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1、第八节 核能的利用一、教学任务分析本节内容教材从原子弹的爆炸引入新课，介绍核能的概念，提出并分析了获得核能的两种途径重核裂变和轻核聚变。关于核能的利用部分，要求学生了解和平利用核能的装置核电站，理解工作过程中能量的转化及转移，同时要求学生了解放射线的作用及对环境的污染。核能、裂变、聚变、链式反应等概念均涉及到核反应知识，而学生头脑里，可能仅知道核武器及核电站的名称，其余部分知识几乎是一片空白。本节内容知识比较单一，对学生的要求也较低，大部分知识只要学生作常识性了解即可。二、教学目标知识与技能1.常识性了解核能、裂变和聚变。 2.了解和平利用核能的方式，了解核能利用的利与弊。3.初步认识科学及相
2、关技术对于人类生活的影响。 过程与方法1.引导学生用能的转化的观点对核电站的原理进行分析，同时核能利用的利弊进行讨论，用辨证唯物主义的观点分析问题。情感、态度与价值观1.用辨证唯物主义的观点看待和平利用核能2.了解我国核能的发展历史、现状和前景，培养学生的爱国情感三、教学重点和难点四、教学设计思想与教学流程教学设计思想学生对于核能这样的新型能源没有什么认识，生活中也很难遇见，在讲授过程中贯彻通俗性原则，尽可能采取恰当的比喻、图片、视频等来帮助学生理解这些知识，将微观世界的现象放大，给学生形象的认识。核电站的工作原理的教学过程中通过串联本章上下知识，对课本内容上进行充分应用和深入分析，培养学生的
3、科学素养，提高学生对科学的兴趣。教学流程五、教学资源与器材准备多媒体课件六、教学过程设计及意图教学过程设计 设计意图展示图片，引入新课核能的概念核能的利用回顾原子结构的知识获取核能的两种途径引导分析利弊一、创设情境，引入新课1.展示图片：广岛和长崎遭到原子弹爆炸袭击后的场面。提问：是什么武器，杀伤力如此巨大？2.利用多媒体展示我国在1964年10月16日第一颗原子弹爆炸的画面。（说明：原子弹爆炸时，立刻发出强烈的闪光，可照亮100千米以内的天空和地面，闪光后，天空出现一个火球，并迅速上升.火球冷却后变成褐色烟云，同时地面上升起的尘土和烟柱一起形成可上升到15千米高空的蘑菇状烟云.原子弹爆炸时还
4、发出极其强烈的爆炸声，几十千米以外也可听到）提问：从图片中我们看到原子弹的威力很大，可以说是毁性的，大家一定感到疑惑，如此巨大的能量是怎样产生的？这种能量能否被我们利用到生产和生活中？ 二、核能1.回顾原子的组成。引入：原子能是原子核能的简称，通常简称核能。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。让学生说说原子和原子核的组成情况。2.核能的概念提问：原子是化学变化中最小的微粒，在化学反应中核外电子有得失，而核内质子和中子为什么这么团结、牢固呢？引发思考：可能原子核内有巨大的能量束缚着质子和中子。讲述：科学家对原子核进行研究时发现，原子核是可以改变的，而且在有些改变时还会释
5、放出巨大的能量。这种能量称为核能。原子核的裂变和骤变是获得核能的两条途径。3.裂变引导学生阅读教材，并思考下列问题：什么是裂变？什么是链式反应？出示裂变反应的示意图，请学生对照图片解释。动画：裂变的过程引导观察：铀核分裂时，还同时放出23个中子，放出的中子，又可以轰击其它铀核，使它们也发生裂变，同样放出中子，从而引起更多的铀核发生裂变。原子弹就是根据这个原理制造的。4.聚变科学家们发现，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，简称通过情境，让学生感受到核武器是反人类的，同时激发学生的好奇心。适当介绍我国原子弹研发的冷战背景和西方国家的核威胁，对学生进行
6、爱国主义教育。将抽象的链式反应直观化，便于学生理解。聚变。结合教材上一个氘（dao）核和一个氚（chuan）核结合成一个氦核的聚变反应示意图（说明：一个氘核由一个质子和一个中子组成，一个氚核由一个质子和二个中子组成，它们发生聚变反应结合成由二个质子和二个中子组成的氦核时，要放出一个中子，并释放出核能）一定质量的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。氢弹就是根据聚变的原理制造的。三、核能的利用1.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。到目前为此，人们已成功掌握了和平利
7、用裂变核能的方法。2.展示图片：我国第一座核反应堆外貌图。教师说明：建造核反应堆，对材料、技术、安全防护设施等都有很高、很严的要求。不但需要解决很多核物理问题，也要求材料科学、电子学、自动控制学等解决许多困难问题。能自行设计、制造核反应堆，表明我国在这一高科技领域取得了重大成就，为和平利用核能创造了必要的条件。3.展示图片：核电站的原理图思考：核电站的原理是裂变还是聚变？ 水泥防护层有什么作用？ 核能转化为电能的过程是怎样的？四、核电站的安全性1.学生阅读材料核电站的安全性2.引导学生分析材料：核电站的建造在技术上成熟了吗？核事故的危害包括哪些方面？讨论核电利用的利弊。3.放射线出示：学生熟悉
8、的利用射线的场景（医疗、检查机械、培育优良品种等）讲述：放射线只要我们操作合理还是能为人类做很多事的。放射性物质不一定是核反应的产物，许多天然物质和有些重金属也具有放射性（查看元素周期表中的放射性物质），所以我们要注意对放射性物质的防护，要知道放射性物质的标志。（用实际例子说明生活中放射性物质对人的伤害）五、小结及作业布置（略）激发学生的爱国热情。引导学生学会辩证的对待问题。可适当的补充核废料的处理问题。七、教学反思本堂课注重创设学习科学的情境，激发学生的好奇心和求知欲。体现了以学生为课堂的主角，师生之间互相提出问题，互相探讨共同合作，同时加强学生的情感教育。核能的知识很抽象，所以本节课以多媒
9、体为主要的教学手段，在教学过程中通过课件将具体的例子、图片、视频、数据、动画通等将核武器的威力、裂变过程、聚变过程、核电站的原理直观的展示给学生，取得了较好的效果。八、教学资料链接1.我国的核事业我国物理学家在核物理的研究方面也取得了重大成就。早在40年代，物理学家钱三强和何泽慧在法国学习和工作期间与法国两个研究生一起，第一次发现了铀核裂变的三分裂和四分裂现象解放后从1960年开始，王淦昌等一批优秀的物理学家和其他人员，在西北高原的实验室里，在荒无人烟的沙漠试验场中奋发图强、艰苦奋斗，经过4年的艰辛工作，于1964年10月16日成功地爆炸了我国的第一颗原子弹(播放我国第一颗原子弹试爆的的录像资
10、料)，其研制速度之快，效率之高是世界上第一流的，现在我们的运载工具-火箭技术也已相当成熟了，不但给自己发射卫星，还替外国发射卫星，信誉很高当然我国研制核武器只是为了打破核垄断，抑制核讹诈，最终能够消灭核武器人们现在还不能像控制裂变那样有效地、随心所欲地控制聚变反应，和平利用聚变释放的核能，但是由于核聚变可以释放比裂变更大的核能，而且不像裂变那样会产生较大的放射性污染，其原料氘和氚等又比铀丰富得多，因此控制聚变反应是一个非常吸引人的课题目前世界上不少国家都在积极研究聚变的人工控制并已取得了一定的进展我们国家在这方面也没有落后，自己研制的可控核聚变的实验装置-中国环流器1号已于1984年顺利启动，
11、已经取得不少研究成果，至今仍在继续工作中同学们将来也许能参与其中，成为我国和平利用聚变释放核能的有功人员，为开发我国的新能源作出重大的贡献，我们衷期待着这一天。2.核废料的处理核废料是核电站运行、核武器的制造及销毁过程中所产生的含钚废料和其他放射性废料。它具有很强的辐射性和长效放射性特征，对人类健康和自然环境构成很大威胁。最常见的核废料是钚物质，钚原子核释放出肉眼无法察觉的射线，能穿透和破坏人体细胞，造成放射性疾病和癌症，对自然环境也有很大的破坏，其半衰期达数万年以上，即使是低放射性的核废料，也要经过500到600年才能完成衰变。据估计，目前全世界核废料估计有900多吨，主要来自分布在世界各国
12、的近500座核电站每天排放的废料以及生产核武器和销毁核弹头过程中产生的废料。目前，核废料的处理一般分海洋处理和陆地处理两种方法。多数国家采取的是海洋处理方法，即将核废料桶投入到选定的海域4000米以下的海底去。实验证明，这些核废料桶即使投到6000米以下的海底也不会破裂、泄漏。就是万一铁桶在海底坏裂了，它逸射到海面上来的剂量也只有人体允许摄入量（每年100毫雷姆）的一千万分之一，一般不会给人们带来危害。而且，为了保证安全处理，各国在投放时还要受到国际监督。 另外，在一些幅员广大的国家，例如俄罗斯、加拿大、美国、澳大利亚等国，因其腹地辽阔，荒原无垠，陆地处理也正在积极进行。科学家认为，陆地核废料处理有其相对合理的一面。低放射性废料埋藏在浅层地表中，高放射性废料则埋藏在几千米以下的深层地壳中，一般都不存在污染的危险。而且，陆地埋藏的核废料中，有些并不适于海洋处理，而一旦需要，陆地埋藏的废料还可以回收。
