安徽省阜陽九中九年級(jí)物理全冊(cè)《能源的開發(fā)和利用》教案 新人教版

1、安徽省阜陽九中九年級(jí)物理全冊(cè)能源的開發(fā)和利用教案 新人教版(一)教學(xué)目的 1.常識(shí)性了解射線的應(yīng)用，強(qiáng)射線對(duì)人體的危害及防護(hù)。 2.常識(shí)性了解原子核的組成。 3.進(jìn)行物理學(xué)研究方法的啟蒙教育。(二)教具 錄像機(jī)，監(jiān)視器，原子彈和氫彈爆炸的錄像剪輯。(若沒有上述器材可用原子彈、氫彈爆炸的掛圖代替)(三)教學(xué)過程 1.引入新課 教師：為了打破核壟斷，抵制核訛詐，我國(guó)科技工作者自力更生、發(fā)奮圖強(qiáng)，從1961年起自己進(jìn)行核武器的研制，在黨中央的親切關(guān)懷下，全國(guó)一盤棋，用了短短4年時(shí)間就完成了研制工作，并于1964年10月16日成功地爆炸了第一顆原子彈。 播放錄像：我國(guó)第一顆原子彈爆炸的實(shí)況。 教師：這

2、是我國(guó)第一顆原子彈試爆的實(shí)況，其威力超過了第二次世界大戰(zhàn)期間美國(guó)在日本廣島上空爆炸的原子彈。緊接著于1967年6月17日又成功地爆炸了第一顆氫彈，完成了其他國(guó)家要十幾年或幾十年才能做完的工作。 播放錄像：我國(guó)第一顆氫彈試爆實(shí)況。 這是我國(guó)試爆第一顆氫彈的情況，與原子彈相比，氫彈所用的燃料更少，而威力則比原子彈大很多。 (若沒有錄像設(shè)備，就出示掛圖，指著原子彈爆炸后形成的蘑菇云問學(xué)生：你們知道這是什么嗎？然后教師再介紹上述情況) 原子彈和氫彈為什么會(huì)具有這么大的威力呢？因?yàn)樗鼈兌祭昧撕四堋Ｎ覀冎阑瘜W(xué)能是在原子發(fā)生變化時(shí)放出的能量，而核能是在原子核發(fā)生變化時(shí)放出的能量。為了了解核能，先要知道原

3、子核的組成情況。 2.進(jìn)行新課 板書課題：第二節(jié) 原子核的組成 (1)電子的發(fā)現(xiàn)和放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn) 教師：我們已經(jīng)學(xué)過，物質(zhì)是由分子、原子構(gòu)成的，原子已經(jīng)是很小很小的微粒了，其直徑只有10-10米，所以在十九世紀(jì)以前，人們一直認(rèn)為原子是不可再分的中性粒子。1897年英國(guó)物理學(xué)家湯姆生在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子，而電子比原子小得多，因而人們才認(rèn)識(shí)到原子內(nèi)部還有結(jié)構(gòu)。 板書：電子的發(fā)現(xiàn)把人們帶入了原子內(nèi)部的世界 在同一時(shí)期人們還發(fā)現(xiàn)了天然放射現(xiàn)象，對(duì)放射性現(xiàn)象的進(jìn)一步研究，人們認(rèn)識(shí)到原子核內(nèi)部還有結(jié)構(gòu)，原子核由比它更小的粒子組成。可見人類對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)是沒有止盡的。我們先來學(xué)習(xí)放射性現(xiàn)象。 板書

4、：放射性現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)把人們帶入了原子核內(nèi)部的世界 (2)放射性現(xiàn)象 什么是放射性現(xiàn)象？ 教師邊寫邊說：像鈾(U)、釙(Po)、鐳(R)等元素能自發(fā)地放出一些人眼看不見的、能穿透黑紙使照相底片感光的射線，這種現(xiàn)象叫放射性現(xiàn)象。這些元素叫放射性元素。 射線究竟是什么？ 教師：在放射性現(xiàn)象中放出的射線是什么東西呢？它們除了能穿透黑紙使照相底片感光的性質(zhì)以外，還有些什么性質(zhì)？比如：這些射線帶不帶電呢？為了了解它們的性質(zhì)，還得通過實(shí)驗(yàn)。 教師：我們做什么樣的實(shí)驗(yàn)，才能判斷它們帶不帶電呢？(放射性現(xiàn)象中放出的射線若是帶電的，射線在磁場(chǎng)中將像通電導(dǎo)體那樣發(fā)生偏轉(zhuǎn)，由偏轉(zhuǎn)的方向和磁體的N、S極位置還可判斷射線帶

5、的是什么電。) 教師：我們利用已經(jīng)掌握的知識(shí)可以去探索還不知道的現(xiàn)象和規(guī)律，最基本的研究方法是通過實(shí)驗(yàn)。把放射性元素裝在一個(gè)壁很厚的鉛盒里(射線穿不透)，在盒壁上有一個(gè)小孔，放射線可由此孔射出，然后把它們放到兩個(gè)很強(qiáng)的磁極之間，再用照相底片把射線的軌道記錄下來。從照相底片上看到，放射線分成了三束，其中兩束向相反方向偏轉(zhuǎn)，說明這兩束射線帶異種電荷；中間一束偏轉(zhuǎn)，說明它不帶電，是中性的。 這三種射線有哪些性質(zhì)呢？它們的實(shí)質(zhì)是什么呢？ 板書：射線由兩種帶異種電荷的粒子和一種不帶電的中性粒子組成 (3)三種射線 射線 根據(jù)射線的偏轉(zhuǎn)方向和磁場(chǎng)方向的關(guān)系可以確定，偏轉(zhuǎn)較小的一束由帶正電荷的粒子組成，我們

6、把它叫做射線，射線由帶正電的粒子組成?？茖W(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)每個(gè)粒子帶的正電荷是電子電荷的2倍，粒子質(zhì)量大約等于氦原子的質(zhì)量。進(jìn)一步研究表明粒子就是氦原子核。 板書：射線的實(shí)質(zhì)就是高速運(yùn)動(dòng)的氦核流 由于粒子的質(zhì)量較大，所以射線的穿透本領(lǐng)最小，我們用一張厚紙就能把它擋住。 射線 與射線偏轉(zhuǎn)方向相反的那束射線帶負(fù)電荷，我們把它叫做射線。研究發(fā)現(xiàn)射線由帶負(fù)電的粒子(粒子)組成。進(jìn)一步研究表明粒子就是電子。 板書：射線的實(shí)質(zhì)就是高速運(yùn)動(dòng)的電子流 實(shí)驗(yàn)還表明，射線的穿透本領(lǐng)較強(qiáng)，很容易穿透黑紙，還能穿透幾厘米厚的鋁板。 射線 中間不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的那束射線叫做射線，研究表明，射線的實(shí)質(zhì)是一種波長(zhǎng)極短的電磁波，它不帶

7、電，是中性的。 板書：射線是一種電磁波 射線的穿透本領(lǐng)極強(qiáng)，一般薄金屬板都擋不住它，它能穿透水泥墻和幾厘米厚的鉛板。 (4)射線的應(yīng)用和防護(hù) 由于射線穿透性極強(qiáng)，照到動(dòng)、植物上還能對(duì)細(xì)胞發(fā)生生物化學(xué)作用，因此在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)上都有重要應(yīng)用。在工業(yè)上可用它作金屬探傷，或檢查金屬板的厚度。例如，飛機(jī)、火車、輪船上的主軸是用鋼材鍛壓而成的，里面有沒有砂眼或裂縫呢？以前是用破壞法抽樣檢查的，可靠性差，又浪費(fèi)材料，現(xiàn)改用射線來探查，準(zhǔn)確度高，又不損耗材料；在農(nóng)業(yè)上用射線來適當(dāng)照射種子，能使農(nóng)作物增產(chǎn)，還能增強(qiáng)某些作物的抗病能力，改良農(nóng)作物的品質(zhì)；在醫(yī)學(xué)上還可用射線作放療，醫(yī)治惡性腫瘤。 事物總是一分為

8、二的，射線能殺死癌細(xì)胞，也能殺死正常細(xì)胞，或使正常細(xì)胞癌變，因此在使用放射性元素時(shí)，要注意射線的防護(hù)，要防止放射性物質(zhì)泄漏，以免對(duì)水源、空氣和工作場(chǎng)所造成污染。 (5)原子核的組成 深入研究表明，放射性現(xiàn)象中放出的三種射線都是從放射性元素的原子核內(nèi)釋放出來的，這表明原子核也有內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 原子核內(nèi)究竟還有什么結(jié)構(gòu)？原子核又是由什么粒子組成的呢？這是個(gè)很復(fù)雜的問題，直到目前原子核內(nèi)部的細(xì)微組成情況仍是科學(xué)研究的尖端項(xiàng)目之一?，F(xiàn)在我們只是粗淺地、簡(jiǎn)單地介紹原子核內(nèi)部的基本組成情況。 英國(guó)物理學(xué)家盧瑟福在1919年做核反應(yīng)時(shí)發(fā)現(xiàn)了質(zhì)子，經(jīng)過研究證明，質(zhì)子帶正電荷，其電量和一個(gè)電子的電量相同，它的質(zhì)量等

9、于一個(gè)電子質(zhì)量的1836倍。進(jìn)一步研究表明，質(zhì)子的性質(zhì)和氫原子核的性質(zhì)完全相同，所以質(zhì)子就是氫原子核。 1932年英國(guó)物理學(xué)家查德威克又發(fā)現(xiàn)了中子，通過研究證明中子的質(zhì)量和質(zhì)子的質(zhì)量基本相同，但是不帶電，是中性粒子。在對(duì)各種原子核進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子和電子是組成原子核的兩種基本粒子。 板書：原子核是由質(zhì)子和中子組成的 現(xiàn)在我們已經(jīng)知道：氫原子核(H)最簡(jiǎn)單，它就是一個(gè)質(zhì)子，核外有一個(gè)電子繞著它轉(zhuǎn)；氦原子核(He)是由2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子組成的，核外有2個(gè)電子繞著它轉(zhuǎn)；鋰原子核(Li)是由3個(gè)質(zhì)子和4個(gè)中子組成的，核外有3個(gè)電子分兩層繞著它轉(zhuǎn)；鈹原子核(Be)由4個(gè)質(zhì)子和5個(gè)中子組成，核外有4個(gè)

10、電子分兩層繞著它轉(zhuǎn)同學(xué)們可以發(fā)現(xiàn)一個(gè)規(guī)律： 板書：各種原子核內(nèi)質(zhì)子的個(gè)數(shù)(核的電荷數(shù))和核外電子的個(gè)數(shù)都相同，它也等于該種元素在元素周期表中的原子序數(shù)；原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的總數(shù)叫做核的質(zhì)量數(shù)，它等于該元素原子量的整數(shù)部分。 在某種核反應(yīng)中，一個(gè)中子變成一個(gè)電子和一個(gè)質(zhì)子。這就是原子核內(nèi)沒有電子，又會(huì)放出電子，產(chǎn)生射線的原因。 3.小結(jié)(略) 4.布置作業(yè) 閱讀課本，了解放射性現(xiàn)象和原子核組成的基本情況。第三節(jié) 核能(一)教學(xué)目的 1.常識(shí)性了解核能和釋放核能的兩條途徑裂變和聚變。 2.進(jìn)行物理學(xué)研究方法的啟蒙教育。 3.介紹我國(guó)科學(xué)家的成就，進(jìn)行愛國(guó)主義教育。(二)教具 鈾核裂變、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)以及

11、原子彈、氫彈爆炸后產(chǎn)生的蘑菇云掛圖，我國(guó)試爆第一顆原子彈、氫彈的錄像資料及播放設(shè)備。(三)教學(xué)過程 1.引入新課 教師：科學(xué)家們?cè)谔烊环派湫袁F(xiàn)象的研究中，發(fā)現(xiàn)了極其微小的原子核內(nèi)部還有結(jié)構(gòu)，原子核也是可以變化的。為了研究原子核內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，物理學(xué)家們嘗試用粒子去轟擊原子核，最初是用粒子去轟擊，后來又用質(zhì)子、中子去轟擊，發(fā)現(xiàn)都能引起原子核的變化核反應(yīng)，而且發(fā)現(xiàn)在某些核反應(yīng)過程中能釋放出大量能量。由于原子核的變化而釋放的巨大能量，我們把它叫做核能。 2.進(jìn)行新課 板書：第三節(jié) 核能 (1)什么叫核能？ 板書：由于原子核的變化而釋放的巨大能量叫做核能，也叫原子能。 (2)釋放核能的兩條途徑 教師：經(jīng)過

12、科學(xué)家們的大量實(shí)驗(yàn)研究和理論分析，發(fā)現(xiàn)釋放核能可以有重核的裂變和輕核的聚變兩條途徑。 重核的裂變 教師結(jié)合課本 圖14-6或掛圖講解：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，用中子去轟擊質(zhì)量數(shù)為235的鈾，鈾核會(huì)分裂成大小相差不大的兩部分，這種現(xiàn)象叫做裂變。 裂變后的產(chǎn)物以很大的速度向相反方向飛開，與周圍的物體分子碰撞，使分子動(dòng)能增加，核能轉(zhuǎn)化成周圍物體的內(nèi)能。實(shí)驗(yàn)表明，裂變時(shí)釋放的核能十分巨大，1千克鈾-235中的鈾核如果全部發(fā)生裂變，釋放出的核能相當(dāng)于2500噸標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒時(shí)放出的能量，是同樣質(zhì)量煤燃料時(shí)放出能量的2.5106倍。 從圖中看到，鈾-235只有在中子的轟擊下才能發(fā)生裂變，放出核能，那么是不是要不斷地

13、從外界提供中子，才能維持鈾核的不斷裂變呢？科學(xué)家們從實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，(指著鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的掛圖講解)鈾-235核在受到中子的轟擊后，裂變成2個(gè)差不多大小的新粒子的同時(shí)，還釋放出23個(gè)新中子，這23個(gè)中子又去轟擊其它鈾235核，引起23個(gè)新鈾核裂變，又各放出23個(gè)中子，這些中子又去轟擊更多的軸核發(fā)生裂變隨著一個(gè)軸核裂變的發(fā)生，會(huì)引起越來越多的鈾核發(fā)生裂變。這樣，裂變就不斷地自行持續(xù)下去，這種現(xiàn)象叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。 如果對(duì)裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，在極短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)引起大量的鈾核發(fā)生裂變，在極短的時(shí)間內(nèi)就會(huì)釋放出巨大的核能，發(fā)生猛烈的爆炸。原子彈就是根據(jù)這個(gè)原理制成的。(指著原子彈爆炸后升起的蘑菇云掛圖)這就是原

14、子彈爆炸時(shí)釋放的巨大核能產(chǎn)生的高溫高壓氣體向外擴(kuò)散時(shí)所升起的蘑菇狀煙云，其上升的高度可達(dá)幾百米，其破壞力和殺傷力都是十分巨大的。 但是如果我們能夠控制裂變式反應(yīng)的速度，使核能緩慢地、平穩(wěn)地釋放出來，就能夠代替化石燃料，進(jìn)行和平利用。能夠緩慢地、平穩(wěn)地釋放裂變產(chǎn)生的核裂變的裝置叫做核反應(yīng)堆。人們已經(jīng)成功地生產(chǎn)出各種規(guī)格的核反應(yīng)維，它是核潛艇、核動(dòng)力破冰船、核電站等設(shè)施的核心部件。 輕核的聚變 教師結(jié)合課本圖14-9講解(教師可邊講邊在黑板上畫此圖)： 科學(xué)家們?cè)趯?duì)核反應(yīng)的研究中還發(fā)現(xiàn)，兩個(gè)較輕的原子核結(jié)合成一個(gè)較重的原子核時(shí)，也能釋放出核能，這種現(xiàn)象叫做聚變。 由于聚變必須在極高的溫度和壓強(qiáng)下進(jìn)

15、行，所以也叫熱核反應(yīng)。例如把一個(gè)氘核(質(zhì)量數(shù)為2的氫核)和一個(gè)氚核(質(zhì)量數(shù)為3的氫核)在高溫、高壓的環(huán)境下結(jié)合成一個(gè)氦核時(shí)，就會(huì)釋放出核能。氫彈就是利用這個(gè)原理制成的。氫彈的威力比原子彈要大得多，(指著氫彈爆炸后升起的蘑菇云掛圖說)這是氫彈爆炸后升起的蘑菇云，比原子彈的威力要大幾十倍。我們最熟悉的太陽內(nèi)部就在不斷地進(jìn)行著大規(guī)模的核聚變反應(yīng)，由此釋放出的巨大核能以電磁波的形式從太陽輻射出來，地球上的人類自古以來，每天都享用著這種聚變釋放出的核能。 我國(guó)物理學(xué)家在核物理的研究方面也取得了重大成就。早在40年代，物理學(xué)家錢三強(qiáng)和何澤慧在法國(guó)學(xué)習(xí)和工作期間與法國(guó)兩個(gè)研究生一起，第一次發(fā)現(xiàn)了鈾核裂變的三

16、分裂和四分裂現(xiàn)象。解放后從1960年開始，王淦昌等一批優(yōu)秀的物理學(xué)家和其他人員，在西北高原的實(shí)驗(yàn)室里，在荒無人煙的沙漠試驗(yàn)場(chǎng)中奮發(fā)圖強(qiáng)、艱苦奮斗，經(jīng)過4年的艱辛工作，于1964年10月16日成功地爆炸了我國(guó)的第一顆原子彈(播放我國(guó)第一顆原子彈試爆的的錄像資料)，其研制速度之快，效率之高是世界上第一流的，現(xiàn)在我們的運(yùn)載工具-火箭技術(shù)也已相當(dāng)成熟了，不但給自己發(fā)射衛(wèi)星，還替外國(guó)發(fā)射衛(wèi)星，信譽(yù)很高。當(dāng)然我國(guó)研制核武器只是為了打破核壟斷，抑制核訛詐，最終能夠消滅核武器。 人們現(xiàn)在還不能像控制裂變那樣有效地、隨心所欲地控制聚變反應(yīng)，和平利用聚變釋放的核能，但是由于核聚變可以釋放比裂變更大的核能，而且不像裂變那樣會(huì)產(chǎn)生較大的放射性污染，其原料氘和氚等又比鈾豐富得多，因此控制聚變反應(yīng)是一個(gè)非常吸引人的