北师大版物理九年级全册16.3《核能的开发与利用》课件PPT+教案+学案

第3节 核能的开发与利用第十六章 永恒的探索：宇宙和粒子北师大版物理九年级全册素养目标新知导入新课教学课堂小结课堂练习目录CONTENTS物理观念科学思维科学探究科学态度与责任1.了解核电站中核能的获取方式。2.认识核能发电的利弊。通过教师引导，激发学生求知欲，培养学生自主学习和解决问题的能力。在学习过程中，体验科学探究的方法和态度。将能源科学与生活实际相结合, 激发学生思考, 引起学生学习兴趣。1945年8月6日名为“小男孩”的原子弹。这个“小男孩”的巨大毁灭力，令日本广岛核爆中心方圆2公里内所有建筑物全部被夷为平地。1964年10月16日15时，我国第一颗原子弹爆炸成功。1967年6月17日上午8时20分，在我国西部地区新疆罗布泊上空，我国第一颗氢弹爆炸试验成功。我国研制的第一颗原子弹、氢弹 你知道氢弹和原子弹的原理相同吗？原子核是由什么组成？是由质子和中子组成的。 原子核发生变化时，能量有什么变化呢？一、核能1.核能：在原子核发生变化时放出的能量. 　　质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合时，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能。（1）重核的裂变（2）轻核的聚变对链式反应不加控制——原子弹控制链式反应速度——核反应堆2.获得核能的两条途径是：不加控制——氢弹可控实验装置——中国环流器1号【例题1】物质是由分子或原子组成的，______ 的发现，说明原子是可以再分的；原子是由原子核和核外_____ 组成的，原子核由质子和______ 组成。如图所示，是不同科学家提出的原子模型，其中 _____（选填“A”或“B”）是卢瑟福提出的原子核式结构模型。电子 B 电子中子裂变 科学家们发现用中子轰击铀235时，铀核会分裂成大小差不多的两部分，这种现象叫做裂变。 1kg铀中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量大约相当于2500t的标准煤完全燃烧所放出能量。新原子核新原子核 用高速运动的中子轰击铀核，铀核分裂为多个核，典型的反应是分为钡和氪，并放出3个中子。1946-1948年我国物理学家钱三强夫妇从实验中观察到铀核的3分裂和4分裂现象。 当外界中子停止轰击铀核时，裂变也就停止了。怎样才能让裂变继续下去呢？发生裂变的条件是用中子轰击铀核。 第一根火柴烧完后，会点燃中间的2根火柴， 这2根火柴燃烧完后，又会引起右面4根火柴的燃烧，如果按照这个结构继续下去，被点燃的火柴会越来越多… … 将火柴搭成下图所示结构，点燃第一根火柴后，会发生什么？当中子轰击铀核时，铀核发生裂变，释放大量核能的同时产生出几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能。这就是裂变中的链式反应。链式反应中子链式反应应用1：原子弹就是根据裂变链式反应制成的。 链式反应如果不加控制大量原子核就会在极短时间里发生裂变，释放出极大的能量，进而产生毁灭性的破坏力。不可控核裂变原子弹爆炸核心设备是核反应堆。链式反应应用2：核电站是利用可控链式反应释放出能量发电。 核电站利用裂变产生的核能发电，它的核心设备是核反应堆。1942年，人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。可控核裂变核能发电核电站的工作原理及能量转化核电站将反应堆中放出的核能转化为高温蒸汽的内能，通过汽轮机转化为机械能，再通过发电机转化为电能，核电站发电时的能量转化情况：核能→内能→机械能→电能。核能内能内能机械能电能核裂变蒸汽发生器发电机汽轮机我国的一些核电站下图是我国自主设计、制造的具有世界先进水平的核电站.存在的问题：－－放射性污染 核电站实施纵深防御、多重保护、多样性的设计原则，确保核安全。以秦山核电站为例，它有三道屏障，用于防止放射性物质的外泄。核能发电的利与弊利弊发电成本低核泄漏污染大空气无污染产生放射性废料不排放二氧化碳排热量大消耗核能源少建厂成本大【例题2】如图是我国的大亚湾核电站，是利用核能来大规模生产电能的发电站。关于核能和核电站，下列相关说法中正确的是（　　）A．核能是可再生能源B．核能不会对人类造成危害C．核电站是利用裂变的链式反应发电的D．核电站发电时，把核能直接转化为电能C三、聚变形成氦核氘核氚核超高温发生条件被释放的中子能量聚变过程科学家们发现，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。聚变是获得大量核能的另一重要途径。聚变又叫热核反应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。自然界中的热核反应 自然界中，太阳内部的温度高达1千万摄氏度以上，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。　　海水中的核能1升海水所含氘产生的聚变能等同于300升汽油所释放的能量。海水中氘的储量可使人类使用几十亿年。 氘核和氚核都属于氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放惊人的能量。氢弹利用的就是聚变瞬间释放的能量。氢弹爆炸产生的蘑菇云不可控核聚变氢弹的爆炸①核能十分巨大，他能极大地补充人类能源的不足②能够解决能源不平衡分布的问题①核能是不可再生能源②核能存在核污染，产生核辐射，会对地球生物造成伤害③核反应堆中会产生核废料，治理废料过程中，代价较高③是清洁能源裂变与聚变的比较质量较大的原子核分裂为较小原子核的过程用一定速度的中子轰击较大原子核质量很小的原子核结合成较大原子核的过程超高温巨大更加巨大可控制链式反应速度目前不能人为控制核电站、原子弹氢弹【例题3】原子核分裂或聚合，可以释放出巨大的能量，这种能量叫作________。用中子轰击比较大的原子核，使其变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，这是原子核的________。两个质量很小的原子核，在一定条件下结合成一个新的原子核，会释放出更大的核能，这就是原子核的_______，氢弹就是利用这种变化制成的.核能 聚变 裂变核电站和核废料处理核反应堆是通过可控裂变反应释放核能的设备。反应堆内的铀核发生裂变时，会释放能量，也会产生放射线。如果放射线泄漏到反应堆外面，会对人和其他生物造成伤害，所以核反应堆都封闭在一个厚厚的钢筋混凝土壳中。（1）核泄漏的危害核电站一旦发生核泄漏事故，就可能产生严重的危害，所以核电站的安全性应得到高度重视。为此，科学家们制订了严格的安全措施和安全标准。切尔诺贝利核电站事故于1986年4月26日发生在乌克兰境内的普里皮亚季市，核反应堆全部炸毁，大量放射性物质泄漏，成为核电时代以来最大的事故。事故后有31余人当场死亡，200多人受到严重的放射性辐射，之后15年内有6-8万人死亡，13.4万人遭受各种程度的辐射疾病折磨，方圆30公里地区的11.5万多民众被迫疏散。（2）科学家们制定了严格的安全措施和安全标准 以秦山核电站为例，它有三道屏障，用于防止放射性物质的外泄。第一道屏障是锆-4合金包壳，它把核燃料及其裂变产物封闭起来。第二道屏障是壁厚为175mm钢板制成的反应堆压力容器及相应的管道设施，它把反应堆冷却剂包容在里面，防止有放射性的冷却剂外泄。第三道屏障是反应堆安全壳，它是高72.5m、外径38m、厚1米的钢筋混凝土制成的圆柱形建筑，内衬6mm的钢板。安全壳也能抵御外部破坏。（3）核废料的处理核电站使用过的核燃料成为核废料。由于核废料仍具有放射性，对环境会造成相当大的危害，因此要将核废料深埋到人迹稀少的沙漠地带。裂变核电站原子由原子核和核外电子构成，原子核由质子和中子组成.质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就可能释放出惊人的能量，这种能量被称为核能.①质量较大的原子变成两个质量中等大小的原子核的过程.②使很多个铀核在极短的时间内相继裂变，叫链式反应.③应用：核电站（可控制）、原子弹（不可控制）①质量较小的原子核在超高温下结合成新的原子核的过程.②释放出更加巨大的能量。应用：氢弹。①核反应堆：控制核裂变反应的中子数量，使链式 反应连续、缓慢地进行，核能得以平稳释放.②防护措施：防止核泄漏；处理核废料.③能量转化：核能→内能→机械能→电能核 能核 能聚变 1.下列关于核能的说法正确的是（ ）A. 物质是由原子构成的，原子中有原子核，所以利用任何物质都能得到核能B. 到目前为止，人类获得核能有两种途径，即重核裂变和轻核聚变C. 原子弹和氢弹都是利用原子核裂变的原理制成的D. 自然界只有在人为的条件下才能发生聚变B 2.关于核电站，下列说法正确的是（ ）A. 核电站所使用的核燃料是煤和石油B. 核电站核反应堆中发生的是可以控制的核裂变C. 核电站发电的能量转化过程：核能→内能→电能→机械能D. 核电站产生的核废料可以作为生活垃圾来处理B3.如图是我国目前能源使用比例图．其中核能是我国正在大力开发和利用的一种有前途的能源，下列说法正确的是（ ）A．核电站利用核能发电，将核能转化为电能B．现在的核电站是利用聚变反应来产生电能C．核能是我国目前消耗的主要能源D．核电站产生的核废料对环境不会造成污染A4.2011年3月11日，日本东北部海域发生的海底大地震导致福岛第一核电站二号机组受损，引发了较为严重的核泄漏，核电安全再次成为各国高度关注的问题。关于核能开发的说法中，你认为正确的是（ ） A.停止开发核能，因为开发核能会带来可怕的核泄漏，弊远大于利B.核能是一种稳定、高效、清洁的可再生能源，是其他新能源不可能替代的C.福岛第一核电站开发核能是利用可控核裂变过程中释放的核能D.核能开发是绝对安全的，即使有核泄漏也是清洁、无污染的C5．2021年1月30日，全球第一台“华龙一号"核电机组——中核集团福建福清核电5号机组投入商业运行。下列说法正确的是（　　）A．核燃料发电后产生的废弃物可以按照一般垃圾处理B．核电站中的能量转化是将核能最终转化为电能C．核电站是利用核聚变释放能量来发电D．通过改进科学技术，可以让核电站的能源转化的效率达100%B6．图是核能发电原理图，下列说法正确的是（ ）A．核能是可再生能源 B．核反应堆将核能转化为电能C．汽轮机将内能转化为机械能 D．发电机将电能转化为机械能C 7.如图所示，中国“人造太阳”——大型核实验装置“东方超环”（EAST）取得重大突破，创造世界新纪录，在上亿度的高温状态下，物质呈现等离子态，它们可以被磁场约束。“东方超环”的反应原理与太阳类似，通过______ （填“裂变”或“聚变”）释放巨大的核能，原子核能又转化为______，从而获得上亿度的高温。聚变内能（1）核电站是利用______能来发电的，其能量是原子核发生了核_______（选填“裂变”或“聚变”）；（2）由于一系列的爆炸，使得大量的核燃料外泄，周围的人们处在核污染当中．图乙中是核辐射标志的是_______；（3）为了给处于高温中的核反应堆外壳降温，消防员通过喷水的方法来有效降温，这是用________的方法来改变内能的。8．2011年3月，日本发生了强烈地震并引发了海啸，对福岛核电站造成了很大的破坏，如图甲所示．核 裂变C 热传递