中职物理人教版通用类2 核能 核技术教案设计

《7.2 核能 核技术》教学设计

【教学内容】

 　　第七单元第2节。

 　　【教学目标】

 　　知识与技能：了解重核裂变；了解轻核聚变；了解核电站的工作原理。

 　　过程与方法：了解人类认识和利用核能的过程，体会只有将科学研究成果转化成技术，才能具有实用价值。

 　　情感态度价值观：通过了解人类将核能用于战争造成的危害以及将核能用于发电等和平建设造福人类，培养学生的科学道德，树立利用科学兴利除弊的意识；通过了解我国的核电事业发展情况，激发学生的爱国热情，爱国注意精神。

 　　【教学重点】

 　　核能释放的两种途径──裂变与聚变。

 　　【教学难点】

 　　质能关系及质量亏损。

 　　【教具准备】

 　　有关原子弹、氢弹、核电站的视频资料。

 　　【教学过程】

 　　◆创设情境──引出课题

 　　1．播放视频，了解原子弹、氢弹、核电站等的基本情况。

 　　2．教师讲述：原子弹、氢弹、核电站的原理与原子核与核能有关系，这节课我们主要探核能、核能释放及应用。

 　　◆合作探究──新课学习

 　　一、核能、质量亏损

 　1．核能

 　　原子核是由核子组成的，核子间有核力作用，原子核发生变化时，是核子重组过程，这一过程伴随着核力做功，引起巨大的能量变化。因此，原子具有能量，称为原子能或核能。

 　2．核能释放的两条途径──裂变与聚变

 　（1）裂变：质量数较大的原子核在特定刺激下分裂为中等质量的核的变化，叫做重核裂变，简称裂变。原子核发生裂变时，会有巨大能量放出。

 　　（2）聚变：质量数较小的原子核在特定的刺激条件下聚合成中等质量的核的变化，叫做轻核聚变，简称聚变。原子核发生聚变时，会有巨大的能量释放。

 　3．质能关系

 　　（1）爱因斯坦质能关系：具有一定质量m的物质，必然具有与这一质量相对应的能量，物质的质量与能量的对应关系是：，式中c是真空中的光速。

 　　（2）质量变化引起能量变化：根据质能关系，通过某种变化，若物质的质量变化，必然引起与质量对应的能量的变化，若物质的质量变化为，则相应的能量变化是：

 　　一般变化中，物质的质量变化非常微小，因此观察不到能量的变化。但在核反应中，物质的质量会有明显的变化，能量的变化是巨大的。

 　　4．质量亏损

 　　（1）质量亏损：原子核的质量总是小于组成这个原子核的全部核子质量之和，这叫做质量亏损。

 　（2）质量亏损与核能释放：在原子核的裂变或聚变过程中，会出现明显的质量亏损，将会释放巨大的核能，释放的能量主要是电磁波能、射线能等。

 　　二、重核裂变及应用

 　　1．铀核裂变──链式反应

 　　（1）学生阅读课文内容，思考问题：什么是链式反应？链式反应发生的条件是什么？

     （2）评价交流：组织学生讨论上述问题，得出结论。

铀核裂变时，同时放出2-3个中子，如果这些中子再引起其它铀核裂变，就可使裂变反应连续不断进行下去，这就是链式反应。

 　　链式反应的条件，一是有中子轰击铀核，二是铀块的体积足够大，大于临界体积。

 　　2．原子弹

 　　大量铀核在极短时间里发生裂变，释放巨大的能量。

3．核电站

 　　（1）核能发电的基本原理：在人为控制下，铀核裂变，释放的核能转化为水蒸气的内能，通过汽轮机带动发电机，将核能转化为电能。

（2）核电的优点：发电成本较低，对环境几乎无污染。

 　　三、轻核的聚变

 　　1．轻核聚变：质量数较小的原子核结合为中等质量的核，叫轻核的聚变。发生轻核聚变时有明显的质量亏损，会释放巨大的能量。

   　2．轻核聚变的条件

要有核原料，比如氘核、氚核等质量数较小的原子核，同时需要几百万摄氏度以上的高温。

 　　3．氢弹原理

 　　利用原子弹爆炸产生的高温，引发轻核聚变。

 　　4．太阳发光发热的原理

 　　在太阳及许多恒星内部，温度高达107oC以上，不断进行着轻核的聚变，太阳发光发热的能量来自于轻核聚变释放的核能，当恒星内部的核原料消耗殆尽后，恒星急剧塌缩，成为黑洞。

  　5．轻核聚变技术的应用

除制造氢弹以外，人类正在探索聚变能的和平利用，但技术尚不成熟，未进入应用阶段。

 　　◆交流评价──巩固所学

 　　1．阅读课本第185页“物理与技术”，了解核电站的基本原理。

 　　2．讨论问题：

 　　（1）为什么原子核具有能量？

 　　（2）为什么重核裂变及轻核聚变会释放巨大的核能？

 　　3．归纳本节要点（见板书设计）

 　　【布置作业】

 　　1．复习课文，查阅有关资料，了解核物理及其应用，查阅有关资料，了解我国的核电事业发展情况。

 　　2．撰写小论文《核物理》或《我国的核电事业》。

 　　【板书设计】

附：

我国的核电站简介

　　·秦山核电站

　　位于杭州湾畔，一期工程是中国第一座依靠自己的力量设计、建造和运营管理的30万千瓦压水堆核电站。1985年3月浇灌第一罐核岛底板混凝土，1991年12月首次并网发电，1994年4月投入商业运行，1995年7月通过国家验收。

二期工程，是建设我国自主设计、自主建造、自主管理、自主运营的首座2×60万千瓦商用压水堆核电站，于1996年6月2日开工，经过近6年的建设，第一台机组于2002年4月15日比计划提前47天投入商业运行。

　　秦山三期（重水堆）核电站采用加拿大成熟的坎杜6重水堆核电技术，建造两台70万千瓦级核电机组。1号机组于2002年11月19日首次并网发电，并于2002年12月31日投入商业运行。2号机组于2003年6月12日首次并网发电，并于2003年7月24日投入商业运行。

　　·广东大亚湾核电站

　　1987年8月7日工程正式开工，1994年2月1日和5月6日两台单机容量为984MWe压水堆反应堆机组先后投入商业营运。

　　·田湾核电站

　　位于江苏省连云港市连云区田湾，厂区按4台百万千瓦级核电机组规划，并留有再建2至4台的余地。一期建设2台单机容量106万千瓦的俄罗斯AES-91型压水堆核电机组，设计寿命40年，年平均负荷因子不低于80％，年发电量为140亿千瓦时。工程于1999年10月20日正式开工，单台机组的建设工期为62个月，分别于2004年和2005年建成投产。

　　·岭澳核电站

　　一期工程于1997年5月开工建设。它位于广东大亚湾西海岸大鹏半岛东南侧。岭澳核电站是“九五”期间我国开工建设的基本建设项目中最大的能源项目之一。岭澳核电站（一期）拥有两台百万千瓦级压水堆核电机组，2003年1月全面建成投入商业运行，2004年7月16日通过国家竣工验收。目前正展开二期工程建设。