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三、核能 教学设计 三、核能 教学目的 1．常识性了解原子和原子核的组成。 2．常识性了解裂变、链式反应、聚变的大致情况和原子弹、氢弹的制造原理，以及核反应堆的作用。 3．常识性了解研究可控核聚变的重大意义。启发学生想象人类开发利用核能的美好前景，激发学生努力学习科学技术的热情。 教具 原子和原子核的挂图，链式反应的挂图。 教学过程 1．引入 板书：核能 指出核能是一种先进的、可以替代常规能源的新能源。目前世界上利用核能发电的核电站已有400多个。其年发电量约占全球年发电总量的17%，到下世纪，核能有时能成为一些国家的主要能源。 要了解核能是怎么回事，就需要从物质结构——原子和原子核的组成说起。 2．新课 板书：原子和原子核的组成 提问：请根据化学课中讲过的内容，说说原子和原子核的组成情况？ 教师展示原子和原子核的挂图，归纳小结学生的回答，要求学生明确：任何物质的原子都是由位于原子中心区域带正电的原子核和带负电的核外电子组成的；原子核又是由带正电的质子和不带电的中子组成的。 板书： 讲述：本世纪初，科学家们通过实验和理论研究对原子和有子核的组成有了正确的认识，发现原子核是可以改变的，而且在改变过程中可以释放出巨大的能量——原子核能，简称核能，通常也叫原子能。那么，怎样才能有效地获得蕴藏在原子核里的大量核能呢？ 旁注：在原子中，原子核和核外电子之间有广阔的空间，而在原子核中，质子和中子则是紧密地结合在一起的。此注供教师参考。 板书：裂变 指导学生阅读教材上讲裂变那一段课文。提出其注意： 裂变指的是什么现象； 会分裂成两部分，这种现象叫做核裂变，简称裂变。根据书上提供的数据很容易算出，1千克铀中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量大约是1千克标准煤完全燃烧所放出能量的2.5×106倍。由此可知，裂变是获得大量核能的重要途径。 板书：链式反应 教师展示链式反应挂图并讲述： 用中子轰击铀核，才能使铀核发生裂变，放出能量。如果外界的中子停止轰击，裂变也就停止。然而实验表明，铀核分裂时，还同时放出2～3个中子，这一点的意义特别重要。因为放出的中子，又可以轰击其它铀核，使它们也发生裂变。这些铀核分裂时，同样放出中子，从而引起更多的铀核发生裂变。于是裂变反应便会链锁式地自行持续下去。这种现象叫做链式反应。 如果对裂变的链式反应不加控制，在极短时间会释放出大量核能，发生猛烈爆炸，原子弹就是根据这个原理制成的。 让学生看教材上我国第一颗原子弹爆炸后引起蘑菇状烟云的示意图。 讲述：为便于和平利用核能，必须控制链式反应的速度，使核能缓慢而又平稳地释放出来。为此，人们制成了一种专门装置。 板书：核反应堆——能缓慢、平稳地释放核能的装置。 让学生看教材上我国第一座核反应堆外貌图。 板书：聚变——获得大量核能的另一重要途径 讲述：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。 让学生看教材上一个氘核和一个氚核结合成一个氦核的聚变反应示意图． 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，太阳内部的温度高达摄氏1千万度以上，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． 前面讲过，原子弹是利用重核裂变现象制成的．而另一种威力更大的核武器——氢弹，则是利用轻核聚变现象制成的． 人们现在还不能有效地使聚变在人工控制下进行，从而和平利用聚变释放的核能．由于聚变不但放出的能量更多，而且所使用的原料旁注：利用原子弹爆炸产生的高温，可以引发轻核的聚变反应． 我国自行设计的大型可控核聚变实验装置“中国环流一号”，已于80年代中期在四川省乐山市建成投入使用．近年来，科研人员利用这个实验装置取得了多项研究成果．江泽民主席看了“中国环流一号”后，曾经指出：“受控核聚变是开发人类新能源的尖端项目．一旦实现，地球上的全部海水就会成为巨大的能源库，至少可供人类使用上百亿年．尽管目前工程技术上还有一些困难，但我相信总有一天会突破．” 由以上的介绍可知，人类和平利用核能的前景是美好的．在可控核聚变的研究中，我国必将做出自己的贡献． 3．总结与布置作业 讲述：这节课初步介绍了