初中物理人教版九年級全冊第二十二章能源與可持續(xù)發(fā)展第2節(jié)核能“衡水賽”一等獎

第2、3節(jié)核能太陽能課時導(dǎo)學(xué)案【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1．了解核能、裂變、聚變、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的有關(guān)知識。

2．了解核電站的常識，知道核能的優(yōu)點和可能帶來的問題。3．知道太陽能的由來及其優(yōu)點，大致了解利用太陽能的方式及其新進展。重點：知道可控鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，和平利用核能，正確認(rèn)識太陽能的來源及其巨大的應(yīng)用前景。難點：結(jié)合實例知道利用太陽能的三種方式?！咀灾鲗W(xué)習(xí)】核能閱讀課本P170“核能”部分，回答下列問題：1、原子核是原子中最小的結(jié)構(gòu)嗎？電子為什么會繞核運動？答案：原子核也是可分的，它是由質(zhì)子和中子組成的。原子核中的質(zhì)子帶正電，電子帶負(fù)電，原子核吸引電子繞核轉(zhuǎn)動。2、填一填：核能是質(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___釋放出的巨大能量。二、裂變和聚變1、觀察課本P171圖，結(jié)合下圖回答問題：如果去掉其中火柴（1），火柴（2）（3）會燃燒嗎？答案：抽掉其中一根火柴，其后面的火柴就不會燃燒。會使燃燒火柴的數(shù)量減少。2、裂變是用__中子___轟擊較大的原子核,變成兩個質(zhì)量__中等大小___的原子核,同時釋放出巨大的能量。3、下圖中原子核的裂變有什么共同點?答案：用中子轟擊較大原子核,原子核分裂成兩個中等大小的原子核,同時釋放出能量。4、上圖中，原子核分裂成兩個中等大小的原子核時,還發(fā)生什么改變?答案：原子核裂變分成兩個中等大小的原子核的同時,不僅釋放出能量,還會產(chǎn)生兩個中子。5、填一填：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是鈾核分裂時,同時放出__中子___,這些中子又會轟擊_其他鈾核___,導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)__裂變___,釋放出大量核能。可控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的應(yīng)用是_核反應(yīng)堆__,如核電站；不加控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的應(yīng)用是_原子彈__。6、核反應(yīng)堆與原子彈兩種核裂變的主要區(qū)別是什么？答案：核反應(yīng)堆的核裂變是可控的核裂變,原子彈是不可控的核裂變7、閱讀課本P172“聚變”部分，填一填：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——___氦核__,會釋放更大的核能。應(yīng)用：__氫彈___。溫馨提示：核電站的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)在核反應(yīng)堆中進行的是可控的反應(yīng),原子彈爆炸時的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是不加控制的反應(yīng),大量原子核在一瞬間發(fā)生裂變,釋放出極大的能量。三、太陽能的特點

1.太陽能取之不盡、用之不竭,主要表現(xiàn)的優(yōu)點是什么?答案：太陽內(nèi)部發(fā)生聚變,釋放巨大的能量,以光和熱向四周輻射。太陽已經(jīng)穩(wěn)定地燃燒了50億年,再經(jīng)過50億年才會燃盡。表現(xiàn)在：太陽能十分巨大,供應(yīng)時間長。2.太陽能是人類能源的寶庫,主要體現(xiàn)在哪些方面?答案：各種化石能源、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能都來源于太陽能3、填一填：太陽能是太陽內(nèi)部發(fā)生的__核聚變___產(chǎn)生的。太陽能是人類能源的寶庫：(1)_化石__能源實際上是遠(yuǎn)古生物儲蓄的太陽能。(2)我們使用的__風(fēng)能、水能__等也是通過太陽能轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的。四、太陽能的利用

1.觀察課本P176圖，為什么太陽能集熱器的真空玻璃管內(nèi)部是黑色的?答案：黑色物質(zhì)的吸熱能力比白色物質(zhì)的吸熱能力強。2.人們直接利用太陽能的方式有哪兩種?并舉例說明。答案：(1)用集熱器把水等物質(zhì)加熱,如太陽能集熱器;(2)太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化為電能,如太陽能涼帽。3、填一填：太陽能的利用(1)用集熱器把水等物質(zhì)__加熱___。(2)用太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化成__電能___。【合作交流】1、在裂變中,中子的作用是什么？【點撥】這些中子由于具有很高的速度,又會轟擊其他原子核,導(dǎo)致一系列裂變,并釋放出大量核能,這就是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。答案：轟擊其他原子核,導(dǎo)致一系列裂變2、觀察下列圖片,兩圖中獲取核能的方式有什么不同?【點撥】圖甲是用中子轟擊較大原子核,較大原子核分裂成兩個中等大小的原子核,同時釋放出能量,這種釋放核能的方式叫作核裂變。圖乙是將兩種質(zhì)量較輕的原子核聚合成一個較重的原子核,這種反應(yīng)叫作核聚變。答案：甲圖是通過核裂變獲取能量；乙圖是通過核聚變獲取能量?！拘Ч故尽?、人類對核能的開發(fā)和利用不斷取得新的進展,根據(jù)目前的科研水平,你認(rèn)為以下關(guān)于原子彈和核電站的說法正確的是(A)A.核電站能控制裂變的反應(yīng)速度B.原子彈對聚變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制C.原子彈利用核裂變,核電站利用核聚變D.原子彈利用核聚變,核電站利用核裂變2、太陽能是人類能源的寶庫,下列能源中不是來源于太陽能的是(A)A.地?zé)崮蹷.風(fēng)能C.水能 D.生物質(zhì)能3、“天宮一號”是中國的第一個目標(biāo)飛行器,在其飛行器飛行過程中,攜帶的太陽能電池對其提供能量。太陽能電池的作用是(C)A.將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B.將太陽能轉(zhuǎn)化為機械能C.將太陽能轉(zhuǎn)化為電能D.將電能轉(zhuǎn)化為太陽能4、市場上有一種裝有太陽能電風(fēng)扇的帽子,如圖所示,陽光照射太陽能電池板,扇葉快速轉(zhuǎn)動,能在炎熱的夏季給人帶來一絲涼意。該裝置的能量轉(zhuǎn)化情況是(D)A.機械能→太陽能→電能B.太陽能→機械能→電能C.電能→太陽能→機械能D.太陽能→電能→機械能5、核電站利用“核能”發(fā)電,它的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。核反應(yīng)堆中發(fā)生的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是可以(選填“可以”或“不可以”)控制的。6、利用太陽能的方式有多種,綠色植物的光合作用是將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能;太陽能熱水器是通過熱傳遞的方式增加水的內(nèi)能。【助你學(xué)習(xí)】1、太陽能的間接利用和直接利用(1)間接利用：開發(fā)利用地球上的煤、石油、天然氣、水能、風(fēng)能和生物質(zhì)能等,都是在間接利用太陽能;(2)直接利用：直接利用太陽能的方式有兩種：①用集熱器把水等物質(zhì)加熱。②利用太陽能電池發(fā)電。2、太陽能的三種利用方式(1)光熱轉(zhuǎn)換：太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,如太陽能熱水器。(2)光電轉(zhuǎn)換：太陽能轉(zhuǎn)化為電能,如太陽能電池。(3)光化轉(zhuǎn)換：太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,如綠色植物。知識擂臺【課時達(dá)標(biāo)】選題測控表知識點題號核能1、2、3、6、9、10、11、13太陽能4、5、7、8、121．隨著電子的發(fā)現(xiàn)，人們發(fā)現(xiàn)原子是有更小結(jié)構(gòu)的，將人們的視線引入了原子的內(nèi)部，而且更進一步地驅(qū)使人類積極探索原子核的內(nèi)部組成，某同學(xué)在關(guān)于原子和原子核的討論中，總結(jié)了下列四種說法：（1）原子是由位于中心的原子核和核外電子組成的；（2）帶負(fù)電荷的電子在原子核外空間繞核高速運動；（3）原子的全部正電荷和全部質(zhì)量都集中在原子核里；（4）原子核是由質(zhì)子和中子組成的，質(zhì)子的個數(shù)一定不等于中子的個數(shù)。其中正確的是（

B）A．（1）（3）

B．（1）（2）

C．（2）（4）

D．（3）（4）解析：分子是由原子組成的，原子也是有結(jié)構(gòu)的，原子是由原子核和核外電子組成的，原子核帶正電，電子帶負(fù)電。電子在繞核高速旋轉(zhuǎn)，原子核所帶正電荷的數(shù)量與電子所帶負(fù)電荷的數(shù)量相等。原子核是由質(zhì)子和中子組成的，質(zhì)子帶正電，中子不帶電，原子核中質(zhì)子數(shù)量與中子數(shù)量不一定相等，有的相等，有的不等。2．關(guān)于核能的下列說法中，不正確的是（

D

）A．核電站是利用原子核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生的能量來發(fā)電的B．如果對裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，在極短的時間內(nèi)就會釋放出巨大的能量，發(fā)生猛烈爆炸C．氫彈是利用輕核聚變制成的武器D．原子彈是利用輕核聚變和重核裂變而制成的核武器解析：獲得核能的途徑有兩個：重核裂變和輕核的聚變。裂變是質(zhì)量較大的原子核被中子撞擊后分解為較小的原子核并釋放出巨大能量的過程，如果發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，會迅速的放出大量的能量，發(fā)生猛烈的爆炸，這就是原子彈的原理。在裂變中可以通過控制中子的數(shù)量來控制反應(yīng)速度，可控的核裂變可以用于核電站。聚變是質(zhì)量較小的原子核聚合到一起變成較大的原子核，并放出巨大的能量的過程，因現(xiàn)階段還沒有找到控制聚變速度的方法，所以聚變主要用于氫彈，找到控制輕核聚變速度的方法是解決未來能源的一個重要途徑。3．關(guān)于核能的獲得，下列說法中正確的是（

C）A．核反應(yīng)堆是原子核裂變時，在極短時間內(nèi)釋放出大量核能的裝置B．當(dāng)原子核內(nèi)部發(fā)生變化時會釋放出巨大的能量，現(xiàn)階段可以利用核裂變和核聚變發(fā)電C．核電站是使核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能再通過汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)化為電能的裝置D．目前，在核電站的反應(yīng)堆中發(fā)生的是可控制的核聚變解析：核能的獲得有兩種途徑：裂變和聚變。裂變和聚變的過程都比較劇烈，利用中子去撞擊鈾235時，鈾核為裂變成兩個質(zhì)量較小的原子核，并釋放出中子，發(fā)生了鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，釋放出大量的能量。裂變是可以控制的，核反應(yīng)堆中發(fā)生的就是可控核裂變，反應(yīng)過程較緩慢，可以用于核能發(fā)電。核聚變反應(yīng)很快，現(xiàn)階段還無法控制其反應(yīng)速度。4．太陽每時每刻都在釋放大量的能量，這些能量來自（

C）A．太陽內(nèi)部電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程B．太陽內(nèi)部大規(guī)模的核裂變過程C．太陽內(nèi)部大規(guī)模的核聚變過程D．太陽內(nèi)部可燃性物質(zhì)的燃燒過程解析：太陽是一個巨大的核能火爐，在它的內(nèi)部不停地發(fā)生著核聚變。它的結(jié)構(gòu)主要包括太陽核心、輻射層、對流層和太陽大氣。它的核心溫度高達(dá)1500萬攝氏度，地球上的大部分能源來自于太陽，它也是人類能源的寶庫。5．下列能源中，不是來源于太陽輻射能的是（

D

）A．石油

B．天然氣C．江河水流能

D．核能解析：地球上的大部能源都直接或間接的來自于太陽，如植物利用光合作用把太陽能轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)能（化學(xué)能）；太陽能照射加熱，使空氣溫度升高對流形成風(fēng)，使水發(fā)生物態(tài)變化形成水循環(huán)；動植物長埋于地下形成的石油、天然氣等化石能源也是間接來自于太陽。6、（2023河池）7、（2023玉林）解析：8、（2023張家界）解析：集熱器把太陽能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使水或其他物質(zhì)溫度升高；太陽能電池把太陽能轉(zhuǎn)化為電能。9、關(guān)于太陽能的轉(zhuǎn)化：太陽把空氣和地面曬熱，太陽能轉(zhuǎn)化為_內(nèi)能__，曬熱的空氣上升，空氣流動形成風(fēng)，又轉(zhuǎn)化為_機械能__；太陽使地面上一部分水蒸發(fā)，蒸發(fā)的水汽升空形成云，云又以雨雪等形式落下，流入江河，太陽能轉(zhuǎn)化為_機械能_____；植物吸收太陽能，進行光合作用，太陽能轉(zhuǎn)化為__化學(xué)能__。解析：太陽能照射到地球上，使空氣和地面溫度升高，空氣上升流動形成風(fēng)，轉(zhuǎn)化為機械能。太陽還能使地球表面的水形成水循環(huán)，使太陽能轉(zhuǎn)化為水的機械能。植物利用光合作用把太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。10、（2023聊城）2023年1月，我國著名核物理學(xué)家、“氫彈之父”余敏院士，榮獲2023年度國家最高科學(xué)技術(shù)獎，氫彈利用的是氫核的聚變在瞬間釋放的能量．【解析】核能的釋放能通過聚變和裂變兩種方式進行，氫彈利用的核聚變來釋放能量的。11、核電站是利用_核能___發(fā)電的電站，目前已建的核電站都是利用__鏈?zhǔn)絖反應(yīng)產(chǎn)生的能量來發(fā)電的，核電站的主要組成部分是反應(yīng)堆、_熱交換器__、_蒸汽輪機__、發(fā)電機等。解析：核電站是利用了核能發(fā)電，核反應(yīng)堆中的核燃料通過可控的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)緩慢地把核能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。通過熱交換器把內(nèi)能傳遞到蒸汽輪機，使蒸汽輪機轉(zhuǎn)動，把內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機械能，蒸汽輪機再帶動發(fā)電機發(fā)電。12、太陽光照射到太陽能集熱器，將太陽能轉(zhuǎn)化為_內(nèi)能__，如圖，是一種太陽能熱水器的示意圖，A是集熱器，B是貯水容器。（1）在太陽光照射下，水將沿_順

__時針方向運動，這是因為_集熱器中的水被太陽曬熱后密度變小，向右上方運動形成順時針方向流動的水流

___。（2）圖中C是輔助加熱器，其作用是__在陰天或晚上用電加熱方式使水溫升高

___。（3）請在圖中適當(dāng)位置安上進水閥門和出水閥門，并說明選擇位置的理由__在封閉的環(huán)形管道的左下方安裝進水閥門，在貯水容器下方豎直管道上安裝出水閥門，可使熱水流出，冷水得以補充___。解析：太陽能熱水器利用了光熱轉(zhuǎn)換，把太陽能轉(zhuǎn)化為熱能。在太陽光的照射下，水溫度升高，密度變小，熱水會上升，上升到貯水容器。貯水容器內(nèi)的水溫度低，在重力作用下通過管道流向集熱器A，水在管道內(nèi)順時針流動。太陽能使用會受地理位置和天氣的影響，陰雨天太陽能弱，水溫升高的較低，晚上用水較多，水溫太低可以利用電輔助加熱。進水閥進入的是冷水，出水閥放出的是熱水，在貯水容器下方豎直管道上安裝出水閥門，熱水流出，從左下方放入冷水，冷水進入環(huán)形管經(jīng)過集熱器加熱，對熱水進行補充。13、一座功率為120萬千瓦的核電站，年發(fā)電量約為60億千瓦時。若建一座功率相同的火力發(fā)電站，用熱值為×107J/kg煤做燃料，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的整體效率為25%，一年需供應(yīng)多少噸煤？若每節(jié)車廂的裝載量為60噸，一列火車由60節(jié)車廂組成，需要多少車次才能完成運輸任務(wù)？解析：核電站的一個優(yōu)點就是只要消耗較少的核燃料就能發(fā)出較多的電能，本題通過計算可以得出利用核電站可以減少燃料的運輸量。一年發(fā)電量為，煤燃燒放出的熱量為，根據(jù)Q=mq可知：。每列貨車的運輸量為60t×60=×103t，所需貨車的車次為車次。答案：×106t

820車次【對接中考】選題測控表本節(jié)中考?？贾R點考查角度題號核能（1）裂變和聚變的區(qū)別；(2)裂變和聚變的應(yīng)用1、2太陽能（1）能的轉(zhuǎn)化；（2）利用實例31、（2023綿陽）2、（2023成都）2023年8月，我國自主研發(fā)的“華龍一號”核電站總體技術(shù)方案通過專家評審。核電站利用核能發(fā)電，它的核心設(shè)備是核反應(yīng)堆。下列說法正確的是（C）A．目前核