【教學(xué)方案】《核能的利用》教案1

《核能的利用》一、教學(xué)內(nèi)容核能的利用；能量的轉(zhuǎn)化與守恒二、考點清單（一）學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、知道原子核的裂變和聚變是獲得核能的兩種方式2、了解和平利用核能的方式與進展，了解核能的優(yōu)點和核能開發(fā)可能帶來的問題3、知道各種形式的能可以相互轉(zhuǎn)化，能舉出日常生活中能量轉(zhuǎn)化的例子。4、理解能的轉(zhuǎn)化和守恒定律，能用能量守恒觀點分析自然現(xiàn)象。5、初步了解現(xiàn)實生活中能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移有一定的方向性。（二）重難點分析：重點：知道原子核的裂變和聚變是獲得核能的兩種方式；了解核能的優(yōu)點和核能開發(fā)可能帶來的問題；能用能量守恒觀點分析自然現(xiàn)象。難點：初步了解現(xiàn)實生活中能量的轉(zhuǎn)化與轉(zhuǎn)移有一定的方向性。三、全面突破【知識點1】核能的利用：（一）裂變和聚變1、核裂變——質(zhì)量較大的原子核在中子轟擊下分裂成2個新原子核，并釋放出能量的過程。舉例：中子轟擊鈾235產(chǎn)生核能鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（chainreaction）：如果產(chǎn)生的中子繼續(xù)轟擊其他鈾核，就會導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變。所以中子就像“點燃”核燃料的火柴。原子彈一一根據(jù)核裂變的原理制成。屬于不可控制的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的結(jié)果！2、核聚變——2個質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新核，同時釋放出能量的過程。舉例：笊核和氤核在超高溫下聚合成氨核，同時放出大量能量。由于聚變反應(yīng)需要在很高的溫度下才可發(fā)生，所以也叫熱核反應(yīng)。氫彈一一根據(jù)核聚變的原理制成。威力比原子彈還大。（二）核能的和平利用一一核電站如果使原子核的裂變和聚變在可控制的條件下緩慢進行，釋放的核能就可有效地利用。*核電站——利用原子核裂變時產(chǎn)生的大量熱量，使水變成蒸汽，推動汽輪機運轉(zhuǎn)，再帶動發(fā)電機發(fā)電。我國目前已經(jīng)運行發(fā)電的核電站有位于廣東的大亞灣核電站和位于浙江的秦山核電站，還有幾座新的核電站正在建設(shè)中。圖一：秦山核電站圖二：核電站示意圖在核電站工作過程中，能的轉(zhuǎn)化過程：核能f內(nèi)能f機械能f電能介紹如何控制核裂變的反應(yīng)速率（如下圖）這是由金屬鎘制成的控制棒。鎘能吸收中子。所以鎘棒是用來控制核反應(yīng)的。當(dāng)反應(yīng)進行得太過劇烈時.，就插入鎘棒來吸收中子，以使反應(yīng)速度減慢。若想關(guān)閉核反應(yīng)堆，就將鎘棒完全插入。（三）放射線核變化過程中除了放出大量熱量外，同時也會放出許多肉眼無法看見、能量很高的射線如以下三種：a射線：帶2個單位正電荷，是氯原子核B射線：帶1個單位負(fù)電荷，是高速的電子流丫射線：由電中性的粒子組成。放射線的益與害：大劑量的放射線對人畜會造成傷害，但較小的量并加以控制則可以為人類做許多的事，如丫射線可以對機械設(shè)備進行探傷；可以使種子變異，培育出新的優(yōu)良品種；可以利用射線殺死癌細(xì)胞，治療腫瘤等疾病。【典型例題】例L開發(fā)利用核能是解決能源危機的方法之一，如核裂變已應(yīng)用于核電站發(fā)電。核能產(chǎn)生的另一條途徑是：在超高溫下，使質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的新核，同時釋放出巨大的能量，這一過程稱為。該途徑產(chǎn)生的核能是否可以用來發(fā)電，還處于實驗階段，其中的一種實驗需要強大的磁場，而天然磁體無法滿足實驗要求，科學(xué)家嘗試?yán)弥車嬖诘拇艌鰜磉_(dá)到目的。解析：這道題以聚變反應(yīng)作為背景材料，綜合考查了電磁學(xué)方面的知識點。第一問從題意中很容易判斷出是聚變反應(yīng)（熱核反應(yīng)），第二問要獲得強大的磁場，八年級學(xué)過，應(yīng)用通電導(dǎo)體（或電流電磁鐵）周圍所產(chǎn)生的磁場可以實現(xiàn)。答案：熱核反應(yīng)（或聚變反應(yīng)）通電導(dǎo)體（或電流電磁鐵）例2.熱核反應(yīng)是一種理想能源的原因，描述不正確的是（）A.就單位質(zhì)量來說，熱核反應(yīng)比重核裂變時釋放的能量多B.對環(huán)境的放射性污染較裂變輕，且較容易處理C.熱核反應(yīng)的核原料在地球上儲量豐富D.熱核反應(yīng)的實現(xiàn)與約束控制較容易解析：這一題主要考查熱核反應(yīng)的發(fā)展前景，它是未來的一種理想能源。A答案就單位質(zhì)量來說，熱核反應(yīng)比重核裂變時釋放的能量多是正確的，這也是氫彈比原子彈威力大的原因。B答案對環(huán)境的放射性污染較裂變輕，且較容易處理是正確的，因為熱核反應(yīng)的產(chǎn)物主要是氮，放射性污染很少。C答案中熱核反應(yīng)的核原料在地球上儲量豐富是正確的，它所需要的原料是笊核和晁核，容易得到。D答案熱核反應(yīng)的實現(xiàn)與約束控制較容易是錯誤的，要實現(xiàn)熱核反應(yīng)需要很高的溫度，難以實現(xiàn)，且一旦反應(yīng)很難加以控制。答案：D例3.下圖為田灣核電站發(fā)電流程圖。在核電站的發(fā)電過程中，核能的獲取途徑及能量轉(zhuǎn)化順序正確的是（）A.聚變；核能一內(nèi)能一化學(xué)能一電能B.聚變；核能一內(nèi)能f機械能f電能C.裂變；核能一內(nèi)能一機械能一電能D.裂變；核能一內(nèi)能一化學(xué)能一電能解析：首先從核電站的原理分析是裂變，然后從能量轉(zhuǎn)化順序分析是核能一內(nèi)能一機械能一電能，所以選擇答案C。答案：C例4.我國“九五”期間已建成投產(chǎn)和已開工興建的核電站有4座，分別位于浙江、廣東、遼寧、江蘇等地，這些電站都選址在沿?；驆u嶼，這主要是為了（）A.考慮輻射安全B.便于核廢料處理C.便于運輸設(shè)備D.減小可能的核泄漏所造成的影響解析：這是一道有關(guān)核電站安全方面的題，核電站都選址在沿?；驆u嶼，這主要是為了減小可能的核泄漏所造成的影響，所以選擇答案D。答案：D【知識點2】能量的轉(zhuǎn)化與守恒：（一）各種形式的能下面這段材料中有哪些我們以前學(xué)習(xí)了的能的形式？“鈴……”，湯姆被鬧鐘振動的聲音喚醒，迷迷糊糊中他打開床頭臺燈一看，鐘面液晶顯示7：00,湯姆馬上起床穿上衣服。他打開煤氣熱水器放出熱水刷牙，洗臉，然后把面包拿到電烤箱里，再沖上一杯牛奶。吃完早餐，湯姆匆匆忙忙地拿起書包，騎上自行車去學(xué)校To我們已學(xué)習(xí)了能,能，能，能,能。（二）能的轉(zhuǎn)化和守恒定律大量事實告訴我們：能量既不會消滅，也不會創(chuàng)生，它只會從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體。而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能的總量保持不變。這就是能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，它是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。無論是機械運動，還是生命運動；無論是宇宙天體，還是微觀粒子，都遵循這個定律。我國有句諺語“要使馬兒跑得快，又要馬兒不吃草”比喻現(xiàn)實生活中不可能的事，現(xiàn)在用能量轉(zhuǎn)化和守恒定律分析，可知其中是有很強的科學(xué)哲理的。永動機為什么不能制造？因為它違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。（三）能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的方向性“永動機”不可能成功的事實告訴我們，違反能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律的事件是不可能發(fā)生的。那遵循能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律的事件是否一定會發(fā)生呢？分析：①汽車制動時，由于摩擦，動能轉(zhuǎn)變?yōu)榈孛妗⒖諝獾膬?nèi)能，這些能量能夠自動地用來再次開動汽車嗎？②一塊熾熱的鐵塊投入水中時，能量是怎么轉(zhuǎn)移的？能否反方向進行？③當(dāng)雜技演員沿竹竿下滑時，能量是怎么轉(zhuǎn)化的？追問內(nèi)能與重力勢能之間能否反方向進行？歸納：能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化有一定的方向性。【典型例題】例1.100℃的水能自動地把內(nèi)能轉(zhuǎn)移給低溫的空氣，（填“也能”或“但不能”）相反；汽車制動時，由于摩擦，汽車的轉(zhuǎn)變?yōu)榈孛妗⒖諝獾膬?nèi)能，這些散失到空氣和地面的內(nèi)能，不能自動地用來再次開動汽車，這說明能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移具有.解析：本題是一道典型的能量轉(zhuǎn)化方面的填空題，充分考查了能量轉(zhuǎn)化的方向性，具有代表性。答案：但不能；機械能；方向性;例2.2008年的北京奧運會倡導(dǎo)“綠色奧運”，下圖是北京奧運會的環(huán)境標(biāo)志，樹冠與人組成參天大樹，代表著人與自然的和諧統(tǒng)一。下列做法中不符合“綠色奧運”理念的是()A.大量增加機動車輛，改善交通條件B,加大水污染防治工作力度，加強飲用水源的保護C,盡量減少一次性木筷、餐巾紙、塑料袋等物品的使用D.調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，采用無污染和低污染能源解析：本題綜合考查了環(huán)境保護方面的知識點，同時還考查了能量與能源方面的知識。A答案中明顯不符合“綠色奧運”理念，它不利于節(jié)能減排。B、C、D都符合“綠色奧運”的理念。答案：A例3.如圖所示，為一輛行駛中的太陽能汽車，該車的頂部裝有由硅晶制成的太陽能電池板，它將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為能。你認(rèn)為太陽能汽車與普通燃油汽車相比有什么優(yōu)點2(說出一點即可)。解析：第一問主要考查能量的轉(zhuǎn)化，因為汽車在行駛，具有機械能，所以發(fā)出來的電能再轉(zhuǎn)化為機械能，第二問比較說出太陽能的優(yōu)點，一般都從無污染這方面去回答。答案：機械；無污染例4.下列描述，不可能發(fā)生的是()A.將80℃的鐵塊投入20℃的水中，水的溫度會升高B.將80℃的水澆在80℃的鐵塊上，鐵塊能從水中自發(fā)地吸收熱量C.雜技演員沿竹桿下滑時，手和竹桿的溫度會升高D.用打氣筒給自行車輪胎充了一段時間的氣后，打氣筒的底和壁會發(fā)熱解析：這道題主要考查能量轉(zhuǎn)化具有方向性，A答案中描述的是能量的傳遞，可以發(fā)生；B答案中因為水和鐵塊之間沒有溫度差，所以不可能發(fā)生熱量的傳遞；C和D答案中的能量轉(zhuǎn)化都可以發(fā)生。答案：B四、應(yīng)考錦囊本講的知識點如果要出