第十四章 能源的開發和利用（精選3篇）

第十四章 能源的開發和利用 篇1

　　第一節 原子核的組成

　　(一)教學目的

　　1.常識性了解射線的應用，強射線對人體的危害及防護。

　　2.常識性了解原子核的組成。

　　3.進行物理學研究方法的啟蒙教育。

　　(二)教具

　　錄像機，監視器，原子彈和氫彈爆炸的錄像剪輯。(若沒有上述器材可用原子彈、氫彈爆炸的掛圖代替)

　　(三)教學過程

　　1.引入新課

　　教師：為了打破核壟斷，抵制核訛詐，我國科技工作者自力更生、發奮圖強，從1961年起自己進行核武器的研制，在黨中央的親切關懷下，全國一盤棋，用了短短4年時間就完成了研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一顆原子彈。

　　播放錄像：我國第一顆原子彈爆炸的實況。

　　教師：這是我國第一顆原子彈試爆的實況，其威力超過了第二次世界大戰期間美國在日本廣島上空爆炸的原子彈。緊接著于1967年6月17日又成功地爆炸了第一顆氫彈，完成了其他國家要十幾年或幾十年才能做完的工作。

　　播放錄像：我國第一顆氫彈試爆實況。

　　這是我國試爆第一顆氫彈的情況，與原子彈相比，氫彈所用的燃料更少，而威力則比原子彈大很多。

　　(若沒有錄像設備，就出示掛圖，指著原子彈爆炸后形成的蘑菇云問學生：你們知道這是什么嗎？然后教師再介紹上述情況)

　　原子彈和氫彈為什么會具有這么大的威力呢？因為它們都利用了核能。我們知道化學能是在原子發生變化時放出的能量，而核能是在原子核發生變化時放出的能量。為了了解核能，先要知道原子核的組成情況。

　　2.進行新課

　　板書課題：〈第二節 原子核的組成〉

　　(1)電子的發現和放射性現象的發現

　　教師：我們已經學過，物質是由分子、原子構成的，原子已經是很小很小的微粒了，其直徑只有10-10米，所以在十九世紀以前，人們一直認為原子是不可再分的中性粒子。1897年英國物理學家湯姆生在研究陰極射線時發現了電子，而電子比原子小得多，因而人們才認識到原子內部還有結構。

　　板書：〈電子的發現把人們帶入了原子內部的世界〉

　　在同一時期人們還發現了天然放射現象，對放射性現象的進一步研究，人們認識到原子核內部還有結構，原子核由比它更小的粒子組成。可見人類對客觀世界的認識是沒有止盡的。我們先來學習放射性現象。

　　板書：〈放射性現象的發現把人們帶入了原子核內部的世界〉

　　(2)放射性現象

　　①什么是放射性現象？

　　教師邊寫邊說：像鈾(u)、釙(po)、鐳(rα)等元素能自發地放出一些人眼看不見的、能穿透黑紙使照相底片感光的射線，這種現象叫放射性現象。這些元素叫放射性元素。

　　②射線究竟是什么？

　　教師：在放射性現象中放出的射線是什么東西呢？它們除了能穿透黑紙使照相底片感光的性質以外，還有些什么性質？比如：這些射線帶不帶電呢？為了了解它們的性質，還得通過實驗。

　　教師：我們做什么樣的實驗，才能判斷它們帶不帶電呢？(放射性現象中放出的射線若是帶電的，射線在磁場中將像通電導體那樣發生偏轉，由偏轉的方向和磁體的n、s極位置還可判斷射線帶的是什么電。)

　　教師：我們利用已經掌握的知識可以去探索還不知道的現象和規律，最基本的研究方法是通過實驗。把放射性元素裝在一個壁很厚的鉛盒里(射線穿不透)，在盒壁上有一個小孔，放射線可由此孔射出，然后把它們放到兩個很強的磁極之間，再用照相底片把射線的軌道記錄下來。從照相底片上看到，放射線分成了三束，其中兩束向相反方向偏轉，說明這兩束射線帶異種電荷；中間一束偏轉，說明它不帶電，是中性的。

　　這三種射線有哪些性質呢？它們的實質是什么呢？

　　板書：〈射線由兩種帶異種電荷的粒子和一種不帶電的中性粒子組成〉

　　(3)三種射線

　　①α射線

　　根據射線的偏轉方向和磁場方向的關系可以確定，偏轉較小的一束由帶正電荷的粒子組成，我們把它叫做α射線，α射線由帶正電的α粒子組成。科學家們研究發現每個α粒子帶的正電荷是電子電荷的2倍，α粒子質量大約等于氦原子的質量。進一步研究表明α粒子就是氦原子核。

　　板書：〈α射線的實質就是高速運動的氦核流〉

　　由于α粒子的質量較大，所以α射線的穿透本領最小，我們用一張厚紙就能把它擋住。

　　②β射線

　　與α射線偏轉方向相反的那束射線帶負電荷，我們把它叫做β射線。研究發現β射線由帶負電的粒子(β粒子)組成。進一步研究表明β粒子就是電子。

　　板書：〈β射線的實質就是高速運動的電子流〉

　　實驗還表明，β射線的穿透本領較強，很容易穿透黑紙，還能穿透幾厘米厚的鋁板。

　　③γ射線

　　中間不發生偏轉的那束射線叫做γ射線，研究表明，γ射線的實質是一種波長極短的電磁波，它不帶電，是中性的。

　　板書：〈γ射線是一種電磁波〉

　　γ射線的穿透本領極強，一般薄金屬板都擋不住它，它能穿透水泥墻和幾厘米厚的鉛板。

　　(4)γ射線的應用和防護

　　由于γ射線穿透性極強，照到動、植物上還能對細胞發生生物化學作用，因此在工業、農業和醫學上都有重要應用。在工業上可用它作金屬探傷，或檢查金屬板的厚度。例如，飛機、火車、輪船上的主軸是用鋼材鍛壓而成的，里面有沒有砂眼或裂縫呢？以前是用破壞法抽樣檢查的，可靠性差，又浪費材料，現改用γ射線來探查，準確度高，又不損耗材料；在農業上用γ射線來適當照射種子，能使農作物增產，還能增強某些作物的抗病能力，改良農作物的品質；在醫學上還可用γ射線作"放療"，醫治惡性腫瘤。

　　事物總是一分為二的，γ射線能殺死癌細胞，也能殺死正常細胞，或使正常細胞癌變，因此在使用放射性元素時，要注意射線的防護，要防止放射性物質泄漏，以免對水源、空氣和工作場所造成污染。

　　(5)原子核的組成

　　深入研究表明，放射性現象中放出的三種射線都是從放射性元素的原子核內釋放出來的，這表明原子核也有內部結構。

　　原子核內究竟還有什么結構？原子核又是由什么粒子組成的呢？這是個很復雜的問題，直到目前原子核內部的細微組成情況仍是科學研究的尖端項目之一。現在我們只是粗淺地、簡單地介紹原子核內部的基本組成情況。

　　①英國物理學家盧瑟福在1919年做核反應時發現了質子，經過研究證明，質子帶正電荷，其電量和一個電子的電量相同，它的質量等于一個電子質量的1836倍。進一步研究表明，質子的性質和氫原子核的性質完全相同，所以質子就是氫原子核。

　　②1932年英國物理學家查德威克又發現了中子，通過研究證明中子的質量和質子的質量基本相同，但是不帶電，是中性粒子。在對各種原子核進行的實驗中，發現質子和電子是組成原子核的兩種基本粒子。

　　板書：〈原子核是由質子和中子組成的〉

　　現在我們已經知道：氫原子核(h)最簡單，它就是一個質子，核外有一個電子繞著它轉；氦原子核(he)是由2個質子和2個中子組成的，核外有2個電子繞著它轉；鋰原子核(li)是由3個質子和4個中子組成的，核外有3個電子分兩層繞著它轉；鈹原子核(be)由4個質子和5個中子組成，核外有4個電子分兩層繞著它轉……同學們可以發現一個規律：

　　板書：〈各種原子核內質子的個數(核的電荷數)和核外電子的個數都相同，它也等于該種元素在元素周期表中的原子序數；原子核內質子和中子的總數叫做核的質量數，它等于該元素原子量的整數部分。〉

　　③在某種核反應中，一個中子變成一個電子和一個質子。這就是原子核內沒有電子，又會放出電子，產生β射線的原因。

　　3.小結(略)

　　4.布置作業

　　閱讀課本，了解放射性現象和原子核組成的基本情況。

　　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。

　　我國物理學家在核物理的研究方面也取得了重大成就。早在40年代，物理學家錢三強和何澤慧在法國學習和工作期間與法國兩個研究生一起，第一次發現了鈾核裂變的三分裂和四分裂現象。解放后從1960年開始，王淦昌等一批優秀的物理學家和其他人員，在西北高原的實驗室里，在荒無人煙的沙漠試驗場中奮發圖強、艱苦奮斗，經過4年的艱辛工作，于1964年10月16日成功地爆炸了我國的第一顆原子彈(播放我國第一顆原子彈試爆的的錄像資料)，其研制速度之快，效率之高是世界上第一流的，現在我們的運載工具--火箭技術也已相當成熟了，不但給自己發射衛星，還替外國發射衛星，信譽很高。當然我國研制核武器只是為了打破核壟斷，抑制核訛詐，最終能夠消滅核武器。

　　人們現在還不能像控制裂變那樣有效地、隨心所欲地控制聚變反應，和平利用聚變釋放的核能，但是由于核聚變可以釋放比裂變更大的核能，而且不像裂變那樣會產生較大的放射性污染，其原料氘和氚等又比鈾豐富得多，因此控制聚變反應是一個非常吸引人的課題。目前世界上不少國家都在積極研究聚變的人工控制并已取得了一定的進展。我們國家在這方面也沒有落后，自己研制的可控核聚變的實驗裝置--中國環流器1號已于1984年順利啟動，已經取得不少研究成果，至今仍在繼續工作中。同學們將來也許能參與其中，成為我國和平利用聚變釋放核能的有功人員，為開發我國的新能源作出重大的貢獻，我們衷期待著這一天。

　　3.總結：

　　板書：

　　重核的裂變--鏈式反應(原子彈，核反應堆)

　　核能的釋放

　　輕核的聚變(氫彈，"中國環流器1號")

　　4.布置作業

　　閱讀課本，知道什么是核能，了解釋放核能的兩條途徑。

第十四章 能源的開發和利用 篇2

　　第十四章各節教學建議

　　（人教版教材）

　　本章安排6課時，每節安排1課時。

　　一、能源

　　本節教學，應抓住能源、常規能源、新能源三個概念和常規能源不能滿足當今人類社會進步的需求，這一問題展開。教學方式方法可采用閱讀、討論并配合講授進行。課堂教學結構參見下面的方框圖。

　　二、原子核的組成

　　1.放射性現象

　　首先向學生介紹科學家在探索原子核的組成的過程中，曾經通過實驗研究放射性元素放出的射線究竟是什么？接著介紹課本圖14－4的裝置以及實驗中所看到的現象，進而介紹課本上所講述的α射線、β射線、γ射線的性質。

　　簡單介紹由于γ射線穿透物質的本領很強，因此在工農業生產以及醫療方面都有一些應用。

　　讓學生知道過量的射線照射對人體有傷害，在利用放射線時應注意射線的防護，以及防止放射性物質泄漏，造成對環境的污染。

　　2.原子核的組成

　　這里用講授的方法，在分析課本圖實驗的基礎上，使學生知道放射現象告訴我們，小小的原子核也有內部結構，因為放射性元素放出的三種射線只可能是從原子核里放出來的。

　　關于原子核的組成，主要使學生知道原子核是由質子和中子組成的。質子帶正電荷，電量跟電子電荷相等，質子的質量大約是電子的1836倍。中子不帶電，質量跟質子的質量幾乎相同。

　　接著按照課本圖的示意圖，向學生介紹結構比較簡單的氫、氦、鋰、鈹的原子和原子核的結構，使學生對原子和原子核的組成有一個比較具體的了解。

　　三、核能

　　本節教學應以講授為主。由于核能、裂變、聚變、鏈式反應、核反應堆等概念均涉及到核反應知識，而學生頭腦里，這部分知識是一個空白，所以，講授過程中要貫徹通俗性原則，不引深，不拔高，盡可能地采取恰當的比喻來幫助學生理解這些知識。

　　例如，教材中對裂變作了一個比喻，好比用火柴點燃木材，木材燃燒放出能量。這一比喻，不僅使學生對裂變形成初步認識，而且對認識鏈式反應也有幫助。

　　聚變學生更難認識。這里建議用濃硫酸與水結合釋放熱量的例子來比喻，可能會收到較好的效果。

　　總之，本節課教學應達到三個目的。一是讓學生知道核能、裂變、聚變、鏈式反應的基本意思；二是讓學生知道原子內部儲藏了巨大的能量；三是知道世界各國包括我國在內，正在加強研究開發和利用核能，并取得了可喜的進展，激發學生去想象人類開發利用核能的美好前景。

　　四、核電站

　　本節教學要扣住兩個環節，一是核電站的工作原理；一是核電站的特點或優越性。通過本節教學，使學生對核電站有初步的認識。第一環節，核電站的原理介紹，教師要充分應用掛圖、模型，有條件的學校可放映核電站的幻燈片、錄像片或電影片配合教學，使學生明白核電站是怎樣將核能轉化為內能，再把內能轉化為電能的。第二環節，組織好學生閱讀討論并概括出核電站用很少的核燃料可以產生大量的電能；可以大大減少燃料的運輸量；適于缺少常規能源（化石燃料）的地區等主要的優越性。

　　五、太陽能

　　本節教學，建議采用自學指導的方法進行。上課時，教師可用幻燈或小黑板出示指導學生自學的問題。接著讓學生帶著問題閱讀教材。最后要求學生回答問題，并且提出自己弄不明白或弄不懂的問題。配合教學，可以放映教學錄像帶“太陽能”。

　　指導學生自學的問題建議如下：

　　①人類直接利用太陽能有哪些重要意義？

　　②舉例說明，人類目前直接利用太陽能有哪些途徑？你是否有新的途徑提出來？

　　③要大規模地開發和利用太陽能還存在哪些困難？人類要克服這些困難，必須依靠什么？

　　六、節能

　　本節教學，建議采用問題討論的方式進行。上課時，教師首先出示需要討論的問題。接著要求學生閱讀教材內容并分組討論，然后由小組代表匯報討論結果，最后教師對學生討論的結果作進一步歸納，即為本節課的小結。

　　討論的問題建議如下：

　　①舉例說明什么是能源的利用率？

　　②提高能源的利用率、節約能源的根本措施是什么？

　　③人類從根本上解決能源問題的出路在哪里？

　　④如果每人年節約用電1千瓦時，那么，全國近12億人口節約用電，相當多少噸標準煤燃燒釋放的能量？（標準煤燃燒值為2.93×107焦/千克）

　　（計算結果是相當1.47×108千克，這個數字是可觀的！）

第十四章 能源的開發和利用 篇3

　　第十四章各節教學建議

　　（人教版教材）

　　本章安排6課時，每節安排1課時。

　　一、能源

　　本節教學，應抓住能源、常規能源、新能源三個概念和常規能源不能滿足當今人類社會進步的需求，這一問題展開。教學方式方法可采用閱讀、討論并配合講授進行。課堂教學結構參見下面的方框圖。

　　二、原子核的組成

　　1.放射性現象

　　首先向學生介紹科學家在探索原子核的組成的過程中，曾經通過實驗研究放射性元素放出的射線究竟是什么？接著介紹課本圖14－4的裝置以及實驗中所看到的現象，進而介紹課本上所講述的α射線、β射線、γ射線的性質。

　　簡單介紹由于γ射線穿透物質的本領很強，因此在工農業生產以及醫療方面都有一些應用。

　　讓學生知道過量的射線照射對人體有傷害，在利用放射線時應注意射線的防護，以及防止放射性物質泄漏，造成對環境的污染。

　　2.原子核的組成

　　這里用講授的方法，在分析課本圖實驗的基礎上，使學生知道放射現象告訴我們，小小的原子核也有內部結構，因為放射性元素放出的三種射線只可能是從原子核里放出來的。

　　關于原子核的組成，主要使學生知道原子核是由質子和中子組成的。質子帶正電荷，電量跟電子電荷相等，質子的質量大約是電子的1836倍。中子不帶電，質量跟質子的質量幾乎相同。

　　接著按照課本圖的示意圖，向學生介紹結構比較簡單的氫、氦、鋰、鈹的原子和原子核的結構，使學生對原子和原子核的組成有一個比較具體的了解。

　　三、核能

　　本節教學應以講授為主。由于核能、裂變、聚變、鏈式反應、核反應堆等概念均涉及到核反應知識，而學生頭腦里，這部分知識是一個空白，所以，講授過程中要貫徹通俗性原則，不引深，不拔高，盡可能地采取恰當的比喻來幫助學生理解這些知識。

　　例如，教材中對裂變作了一個比喻，好比用火柴點燃木材，木材燃燒放出能量。這一比喻，不僅使學生對裂變形成初步認識，而且對認識鏈式反應也有幫助。

　　聚變學生更難認識。這里建議用濃硫酸與水結合釋放熱量的例子來比喻，可能會收到較好的效果。

　　總之，本節課教學應達到三個目的。一是讓學生知道核能、裂變、聚變、鏈式反應的基本意思；二是讓學生知道原子內部儲藏了巨大的能量；三是知道世界各國包括我國在內，正在加強研究開發和利用核能，并取得了可喜的進展，激發學生去想象人類開發利用核能的美好前景。

　　四、核電站

　　本節教學要扣住兩個環節，一是核電站的工作原理；一是核電站的特點或優越性。通過本節教學，使學生對核電站有初步的認識。第一環節，核電站的原理介紹，教師要充分應用掛圖、模型，有條件的學校可放映核電站的幻燈片、錄像片或電影片配合教學，使學生明白核電站是怎樣將核能轉化為內能，再把內能轉化為電能的。第二環節，組織好學生閱讀討論并概括出核電站用很少的核燃料可以產生大量的電能；可以大大減少燃料的運輸量；適于缺少常規能源（化石燃料）的地區等主要的優越性。

　　五、太陽能

　　本節教學，建議采用自學指導的方法進行。上課時，教師可用幻燈或小黑板出示指導學生自學的問題。接著讓學生帶著問題閱讀教材。最后要求學生回答問題，并且提出自己弄不明白或弄不懂的問題。配合教學，可以放映教學錄像帶“太陽能”。

　　指導學生自學的問題建議如下：

　　①人類直接利用太陽能有哪些重要意義？

　　②舉例說明，人類目前直接利用太陽能有哪些途徑？你是否有新的途徑提出來？

　　③要大規模地開發和利用太陽能還存在哪些困難？人類要克服這些困難，必須依靠什么？

　　六、節能

　　本節教學，建議采用問題討論的方式進行。上課時，教師首先出示需要討論的問題。接著要求學生閱讀教材內容并分組討論，然后由小組代表匯報討論結果，最后教師對學生討論的結果作進一步歸納，即為本節課的小結。

　　討論的問題建議如下：

　　①舉例說明什么是能源的利用率？

　　②提高能源的利用率、節約能源的根本措施是什么？

　　③人類從根本上解決能源問題的出路在哪里？

　　④如果每人年節約用電1千瓦時，那么，全國近12億人口節約用電，相當多少噸標準煤燃燒釋放的能量？（標準煤燃燒值為2.93×107焦/千克）

　　（計算結果是相當1.47×108千克，這個數字是可觀的！）