浙教版科學(xué)九年級(jí)下冊《能源的開發(fā)和利用》教案

1、最新浙教版科學(xué)九年級(jí)下冊能源的開發(fā)和利用教案第二節(jié) 原子核的組成（1） 教學(xué)目的1. 常識(shí)性了解射線的應(yīng)用 ,強(qiáng)射線對人體的危害及防護(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。（2） 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）（3） 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

2、原子彈。播放錄像：我國第一顆原子彈爆炸的實(shí)況。教師：這是我國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 , 完成了其他國家要十幾年或幾十年才能做完的工作。播放錄像：我國第一顆氫彈試爆實(shí)況。這是我國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?。我們知道化學(xué)能是在原子發(fā)生變化

3、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

4、還有結(jié)構(gòu), 原子核由比它更小的粒子組成?？梢娙祟悓陀^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：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)、針(Po)、鐳(Ra )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

5、射性現(xiàn)象中放出的射線若是帶電的 , 射線在磁場中將像通電導(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

6、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a射線根據(jù)射線的偏轉(zhuǎn)方向和磁場方向的關(guān)系可以確定, 偏轉(zhuǎn)較小的一束由帶正電荷的粒子組成，我們把它叫做a射線，a射線由帶正電的 a粒子組成?？茖W(xué)家們研究發(fā)現(xiàn)每 個(gè)a粒子帶的正電荷是電子電荷的 2彳t, a粒子質(zhì)量大約等于氮原子的質(zhì)量。進(jìn)一 步研究表明a粒子就是氯原子核。板書：a射線的實(shí)質(zhì)就是高速運(yùn)動(dòng)的氮核流由于a粒子的質(zhì)量較大，所以a射線的穿透本領(lǐng)最小，我們用一張厚紙就能把它擋 住。0射線與a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0射線。研究發(fā)現(xiàn) 0射線由帶負(fù)電的粒子(0粒子)組成。進(jìn)一步研究表明0粒子就是電子。板書：0射

7、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，0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。丫射線中間不發(fā)生偏轉(zhuǎn)的那束射線叫做丫射線，研究表明，丫射線的實(shí)質(zhì)是一種波長極短的電磁波 , 它不帶電 , 是中性的。板書：丫射線是一種電磁波丫射線的穿透本領(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) 丫射線的應(yīng)用和防護(hù)由于丫射線穿透性極強(qiáng)，照到動(dòng)、植物上還能對細(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

8、查的，可靠性差，又浪費(fèi)材料，現(xiàn)改用丫射線來探查，準(zhǔn)確 度高，又不損耗材料；在農(nóng)業(yè)上用 丫射線來適當(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)上還可用丫射線作"放療"，醫(yī)治惡性腫瘤。事物總是一分為二的，丫射線能殺死癌細(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, 以免對水源、空氣和工作場所造成污染。(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

9、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。現(xiàn)在我們只是粗淺地、簡單地介紹原子核內(nèi)部的基本組成情況。英國物理學(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。

10、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)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

11、, 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0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。返回頁首第三節(jié)核能（1） 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. 介紹我國科學(xué)家的成就 , 進(jìn)行愛國主義教育。（2） 教具鈾核裂變、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)以及原子彈、氫彈爆炸后產(chǎn)生的蘑菇云掛圖 , 我國試爆第一顆原子彈、氫彈的錄像資料及播放設(shè)備。（3） 教學(xué)過程1. 引入新課教師：科學(xué)家們在天然放射性現(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

12、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a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

13、 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2.5 X 106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

14、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

15、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)家們在對核反應(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)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

16、 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。我國物理學(xué)家在核物理的研究方面也取得了重大成就。早在 強(qiáng)和何澤慧在法國學(xué)習(xí)和工作期間與法國兩個(gè)研究生一起40 年代 , 物理學(xué)家錢三 , 第一次發(fā)現(xiàn)了鈾核裂變的三分裂和四分裂

17、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的第一顆原子彈（ 播放我國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, 還替外國發(fā)射衛(wèi)星 , 信譽(yù)很高。當(dāng)然我國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)非常吸引人的課題。目前世界上不少國家都在