核能的利用(教学设计)
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核能的利用教学设计
一、教材分析
核能是内能之后又一重要的微观的能量。
本节内容主要通过通俗的描述介绍核能的概念，通过大量的图片了解获得核能的两种方式，并且知道重核裂变和轻核聚变两者之间概念上的区别。
进而介绍核电站的内部结构和能量转换。
最后简单介绍放射线，让学生了解到放射线在生活生产中的利与弊。
二、学情分析
初中生已经对核能有了初步的认识，但是他们对核电站、原子弹、氢弹之间的工作原理还存在着一定的误区。
本节课通过学生感兴趣的内容着手，例如核能的威力、核电站的工作原理、核泄漏处理方法等，结合实际，激发学生的求知欲。
三、教学目标
（一）知识与技能
1.能够清楚的表达核能的概念，说出原子核的裂变和聚变是获得核
能的两种方式；
2.能够说出核电站的工作原理以及能量转换的方式；
3.说出放射性的应用与防护；
4.核能的优点和核能开发可能带来的问题。
（二）过程与方法
1.通过图片及讲解，认识链式反应和热核反应的区别；
2.通过大量的事例，了解核能的优点以及核能开发可能带来的问题。
（三）情感、态度与价值观
1.通过对核电站的了解使学生体会到科学技术对人类社会带来的巨
大变化；
2.通过对核事故的了解使学生认识到：科学技术是在不断的进步的。
四、教学重难点
1.获取核能的两种方式
2.区别可控制和不可控制的链式反应
五、教学教法
以“学生主体、教师主导”的学习方式，充分发挥学生的自主能力和创新能力，通过“引导—探究”的教学方式，充分调动学生的积极性，从而培养学生严谨的科学态度。
六、教学手段
“演示法”和“讲解法”相结合的启发式教学
七、教具学具
多媒体课件
八、教学过程
（一）创设情境，新课导入
材料：1945年8月6日和8月9日，美国将两颗原子弹“小男孩”和“胖子”，分别投到了日本广岛市和长崎市。
广岛市80%的建筑物化为灰烬，6.8万人当场丧生，长崎市60%的建筑物被摧毁，当场伤亡8.6万人。
该地区核爆炸的幸存者患了各种怪异的后遗症，在随后的几年中，又有大批人痛苦的死去。
1.原子弹巨大的威力从何而来？
2.原子弹的能量既然这么大，能否应用到我们的生活生产中呢？
3.原子弹爆炸后，为何在之后的几年有大量的人痛苦的死去？
（二）新课学习
[知识回顾]：原子核的结构：
质子（带正电）
原子核
中子（带负电）
原子
核外电子（带负电）
讲述：质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或重新组合是极其困难的，但是，一旦使原子核分裂或聚合，就可能释放出惊人的能量，这就是核能。
（1）什么是核能？
由于原子核质量的变化而释放的巨大能量叫做核能，也叫原子能。
（属于物
理变化，属于微观的能）
（2）获取可能的两种方式？
重核裂变、轻核聚变
1.（重核）裂变
质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出能量
的过程。
（铀+中子=氪+钡+2-3中子）
【提问】：核反应中存在着大量的铀，一个铀裂变又会产生新的中子，难道反应会就此罢休么？
【总结】：铀235核在受到中子的轰击后，裂变成2个差不多大小的新粒子的同时，还释放出2～3个新中子，这2～3个中子又去轰击其它铀235 核，引起2～3个新铀核裂变，又各放出2～3个中子，这些中子又去轰击更多的铀核发生裂变……随着一个铀核裂变的发生，会引起越来越多的铀核发生裂变。
这样，裂变就不断地自行持续下去，这种现象叫做链式反应。
【延伸】1千克铀235全部裂变，释放的能量超过2500吨标准煤完全燃烧时释放的能量。
若标准煤的热值为2.93×107焦/千克，求1千克铀全部裂变释放的能量为多少焦？
解析：Q＝q m=2.93×107焦/千克×2.5×106千克≈7.33×1013焦.
【应用】原子弹
如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会引起大量的铀核发生裂变，在极短的时间内就会释放出巨大的核能，发生猛烈的爆炸。
原子弹就是根据这个原理制成的。
2.（轻核）聚变
【提问】理解了重核裂变的概念，同学们你们能不能自己先说说看什么是轻核聚变呢？
2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出能量的过程
叫聚变。
（氘+氚=氦+中子）
【提问】我们已经知道重核裂变需要中子去轰击质量较大的原子核，请同学们思考下，轻核聚变需要的条件？
聚变必须在极高的温度和压强下进行，所以也叫热核反应。
【应用】氢弹
根据核聚变的原理制成。
威力比原子弹还大。
即单位质量的聚变比裂变释放的能量要多。
目前聚变还不能人为控制。
【解释】为何单位质量的聚变比裂变释放的能量要多？
应用质能方程解释：E=mc2
【思考】自然界只有在人为的条件下才会发生聚变吗？
答：不对。
自然界除了人为的聚变反应外，太阳和许多恒星内部都进行着大规模的聚变反应，并以光和热的形式将核能辐射出来。
3.核电站
【提问】核能这么巨大，难道只能用于战争吗？如何才能有效地控制核能的释放？
目前的核电站都是控制裂变的链式反应的速度。
使核反应缓慢地进行裂变而工作，并源源不断地释放核能。
（加强理解原子弹的链式反应是不可控制的，核电站的链式反应是可控制的）
核电站的核心是核反应堆。
其工作过程是：核裂变产生大量热量使水变成高温的水蒸汽，水蒸气推动汽轮机运转，把内能转化为机械能；汽轮机再带动发电机发电。
得到电能。
核能获得途径是：
【比较】：比较火力发电站、风力发电站、水力发电站、核电站能量转换。
水经加热生成高温高压蒸汽，送入汽轮机驱动汽轮机做功后温度和压强都降低，进入冷凝器，最后又由水泵把它压回热交换器。
高速旋转的汽轮机带动发电机发电。
【提问】：请同学们比较下可能发电的优点。
优点：①消耗燃料少。
只需要很少的核燃料，就能产生大量的电能。
②污染少。
核电站不排放烟尘和二氧化碳、二氧化硫等有害气体，对环境的污染比火力发电站小得多。
③成本低。
从长远看，核能发电成本远低于火力发电。
4、放射线
当然核反应也有缺点：例如建造核电站成本过高，核反应产物需要严格
处理。
同学们知道为什么我们要处理核反应的产物么？
原子核在裂变和聚变时会产生许多肉眼无法看见、能量很高的射线，如α射线、β射线、γ射线。
（注：放射性物质不一定是核反应的产物，许多天然物质也具有放射性）
α射线：带2个单位正电荷，是氦原子核
β射线：带1个单位负电荷，是高速的电子流
γ射线：电中性
放射线的利和弊。
⑴利：可用于机械设备探伤、；如检查金属板内部有无砂眼、裂纹（裂痕）等。
处理种子变异，培育出新的优良品种，使农作物增产；检查和治疗恶性肿瘤。
⑵弊：大剂量的放射线会对人畜造成伤害，所以核反应堆在使用中技术含量很高，稍有不慎，会造成核污染，在利用核能必须注意防止这种污染。
所以核电站在修建时会有很厚的水泥防护层。
