物理下18公開課獲獎?wù)n件

第2節(jié)核能第1頁教學(xué)目旳1.理解原子、原子核構(gòu)造。2.懂得核能長處和也許帶來問題，理解我國和世界核能運用新進展。3.理解核裂變、核聚變。第2頁核能我們懂得，分子是由原子構(gòu)成，原子中心是原子核，原子核周圍有一定數(shù)目旳電子在核外運動。深入研究表明，原子核尚有如下圖所示更精細內(nèi)部構(gòu)造：原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成，質(zhì)子帶正電荷，其電荷量跟電子電荷量相等，中子不帶電；質(zhì)子質(zhì)量大概是電子1836倍，質(zhì)子和中子質(zhì)量幾乎相似。質(zhì)子和中子構(gòu)成非常小原子核，就像幾顆豆粒擠在原子這個大廣場中央。質(zhì)子、中子依托強大核力緊密地結(jié)合在一起，因此原子核十分牢固，要使它們分裂或結(jié)合是極其困難。不過，一旦質(zhì)量較大原子核發(fā)生分裂或者質(zhì)量較小原子核互相結(jié)合，就有也許釋放出驚人能量，這就是核能（nuclearenergy）。第3頁原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成，周圍有電子第4頁裂變1934年至1938年，科學(xué)家曾先后用中子轟擊質(zhì)量比較大鈾235原子核，使其發(fā)生裂變，變成兩個質(zhì)量中等大小原子核，同步釋放出巨大能量。1kg鈾所有裂變，釋放能量超過2000t煤完全燃燒時釋放能量。用中子轟擊鈾核，鈾核才能發(fā)生裂變，放出能量。這就好比用火柴點燃木材，木材才能燃燒。假如外界中子停止轟擊，裂變也就停止了。那么，怎樣才能使裂變繼續(xù)下去呢？第5頁第6頁想想議議將火柴搭成下圖所示構(gòu)造，想像你在點燃第一根火柴后，會發(fā)生什么狀況。第7頁用中子轟擊鈾235原子核，鈾核分裂時釋放出核能，同步還會產(chǎn)生幾種新中子，這些中子又會轟擊其他鈾核……于是就導(dǎo)致一系列鈾核持續(xù)裂變，并釋放出大量核能（下圖）。這就是裂變中鏈式反應(yīng)。鏈式反應(yīng)示意圖第8頁第9頁核電站運用核能發(fā)電，它關(guān)鍵設(shè)備是反應(yīng)堆。核電站運用反應(yīng)堆產(chǎn)生內(nèi)能，通過蒸汽輪機做功，帶動發(fā)電機發(fā)電。1942年人類運用核反應(yīng)堆第一次實現(xiàn)了可控制鈾核裂變。當(dāng)時核反應(yīng)堆功率非常小，大概需要260座這樣反應(yīng)堆才能點亮一只40W燈泡。然而，這是人類運用核能關(guān)鍵一步。今天，全世界已經(jīng)建成了幾百座核電站，核電發(fā)電量靠近全球發(fā)電量1/5。核反應(yīng)堆中發(fā)生鏈式反應(yīng)，是可以控制。鏈式反應(yīng)假如不加控制，大量原子核就會在一瞬間發(fā)生裂變，釋放出極大能量。原子彈爆炸時發(fā)生鏈式反應(yīng)，是不加控制。在人類實現(xiàn)可控核裂變大概3年后，即1945年，運用不加控制核裂變制造消滅性武器——原子彈爆炸了。第10頁核電站中反應(yīng)堆第11頁聚變假如將某些質(zhì)量很小原子核，例如氘核（由一種質(zhì)子和一種中子構(gòu)成）與氚核（由一種質(zhì)子和兩個中子構(gòu)成），在超高溫下結(jié)合成新原子核——氦核，也會釋放出巨大核能（下圖），這就是聚變，有時把聚變也稱為熱核反應(yīng)。氘核、氚核都屬于氫核一種。大量氫核聚變，可以在瞬間釋放出驚人能量。氫彈運用就是聚變在瞬間釋放能量怎樣實現(xiàn)可控聚變，怎樣運用可控聚變釋放核能，科學(xué)家正在積極地探索著。海水中蘊藏著豐富、可以實現(xiàn)聚變氘核。科學(xué)家預(yù)言，通過可控聚變來運用核能，有望徹底處理人類能源問題。第12頁氚核、氘核在超高溫下聚合成氦核，釋放出核能。第13頁日本福島第一核電站爆炸第14頁1.原子、原子核、電子、中子、質(zhì)子，它們之間有什么關(guān)系？哪些是不帶電？哪些是帶電？帶是哪種電？

2.原子和原子核尺寸究竟有多大？研究表明，若把它們都當(dāng)作一種球體，原子半徑數(shù)量級為10?10m，原子核半徑數(shù)量級為10?15m。打個比方，假如原子大小跟北京奧運會“鳥巢”體育場同樣大，那么原子核該有多大？是相稱于籃球、壘球、乒乓球？或者是蠶豆、還是綠豆？動手動腦學(xué)物理原子由原子核和電子構(gòu)成，原子核又是由質(zhì)子和中子構(gòu)成，中子是不帶電，質(zhì)子帶正