教學設(shè)計 完整版：核能

核能教學設(shè)計【設(shè)計理念】學生已知道原子核是由質(zhì)子和中子組成的。教材借助學生已有的知識，采用通俗描述的方法給出核能的概念。原子核內(nèi)部儲藏了巨大的能量，這個能就是核能。通過列數(shù)據(jù)，舉例子，對比等手法，介紹獲得核能的兩條途徑──裂變和聚變。通過演示讓學生理解核裂變的原理，再通過錄像了解核聚變的知識。最后，組織學生閱讀“STS核電站和核廢料處理”。本節(jié)教學應以講授為主。由于核能、裂變、聚變、鏈式反應等概念均涉及到核反應知識，而學生頭腦里，這部分知識是一個空白。因此，講授過程中要貫徹通俗性原則，不宜過深，盡可能采取恰當?shù)谋扔鱽韼椭鷮W生理解這些知識?！窘虒W目標】1．知識與技能通過實例了解核能。知道核力，核能，裂變，聚變，核污染。2．情感、態(tài)度與價值觀初步認識科學及相關(guān)技術(shù)對于人類生活的影響。了解核能的優(yōu)點和可能帶來的問題。了解核能的優(yōu)點和可能帶來的問題。對“能簡單描述核能和我們生活的關(guān)系”的要求：能通過收集信息、閱讀資料、相互交流，判斷核能和我們生活的有關(guān)說法是否正確?！窘虒W過程】教學環(huán)節(jié)教師活動學生活動教學反思創(chuàng)設(shè)情景

引入新課1．你知道廣島嗎？1945年8月62．你知道我們國家第一顆原子彈是在什么時間、什么地點爆炸成功的嗎？為了打破核壟斷，抵制核訛詐，我國科技工作者自力更生、發(fā)奮圖強，從1961年起自己進行核武器的研制，在黨中央的親切關(guān)懷下，全國一盤棋，用了短短4年時間就完成了研制工作，并于1964年播放錄像：我國第一顆原子彈爆炸的實況。這是我國第一顆原子彈試爆的實況，其威力超過了第二次世界大戰(zhàn)期間美國在日本廣島上空爆炸的原子彈。緊接著于1967年6播放錄像：我國第一顆氫彈試爆實況。這是我國試爆第一顆氫彈的情況，與原子彈相比，氫彈所用的燃料更少，而威力則比原子彈大很多。（若沒有錄像設(shè)備，就出示掛圖，指著原子彈爆炸后形成的蘑菇云問學生：你們知道這是什么嗎？然后再介紹上述情況）原子彈和氫彈為什么會具有這么大的威力呢？因為它們都利用了核能。我們知道化學能是在原子發(fā)生變化時放出的能量，而核能是在原子核發(fā)生變化時放出的能量。思考問題，并討論回答。

學生觀察、分析、了解相關(guān)問題。

利用錄象、圖片等歷史資料引入新課，引起學生的興趣。提出問題讓學生討論，培養(yǎng)了學生的發(fā)散思維。

培養(yǎng)學生觀察、分析、概括能力。實驗探究

解決問題1．原子、原子核和核能一切物質(zhì)是由分子組成的，分子又由原子組成，而原子由質(zhì)子、中子、電子三種粒子組成。質(zhì)子帶正電荷，電子帶負電荷，中子不帶電。質(zhì)子和中子的質(zhì)量比電子大得多，處于原子中心，構(gòu)成非常小的原子核。質(zhì)子和中子依靠強大的核力緊密地結(jié)合在一起，因此原子核十分牢固，要使它們分裂或重新組合是極其困難的。但是，一旦使原子核分裂或聚合，就可以釋放出驚人的能量，這就是我們說的核能，又稱原子能。2．裂變和聚變1939年，科學家首次用中子轟擊較大的原子核，使它變成兩個中等大小的原子核，同時釋放出巨大的能量，稱為原子核的裂變。為了讓裂變繼續(xù)下去，科學家用中子轟擊鈾235原子核，鈾核裂變釋放出核能，同時還產(chǎn)生幾個新的中子，這些中子又會轟擊其他鈾核……于是就導致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能，這就是鏈式反應。如課本圖20-2-2為鏈式反應示意圖。

裂變知識學生很難理解。這里建議用濃硫酸與水結(jié)合釋放熱量的例子來比喻，可能會收到較好的效果。3．鏈式反應加以控制的鏈式反應，能夠使核能和平利用。例如：課本圖20-2-2為核電站的核反應堆中發(fā)生的鏈式反應，就是可加控制的鏈式反應。鏈式反應如果不加以控制，大量原子核就會在一瞬間發(fā)生裂變釋放出極大的能量。例如：原子彈爆炸時發(fā)生的鏈式反應是不加以控制的。我們應該控制鏈式反應，把核能應用于和平建設(shè)事業(yè)。4．熱核反應

除了裂變外，如果將質(zhì)量很小的原子核，例如氘核（由一個質(zhì)子和一個中子構(gòu)成）與氚核（由一個質(zhì)子和兩個中子構(gòu)成），在超高溫下結(jié)合成氦核，會釋放出更大的核能，這就是聚變，有時也把聚變稱為熱核反應。大量氫核的聚變，可以在瞬間釋放出驚人的能量。氫彈就是利用此原理制成的。

學生閱讀分析討論。1g鐳裂變釋放的能量，比1g木柴燃燒時放出的熱量大60多萬倍。所以科學家們一直在研究怎樣實現(xiàn)核的分裂和核的聚合，來獲取巨大的能量。

學生閱讀材料分析總結(jié)：一個鈾235裂變時可以放出約200MeV的能量（1MeV=1．60×10-19J）。

我國物理學家錢三強與何澤慧發(fā)現(xiàn)鈾原子核被中子擊碎時，還會分裂成三個甚至四個碎片，稱為三分裂或四分裂現(xiàn)象。

分析類比總結(jié)。動手實驗將火柴搭成如課本圖19．2-3所示的結(jié)構(gòu)，點燃第一根火柴后，觀察所發(fā)生的情況。注意：小心燙傷，小心火災!

閱讀分析：中國核電建設(shè)已有20年的歷史，截至目前中國共有核電站8座，共有15臺機組，其中已建成運行的9臺，正在建造的2臺，已報送國務(wù)院并得到批準近期將開工的4臺。秦山核電站是中國第一座自行設(shè)計、建造、營運的原子堆核電站，位于中國浙江省海鹽縣秦山山麓北側(cè)，杭州灣之畔。

這個演示的目的是讓學生理解核裂變的原理。演示時，要想辦法使火柴充分燃燒而不熄滅。也可以讓學生自己去做，但要注意防火。

培養(yǎng)學生的自學能力。如何實現(xiàn)聚變，如何利用聚變釋放的核能，科學家正在積極地探索著。海水中蘊藏著豐富的、可以實現(xiàn)聚變的氘核?？茖W家預言，通過可控制聚變來利用核能，有望徹底解決人類能源問題。愿同學們今后對此作出貢獻。鞏固練習重核的裂變--鏈式反應（原子彈，核反應堆）核能的釋放輕核的聚變（氫彈，"中國環(huán)流器1號"）學生練習，及時反饋信息。

課后作業(yè)閱讀課本：知道什么是核能，了解釋放核能的兩條途徑。觀察、思考，動手動腦完成作業(yè)。

【教學反思】人們現(xiàn)在還不能像控制裂變那樣有效地、隨心所欲地控制聚變反應，和平利用聚變釋放的核能，但是由于核聚變可以釋放比裂變更大的核能，而且不像裂變那樣會產(chǎn)生較大的放射性污染，其原料氘和氚等又比鈾豐富得多，因此控制聚變反應是一個非常吸引人的課題。目前世界上不少國家都在積極研究聚變的人工控制并已取得了一定的進展。我們國家在這方面也沒有落后，自己研制的可控核聚變的實驗裝置--中國環(huán)流器1號已于1984年順利啟動，已經(jīng)取得不少研究成果，至今仍在繼續(xù)工作中。同學們將來也許能參與其中，成為我國和平利用聚變釋放核能的有功人員，為開發(fā)我國的新能源作出重大的貢獻，我們期待著這一天。通過教學發(fā)現(xiàn)課堂時間比較緊張。在有限的課堂時間內(nèi)要想充分發(fā)揮學生對探究問題的自主性、體現(xiàn)學生學習的主體性，則時