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    人教版初中物理九年级全一册 - 第2节 核能

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  • 时间:  2017-08

第2节 核能 教学设计3

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二、核能
【学习目标】
1.了解核能、核裂变和核聚变;
2.了解核能的优点,还要知道它可能带来的问题.
【重点、难点】
重点:核聚变、核裂变
难点:核聚变、核裂变的过程。
【学具教具】
链式反应模型、各种挂图。
【教学过程】
1.放射现象
科学家们发现铀、钋、镭等元素能够放出射线,这种射线能够穿透黑纸,使照相底片感光,就像光线可以使照相底片感光一样.那么,放出的射线究竟是什么呢?

图16-3
人们让射线通过很强的磁场,看看它有什么反应,以此来考察它的性质.如图16-3所示,把一小块放射性物质放在铅盒里,留有一个通道让射线射出,外面加有强磁场.人们发现射线分成了三束.其中两束向相反方向偏转,说明这两束射线由带电粒子组成,而且带有异种电荷.另一束不偏转,说明这束射线是中性的.
偏转较小的那一束叫做α射线,由带正电的α粒子组成,α粒子所带正电荷是电子电荷的两倍,α粒子的质量大约等于氦原子的质量.研究表明,α粒子就是氦原子核.
偏转较大的那一束叫做β射线,研究表明,β射线是高速运动的电子流.
不偏转的那一束叫做γ射线,是一种波长很短的电磁波.
这三种射线都有穿透物质的本领,其中γ射线的穿透本领最强,甚至能穿透水泥墙和薄钢板.由于穿透本领强,所以可利用γ射线来检查金属材料内部有没有砂眼和裂缝,用来检查金属板的厚度.还可利用射线照射种子,使农作物增产.γ射线还可用来检查和医治恶性 肿瘤.
过量的射线照射对人体有伤害作用.在利用放射线时,要注意射线的防护,用铅玻璃板、铅板等把放射性物质与人体隔离开.要防止放射性物质泄漏,以避免对水源、空气和工作场所造成污染.
2.原子、原子核
一切物质由分子组成,分子又由原子组成.有些物质的分子就是一个原子.原子十分小,它的直径不到一个纳米.原子由质子、中子、电子三种粒子组成.质子带正电荷,电子带负电荷,中子不带电.质子和中子的质量比电子大得多,挤在处于原子中心的构成非常小的原子核中,就像几颗豆粒挤在大广场中央一小块弹丸之地一样.
3.核能
质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起,因此原子核十分牢固,要使它们分裂或重新组合是极其困难的.但是,一旦使原子核分裂或聚合,就可能释放出惊人的能量,这就是核能.核能是能源家族的新成员,它包括核裂变能和核聚变能两种主要形式.
4.裂变

图16-4
科学家发现用中子轰击铀235(质量数为235的铀),铀核会分裂成大小相差不很大的两部分,这种现象叫做裂变(图16-4).发生裂变时有核能释放出来,这时裂变后的产物以很大速度向相反方向飞开,与周围的分子碰撞,使分子动能增加,转化为物体的内能.裂变释放的核能十分巨大,1 kg铀235中的铀核如果全部发生裂变,释放出的能量相当于2500 t标准煤完全燃烧放出的能量.

图16-5
用中子轰击铀核,铀核才能发生裂变,放出能量.这好比用火柴点燃木材,木材才能燃烧,放出能量一样.假如外界的中子停止轰击,裂变也就停止.然而实验表明,铀核裂变时,还同时放出2~3个中子,放出的中子又可以轰击其他铀核,使它们也发生裂变.这样,裂变将不断地自行继续下去(图16-5).这种现象叫做链式反应.

图16-6
如果对裂变的链式反应不加控制,在极短的时间内就会释放出巨大的核能,发生猛烈爆炸,原子弹就是根据这个原理制成的(图16-6).如果控制链式反应的速度,使核能慢慢地平稳地释放出来,就便于和平利用了.能够缓慢、平稳地释放核能的装置,叫做核反应堆.
5.聚变
科学家们发现,较轻的核结合成较重的核,也能释放能量,这种现象叫做聚变.例如一个氘核(质量数为2的氢核)和一个氚核(质量数为3的氢核)结合时,就释放出核能(图16-7).

图16-7
氢弹就是利用轻核聚变制成的.氢弹是一种比原子弹威力更为巨大的核武器.
太阳内部进行着大规模的聚变,释放的核能以电磁波的形式从太阳辐射出来,地球上的生物每天都享用着聚变释放出的能量.
如何实现聚变,如何利用聚变释放的核能,科学家正在积极地探索着.海水中蕴藏着丰富的、可以实现聚变的氚核.科学家预言,通过可控制聚变来利用核能,有望彻底解决人类能源问题.愿同学们今后对此做出贡献.

【学习方法指导】
逆向思考法
在本节内容中介绍了“核裂变”和“核聚变”.“裂变”和“聚变”是两个相反的过程.在物理学中我们经常会遇到一些问题,不但要知道它的“正”过程,而且要知道它的“反过程”.而且在科学探究的过程中,许多科学家正是抱着坚定的信念,执着而顽强地探索,终于得出了令人瞩目的成果.
奥斯特在发现了电流的磁效应以后,法拉第在思考中逐渐形成了一种想法:既然电会产生磁,那么磁能不能产生电呢?法拉第经过多年的实验,顽强地向认定的目标前进,终于发现了电磁感应现象.
在这个典型实例中,法拉第就是运用了“逆向思考法”大胆地提出了猜想,然后再通过实验验证,得出结论.
同学们在学习中,不但经常要“正向”思考,而且也要“逆向”思考,这样才能举一反三,把知识掌握好,运用灵活.