第三節 核能（含練習）

第三節 核能(一)教學目的 1.常識性了解核能和釋放核能的兩條途徑——裂變和聚變。 2.進行物理學研究方法的啟蒙教育。 3.介紹我國科學家的成就，進行愛國主義教育。(二)教具 鈾核裂變、鏈式反應以及原子彈、氫彈爆炸后產生的蘑菇云掛圖，我國試爆第一顆原子彈、氫彈的錄像資料及播放設備。(三)教學過程 1.引入新課 教師：科學家們在天然放射性現象的研究中，發現了極其微小的原子核內部還有結構，原子核也是可以變化的。為了研究原子核內部的結構，物理學家們嘗試用粒子去"轟擊"原子核，最初是用α粒子去轟擊，后來又用質子、中子去轟擊，發現都能引起原子核的變化——核反應，而且發現在某些核反應過程中能釋放出大量能量。由于原子核的變化而釋放的巨大能量，我們把它叫做核能。 2.進行新課 板書：〈第三節 核能〉 (1)什么叫核能？ 板書：〈由于原子核的變化而釋放的巨大能量叫做核能，也叫原子能。〉 (2)釋放核能的兩條途徑 教師：經過科學家們的大量實驗研究和理論分析，發現釋放核能可以有重核的裂變和輕核的聚變兩條途徑。 ①重核的裂變 教師結合課本 圖14-6或掛圖講解：科學家們發現，用中子去轟擊質量數為235的鈾，鈾核會分裂成大小相差不大的兩部分，這種現象叫做裂變。 裂變后的產物以很大的速度向相反方向飛開，與周圍的物體分子碰撞，使分子動能增加，核能轉化成周圍物體的內能。實驗表明，裂變時釋放的核能十分巨大，1千克鈾-235中的鈾核如果全部發生裂變，釋放出的核能相當于2500噸標準煤完全燃燒時放出的能量，是同樣質量煤燃料時放出能量的2.5×106倍。 從圖中看到，鈾-235只有在中子的轟擊下才能發生裂變，放出核能，那么是不是要不斷地從外界提供中子，才能維持鈾核的不斷裂變呢？科學家們從實驗中發現，(指著鏈式反應的掛圖講解)鈾-235核在受到中子的轟擊后，裂變成2個差不多大小的新粒子的同時，還釋放出2～3個新中子，這2～3個中子又去轟擊其它鈾235核，引起2～3個新鈾核裂變，又各放出2～3個中子，這些中子又去轟擊更多的軸核發生裂變……隨著一個軸核裂變的發生，會引起越來越多的鈾核發生裂變。這樣，裂變就不斷地自行持續下去，這種現象叫做鏈式反應。 如果對裂變的鏈式反應不加控制，在極短的時間內就會引起大量的鈾核發生裂變，在極短的時間內就會釋放出巨大的核能，發生猛烈的爆炸。原子彈就是根據這個原理制成的。(指著原子彈爆炸后升起的蘑菇云掛圖)這就是原子彈爆炸時釋放的巨大核能產生的高溫高壓氣體向外擴散時所升起的蘑菇狀煙云，其上升的高度可達幾百米，其破壞力和殺傷力都是十分巨大的。 但是如果我們能夠控制裂變式反應的速度，使核能緩慢地、平穩地釋放出來，就能夠代替化石燃料，進行和平利用。能夠緩慢地、平穩地釋放裂變產生的核裂變的裝置叫做核反應堆。人們已經成功地生產出各種規格的核反應維，它是核潛艇、核動力破冰船、核電站等設施的核心部件。 ②輕核的聚變 教師結合課本圖14-9講解(教師可邊講邊在黑板上畫此圖)： 科學家們在對核反應的研究中還發現，兩個較輕的原子核結合成一個較重的原子核時，也能釋放出核能，這種現象叫做聚變。 由于聚變必須在極高的溫度和壓強下進行，所以也叫熱核反應。例如把一個氘核(質量數為2的氫核)和一個氚核(質量數為3的氫核)在高溫、高壓的環境下結合成一個氦核時，就會釋放出核能。氫彈就是利用這個原理制成的。氫彈的威力比原子彈要大得多，(指著氫彈爆炸后升起的蘑菇云掛圖說)這是氫彈爆炸后升起的蘑菇云，比原子彈的威力要大幾十倍。我們最熟悉的太陽內部就在不斷地進行著大規模的核聚變反應，由此釋放出的巨大核能以電磁波的形式從太陽輻射出來，地球上的人類自古以來，每天都享用著這種聚變釋放出的核能。