(fā)生裂變，放出能量。 外界中子停止轟擊，裂變也就停止了。怎樣才能讓裂變外界中子停止轟擊，裂變也就停止了。怎樣才能讓裂變 繼續(xù)下去呢？繼續(xù)下去呢？ 想想議議：將火柴搭成左圖想想議議：將火柴搭成左圖 所示結(jié)構(gòu)，點(diǎn)燃第一根火柴后，所示結(jié)構(gòu)，點(diǎn)燃第一根火柴后， 會(huì)發(fā)生什么？會(huì)發(fā)生什么？ 用

5、中子轟擊鈾用中子轟擊鈾235原子核，鈾核在分裂時(shí)，會(huì)釋放原子核，鈾核在分裂時(shí)，會(huì)釋放 出核能，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)新的中子，這些中子會(huì)繼出核能，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生幾個(gè)新的中子，這些中子會(huì)繼 續(xù)轟擊其他鈾核。于是就導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，續(xù)轟擊其他鈾核。于是就導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變， 并釋放出大量核能，這就是裂變中的并釋放出大量核能，這就是裂變中的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 可控核裂變可控核裂變 建造核電站利用核能發(fā)電建造核電站利用核能發(fā)電 核電站的核心設(shè)備 是核反應(yīng)堆。核反應(yīng)堆 是原子核發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 的場所。 目前，全世界已經(jīng)建成了幾百座核電站， 核電發(fā)電量接近全球發(fā)電量的1/5。 1942年，人類利用 核反應(yīng)

6、堆第一次實(shí)現(xiàn)了 可控制的鈾核裂變。 我國現(xiàn)有核電機(jī)組48臺(tái)，其中22臺(tái)運(yùn)行，26臺(tái)在建?？倷C(jī)組數(shù)量緊隨美國、 法國、日本之后，居世界第四位，在建核電機(jī)組規(guī)模世界第一。 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)如果不加以 控制，大量原子核就在一 瞬間發(fā)生裂變。釋放出極 大的能量。 在人類實(shí)現(xiàn)可控核裂 變大約三年后，即1945年， 利用不加控制的核裂變制 造的毀滅性武器毀滅性武器原子原子 彈彈爆炸了。 不可控核裂變不可控核裂變 原子彈原子彈 我國是世界上第五個(gè)擁有核武器的國家。 1、美 1945； 2、蘇 1949； 3、英 1952； 4、法 1960 ； 5、中 1964 將質(zhì)量較小的原子核結(jié)合起 來，也會(huì)釋放出巨大的核能。

7、 氘核與氚核在超高溫下超高溫下結(jié)合 形成氦核和一個(gè)中子，能釋放 大量核能。這一過程就是聚變聚變。 聚聚 變變 氘核和氚核都屬氘核和氚核都屬 于氫核的一種。大量于氫核的一種。大量 氫核的聚變，可以在氫核的聚變，可以在 瞬間釋放驚人的能量。瞬間釋放驚人的能量。 氫彈氫彈利用的就是聚變利用的就是聚變 瞬間釋放的能量。瞬間釋放的能量。 可控聚變尚未實(shí)可控聚變尚未實(shí) 現(xiàn)，海水中蘊(yùn)藏著豐現(xiàn)，海水中蘊(yùn)藏著豐 富的氘核，科學(xué)家預(yù)富的氘核，科學(xué)家預(yù) 言，通過可控聚變來言，通過可控聚變來 利用核能，將有望徹利用核能，將有望徹 底解決人類能源問題。底解決人類能源問題。 不造成空氣污染不造成空氣污染 不排放不排放CO

8、2 消耗核能源少消耗核能源少 發(fā)電成本低發(fā)電成本低 產(chǎn)生放射性廢料產(chǎn)生放射性廢料 排熱量大排熱量大 建廠成本大建廠成本大 核泄漏污染大核泄漏污染大 核能發(fā)電的利弊核能發(fā)電的利弊 人類歷史上的重大核事故 一、1979年3月28日美國的三哩島核事故是核電歷史上第一次 出現(xiàn)堆芯熔化的重大核事故，它是由一系列人為操作失誤和 機(jī)械故障的不斷疊加造成的。但三哩島核事故的后果并不是 特別嚴(yán)重，既沒有造成人員死亡，也沒有出現(xiàn)大規(guī)模的放射 性泄漏。 二、1986年4月25日蘇聯(lián)的切爾諾貝利核事故是核電歷史上最為 嚴(yán)重的一次核事故，也是人類歷史上最為嚴(yán)重的一次工業(yè)事故。 它的發(fā)生有一部分原因是設(shè)計(jì)缺陷，但最主要的

9、還是人為因素。 切爾諾貝利核電站的技術(shù)在事故之后被逐步淘汰，目前已全部 淘汰，現(xiàn)有的核電站是不能再發(fā)生類似的事故了。 三、2011年3月，日本近海發(fā)生9級大地震，受地震影響，日 本福島第一核電站發(fā)生爆炸，造成核泄漏。 2011年3月，日本近海發(fā)生大地震，受地震影響， 日本福島第一核電站發(fā)生爆炸，造成核泄漏。 日本人在核輻射中等待碘鹽 中國人搶碘鹽中以待核輻射 無 鹽 以 對 日本是大核民族 中國是鹽荒子孫 練一練練一練 一、課本P173 動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理 1、原子、原子核、電子、中子、質(zhì)子，它們之間有什么關(guān)系？ 哪些是不帶電的？哪些是帶電的？帶的是哪種電？ 2、原子核原子核的尺寸究竟有多大？研究

10、表明，若把他們看 成一個(gè)球體，原子半徑的數(shù)量級為10-10m ，原子核半徑的數(shù)量 為10-15m 。打個(gè)比方，如果原子的大小跟北京奧運(yùn)會(huì)“鳥巢”體 育場一樣大，那么原子核有多大？是相當(dāng)于籃球、壘球、乒乓球？ 或者是蠶豆、還是綠豆？ 答：原子由原子核和電子組成，原子核由質(zhì)子和中子組成。 中子是不帶電的，質(zhì)子帶正電，原子核帶正電，而電子帶負(fù)電。 答：北京奧運(yùn)會(huì)主體育場“鳥巢”的南北約333m，如果把原子 比作“鳥巢”，原子核只有綠豆大。 3、核反應(yīng)堆和原子彈都是釋放核能的裝置，它們釋放核能的 過程有什么相同？有什么不同？ 答：它們都是利用原子核的裂變，核反應(yīng)堆利用的是可控的 鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，而原子彈利用

11、的是不可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 4、什么是原子核的聚變？人類關(guān)于聚變的應(yīng)用已經(jīng)取得的成 就是什么？還有什么問題繼續(xù)解決？ 答：將某些質(zhì)量很小的原子核，在超高溫下結(jié)合成新的原子核， 也會(huì)釋放出巨大的核能，這就是聚變。氫彈是人類利用聚變制 造的的一種核武器。目前人類需要解決的技術(shù)問題是如何實(shí)現(xiàn) 可控的聚變反應(yīng)獲取核能。 5、以下是核電站工作情況的方框圖，請?jiān)诳瞻椎姆娇騼?nèi)填寫裝 置的種類，并在下面的括弧內(nèi)填寫這種裝置中發(fā)生了怎樣的能量 轉(zhuǎn)化。 核反應(yīng)堆 （核能轉(zhuǎn)化為 蒸汽的內(nèi)能） 蒸汽的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為 輪片的動(dòng)能 機(jī)汽輪 轉(zhuǎn)子的動(dòng)能 轉(zhuǎn)化為電能 發(fā)電 （ ） 機(jī) 輸電線輸出電能 （ ） 二、課外習(xí)題二、課外習(xí)題 1、釋放核能的方式有：一是使原子核（ ），二是 使原子核（ ）。1938年，科學(xué)家首次用( ) （選填“電子”、“中子”或“質(zhì)子”）轟擊較大的原子核，使 其發(fā)生裂變，變成兩個(gè)中等大小的原子核，同時(shí)釋放出 巨大的能量。1kg鈾全部裂變釋放的能量超過2000t煤完 全燃燒時(shí)釋放的能量。如果煤的熱值為3109J/kg,那么 1kg鈾全部裂變釋放的能量至少為（ ）J。 裂變 聚變 中子 61015 3、下列應(yīng)用中不是利用核裂變的是（ ） A、氫彈 B、原子彈 C、核電站 D、核潛艇 2、關(guān)于核電站，下列說法正確的是（ ） A、核電站發(fā)電利用核聚變原理 B、核電站發(fā)電利用核裂變原理