核能【设计理念】 学生已知道原子核是由质子和中子组成的。教材借助学生已有的知识，采用通俗描述的方法给出核能的概念。原子核内部储藏了巨大的能量，这个能就是核能。通过列数据，举例子，对比等手法，介绍获得核能的两条途径──裂变和聚变。通过演示让学生理解核裂变的原理，再通过录像了解核聚变的知识。最后，组织学生阅读“STS核电站和核废料处理”。本节教学应以讲授为主。由于核能、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，这部分知识是一个空白。因此，讲授过程中要贯彻通俗性原则，不宜过深，尽可能采取恰当的比喻来帮助学生理解这些知识。 【教学目标】 1．知识与技能 通过实例了解核能。知道核力，核能，裂变，聚变，核污染。 2．情感、态度与价值观 初步认识科学及相关技术对于人类生活的影响。了解核能的优点和可能带来的问题。了解核能的优点和可能带来的问题。对“能简单描述核能和我们生活的关系”的要求：能通过收集信息、阅读资料、相互交流，判断核能和我们生活的有关说法是否正确。 【教学过程】教学环节教师活动学生活动教学反思创设情景 引入新课1．你知道广岛吗？1945年8月6日，美国向日本广岛投下第一颗原子弹，该城大部分被摧毁。据日本有关部门统计，迄今为止，因广岛原子弹轰炸而死去的人已达22万多。出示原子弹爆炸后浓烟笼罩广岛上空的图片。你知道为什么原子弹的威力这么大吗？你想知道它的原理吗？学习了本节知识后你就会明白了! 2．你知道我们国家第一颗原子弹是在什么时间、什么地点爆炸成功的吗？ 思考问题，并讨论回答。 -5-\n为了打破核垄断，抵制核讹诈，我国科技工作者自力更生、发奋图强，从1961年起自己进行核武器的研制，在党中央的亲切关怀下，全国一盘棋，用了短短4年时间就完成了研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一颗原子弹。 播放录像：我国第一颗原子弹爆炸的实况。 这是我国第一颗原子弹试爆的实况，其威力超过了第二次世界大战期间美国在日本广岛上空爆炸的原子弹。紧接着于1967年6月17日又成功地爆炸了第一颗氢弹，完成了其他国家要十几年或几十年才能做完的工作。 播放录像：我国第一颗氢弹试爆实况。 这是我国试爆第一颗氢弹的情况，与原子弹相比，氢弹所用的燃料更少，而威力则比原子弹大很多。 （若没有录像设备，就出示挂图，指着原子弹爆炸后形成的蘑菇云问学生：你们知道这是什么吗？然后再介绍上述情况） 原子弹和氢弹为什么会具有这么大的威力呢？因为它们都利用了核能。我们知道化学能是在原子发生变化时放出的能量，而核能是在原子核发生变化时放出的能量。 学生观察、分析、了解相关问题。 利用录象、图片等历史资料引入新课，引起学生的兴趣。提出问题让学生讨论，培养了学生的发散思维。 培养学生观察、分析、概括能力。实验探究 1．原子、原子核和核能 一切物质是由分子组成的，分子又由原子 学生阅读分析讨论。1g镭裂变释放的能量，比1g木柴燃烧时放出的热量大60 -5-\n 解决问题组成，而原子由质子、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，处于原子中心，构成非常小的原子核。 质子和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，就可以释放出惊人的能量，这就是我们说的核能，又称原子能。 2．裂变和聚变 1939年，科学家首次用中子轰击较大的原子核，使它变成两个中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量，称为原子核的裂变。为了让裂变继续下去，科学家用中子轰击铀235原子核，铀核裂变释放出核能，同时还产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能，这就是链式反应。如课本图19．2-4为链式反应示意图。 裂变知识学生很难理解。这里建议用浓硫酸与水结合释放热量的例子来比喻，可能会收到较好的效果。 3．链式反应 加以控制的链式反应，能够使核能和平利用。例如：课本图19．2-5为核电站的核反应堆中发生的链式反应，就是可加控制的链式反应。 链式反应如果不加以控制，大量原子核就会在一瞬间发生裂变释放出极大的能量。例如：原子弹爆炸（课本图19．2-6）时发生的链式反应是不加以控制的。我们应该控制链式反应，把核能应用于和平建设事业。多万倍。所以科学家们一直在研究怎样实现核的分裂和核的聚合，来获取巨大的能量。 学生阅读材料分析总结：一个铀235裂变时可以放出约200MeV的能量（1MeV=1．60×10-19J）。 我国物理学家钱三强与何泽慧发现铀原子核被中子击碎时，还会分裂成三个甚至四个碎片，称为三分裂或四分裂现象。 分析类比总结。 动手实验 将火柴搭成如课本图19．2-3所示的结构，点燃第一根火柴后，观察所发生的情况。注意：小心烫伤，小心火灾! 阅读分析： 这个演示的目的是让学生理解核裂变的原理。演示时，要想办法使火柴充分燃烧而不熄灭。也可以让学生自己去做，但要注意防火。 -5-\n 4．热核反应 除了裂变外，如果将质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温下结合成氦核，会释放出更大的核能，这就是聚变，有时也把聚变称为热核反应。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放出惊人的能量。氢弹就是利用此原理制成的。 中国核电建设已有20年的历史，截至目前中国共有核电站8座，共有15台机组，其中已建成运行的9台，正在建造的2台，已报送国务院并得到批准近期将开工的4台。秦山核电站是中国第一座自行设计、建造、营运的原子堆核电站，位于中国浙江省海盐县秦山山麓北侧，杭州湾之畔。 培养学生的自学能力。 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、可以实现聚变的氘核。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。愿同学们今后对此作出贡献。巩固练习重核的裂变--链式反应（原子弹，核反应堆） 核能的释放 轻核的聚变（氢弹，"中国环流器1号"）学生练习，及时反馈信息。 课后作业1．阅读课本：知道什么是核能，了解释放核能的两条途径。 2．通过阅读“STS核电站和核废料处理”让学生了解科技给人类带来便利的同时，也会给人类带来灾难。观察、思考，动手动脑完成作业。 【教学反思】 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1984-5-\n年顺利启动，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，我们期待着这一天。 通过教学发现课堂时间比较紧张。在有限的课堂时间内要想充分发挥学生对探究问题的自主性、体现学生学习的主体性，则时间的矛盾总是存在的，把握不好就会使一个问题的讨论面太大，时间拖得太长，还会远离研究主题，浪费时间等等。所以在组织教学过程中，必须使每个环节十分严密，力争排除一些客观干扰因素，也就是要把握好引导的“度”，对于如何更好地激发学生的探究欲望和兴趣，培养发散性、创造性思维等方面的问题也值得再讨论。-5-
