物理教科版第十一章 物理学与能源技术4 核能教学设计

这是一份物理教科版第十一章 物理学与能源技术4 核能教学设计，共5页。教案主要包含了教学目标，教学重点，教学难点，教具准备，教学课时，巩固复习，新课引入，进行新课等内容，欢迎下载使用。

【教学目标】
一、知识与技能
1.知道原子核的组成
2.了解同位素的概念、放射现象与核结构，了解放射性的应用与保护
3.知道核能的转变及利用
4.知道核反应堆与核电站
二、过程与方法
1.培养学生的观察能力.
2.培养学生的初步分析问题和解决问题的能力.
三、 情感态度价值观通过学习,使同学们养成实事求是的科学态度,热爱科学的情感.
【教学重点】核裂变能的利用.
【教学难点】核裂变、核聚变的过程.
【教具准备】多媒体
【教学课时】1课时

【巩固复习】
教师引导学生复习上一节内容，并讲解学生所做的课后作业（教师可针对性地挑选部分难题讲解），加强学生对知识的巩固．
【新课引入】
PPT介绍材料：
威力巨大的原子弹
1945年8月6日，美国在日本广岛上空投下了一枚原子弹，使这个20余万人的城市转眼间变成了废墟，三天以后，日本长崎遭到了同样的命运，据有关资料记载，广岛24.5万人死亡，失踪20万人；长崎23万人死亡，失踪15万人，两个城市毁坏程度达60%～80%.
师：我国用了短短4年时间完成了原子弹的研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一颗原子弹.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完成的工作.
师：原子弹和氢弹为什么会具有这么大的威力呢？
生：因为原子弹和氢弹都利用了核能.
【进行新课】
教学探究点1 原子核核能
1.学生阅读课本第49页“原子核核能”部分，以问题引导学生回顾原子的知识.
PPT展示：
问题1：一切物质是由分子组成的，那么分子是由什么组成的？
问题2：原子有多大？原子是由什么组成的？它们的带电情况如何？
问题3：组成原子的微粒的质量大小和体积大小的情况是怎样的？
2.师：科学家们在天然放射性现象的研究中，发现了极其微小的原子核内部还有结构，原子核也是可以再分的.为了研究原子核内部的结构，物理学家们尝试用粒子去“轰击”原子核，最初是用α粒子去轰击，后来又用质子、中子去轰击，发现都能引起原子核的变化——核反应，而且发现在某些核反应过程中能释放出大量能量.由于原子核的变化而释放的巨大能量，我们把它叫做核能.
使学生明确：质子、中子依靠强大的核力紧密结合在一起，一旦使原子核分裂或聚合，就能释放出巨大的能量，这就是核能.它包括核裂变能和核聚变能这两种主要形式.
教学探究点2 核裂变能及其利用
1.核裂变能
师介绍同时PPT展示：科学家们发现，用中子去轰击质量数为235的铀，铀核会分裂成大小相差不大的两部分，这种现象叫做裂变.裂变后的产物以很大的速度向相反方向飞开，与周围物体的分子碰撞，使分子动能增加，核能转化成周围物体的内能.实验表明，裂变时释放的核能十分巨大，1千克铀-235中的铀核如果全部发生裂变，释放出的核能相当于2500吨标准煤完全燃烧时放出的能量，是同样质量的煤燃烧时放出能量的2.5×106倍.
师：铀-235只有在中子的轰击下才能发生裂变，放出核能，那么是不是要不断地从外界提供中子，才能维持铀核的不断裂变呢？
学生活动：用火柴模拟链式反应(详见教材50页图11-4-3).
师介绍：科学家们从实验中发现，铀-235核在受到中子的轰击后，裂变成2个差不多大小的新粒子的同时，还释放出2～3个新中子，这2～3个中子又去轰击其他铀-235核，引起2～3个新的铀核裂变，又各放出2～3个中子，这些中子又去轰击更多的铀核发生裂变……随着一个铀核裂变的发生，会引起越来越多的铀核发生裂变.这样，裂变就不断地自行持续下去，这种现象叫做链式反应.
2.核裂变能的利用
（1） 核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆.核反应堆中发生的链式反应是可以控制的.
师：核电站工作过程中，能是如何转化的？
生：核能→内能→机械能→电能
（2）如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会引起大量的铀核发生裂变，释放出巨大的核能，发生猛烈的爆炸.原子弹就是根据这个原理制成的.原子弹爆炸时释放的巨大核能产生的高温高压气体向外扩散时所升起的蘑菇状烟云，其上升的高度可达几百米，其破坏力和杀伤力都是十分巨大的.
3.核能利用的优缺点
老师引导学生看书，学生分小组讨论.
教学探究点3 核聚变
1.学生自学讨论聚变，教师进行指导.
2.总结：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. 聚变是获得大量核能的另一重要途径.
师介绍：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.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.
3.自然界中，太阳内部的温度高达1000万摄氏度以上，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，地球上的生物每天都享用着聚变释放出的能量.
【教师结束语】
如何实现可控核聚变，如何利用聚变释放的核能，科学家正在积极地探索.海水中蕴藏着丰富的、可以实现聚变的氚核．科学家预言，通过可控核聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题．愿同学们今后对此做出贡献．
【课后作业】
完成本课时对应练习，并提醒学生预习下一节内容.
自我评价
1.裂变 聚变 解析：原子核在发生裂变或聚变时都要释放出巨大的能量，这就是核能.
2.B 解析：原子核的聚变是有条件的，必须在超高温下才能发生，故A选项错误，B选项正确；在太阳内部，大量的氘核和氚核发生聚变释放出能量，C选项错误；目前人类建立的核电站利用核裂变发电，故D选项错误.
3.A 解析：核反应堆中有厚重的保护层，是为了防止核燃料发出的射线泄漏，故B选项错误；消耗质量很少的核燃料，就能获得很多能量.与火力发电相比，生产同样的电能，核能发电消耗的燃料要少很多，C选项错误；现在核电站的反应堆发生的是裂变反应，不需要在极高温度下进行，D选项错误.
4.如果发生核事故，有核燃料泄漏，这些核燃料具有放射性，会对人体健康造成严重伤害.从这一角度说，核能不是清洁无污染的能源.
物理在线
同学们上网搜索有关“α粒子散射实验”的相关知识，并与同学们交流.
这节课大多数内容只要让学生了解就可以了，部分内容可以加入少量课外知识，但注意不要太多、太深，否则会起反效果.