上册第三章第8-9节核能的利用;能量的转化与守恒

【本讲教育信息】

一、教学内容

核能的利用；能量的转化与守恒

二、考点清单

（一）学习目标：

1、知道原子核的裂变和聚变是获得核能的两种方式

2、了解和平利用核能的方式与进展，了解核能的优点和核能开发可能带来的问题

3、知道各种形式的能可以相互转化，能举出日常生活中能量转化的例子。

4、理解能的转化和守恒定律，能用能量守恒观点分析自然现象。

5、初步了解现实生活中能量的转化与转移有一定的方向性。

（二）重难点分析：

重点：知道原子核的裂变和聚变是获得核能的两种方式；了解核能的优点和核能开发可能带来的问题；能用能量守恒观点分析自然现象。

难点：初步了解现实生活中能量的转化与转移有一定的方向性。

三、全面突破

【知识点1】核能的利用：

（一）裂变和聚变

1、核裂变

——质量较大的原子核在中子轰击下分裂成2个新原子核，并释放出能量的过程。 举例：中子轰击铀235产生核能

链式反应（chain reaction）：如果产生的中子继续轰击其他铀核，就会导致一系列铀核持续裂变。所以中子就像“点燃”核燃料的火柴。

原子弹――根据核裂变的原理制成。属于不可控制的链式反应的结果！

2、核聚变

――2个质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出能量的过程。

举例：氘核和氚核在超高温下聚合成氦核，同时放出大量能量。

由于聚变反应需要在很高的温度下才可发生，所以也叫热核反应。

氢弹——根据核聚变的原理制成。威力比原子弹还大。

（二）核能的和平利用――核电站

如果使原子核的裂变和聚变在可控制的条件下缓慢进行，释放的核能就可有效地利用。 *核电站

――利用原子核裂变时产生的大量热量，使水变成蒸汽，推动汽轮机运转，再带动发电机发电。

我国目前已经运行发电的核电站有位于广东的大亚湾核电站和位于浙江的秦山核电站，还有几座新的核电站正在建设中。

图一：秦山核电站

图二：核电站示意图

在核电站工作过程中，能的转化过程：

核能→内能→机械能→电能

介绍如何控制核裂变的反应速率（如下图）

这是由金属镉制成的控制棒。镉能吸收中子。所以镉棒是用来控制核反应的。当反应进行得太过剧烈时，就插入镉棒来吸收中子，以使反应速度减慢。若想关闭核反应堆，就将镉棒完全插入。

（三）放射线

核变化过程中除了放出大量热量外，同时也会放出许多肉眼无法看见、能量很高的射线 如以下三种：

α射线：带2个单位正电荷，是氦原子核

β射线：带1个单位负电荷，是高速的电子流

γ射线：由电中性的粒子组成。

放射线的益与害：

大剂量的放射线对人畜会造成伤害，但较小的量并加以控制则可以为人类做许多的事，如γ射线可以对机械设备进行探伤；可以使种子变异，培育出新的优良品种；可以利用射线杀死癌细胞，治疗肿瘤等疾病。

【典型例题】

例1. 开发利用核能是解决能源危机的方法之一，如核裂变已应用于核电站发电。核能产生的另一条途径是：在超高温下，使质量较小的原子核结合成质量较大的新核，同时释放出巨大的能量，这一过程称为 。

该途径产生的核能是否可以用来发电，还处于实验阶段，其中的一种实验需要强大的磁

场，而天然磁体无法满足实验要求，科学家尝试利用 周围存在的磁场来达到目的。

解析：这道题以聚变反应作为背景材料，综合考查了电磁学方面的知识点。第一问从题意中很容易判断出是聚变反应（热核反应），第二问要获得强大的磁场，八年级学过，应用通电导体（或电流 电磁铁）周围所产生的磁场可以实现。

答案：热核反应（或聚变反应） 通电导体（或电流 电磁铁）

例2. 热核反应是一种理想能源的原因，描述不正确的是 （ ）

A. 就单位质量来说，热核反应比重核裂变时释放的能量多

B. 对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理

C. 热核反应的核原料在地球上储量丰富

D. 热核反应的实现与约束控制较容易

解析：这一题主要考查热核反应的发展前景，它是未来的一种理想能源。A答案就单位质量来说，热核反应比重核裂变时释放的能量多是正确的，这也是氢弹比原子弹威力大的原因。B答案对环境的放射性污染较裂变轻，且较容易处理是正确的，因为热核反应的产物主要是氦，放射性污染很少。C答案中热核反应的核原料在地球上储量丰富是正确的，它所需要的原料是氘核和氚核，容易得到。D答案热核反应的实现与约束控制较容易是错误的，要实现热核反应需要很高的温度，难以实现，且一旦反应很难加以控制。

答案：D

例3. 下图为田湾核电站发电流程图。在核电站的发电过程中，核能的获取途径及能量转化顺序正确的是（ ）

A. 聚变；核能→内能→化学能→电能

B. 聚变；核能→内能→机械能→电能

C. 裂变；核能→内能→机械能→电能

D. 裂变；核能→内能→化学能→电能

解析：首先从核电站的原理分析是裂变，然后从能量转化顺序分析是核能→内能→机械能→电能，所以选择答案C。

答案：C

例4. 我国“九五”期间已建成投产和已开工兴建的核电站有4座，分别位于浙江、广东、辽宁、江苏等地，这些电站都选址在沿海或岛屿，这主要是为了（ ）

A. 考虑辐射安全 B. 便于核废料处理

C. 便于运输设备 D. 减小可能的核泄漏所造成的影响

解析：这是一道有关核电站安全方面的题，核电站都选址在沿海或岛屿，这主要是为了减小可能的核泄漏所造成的影响，所以选择答案D。

答案：D

【知识点2】能量的转化与守恒：

（一）各种形式的能

下面这段材料中有哪些我们以前学习了的能的形式？

“铃 ”，汤姆被闹钟振动的声音唤醒，迷迷糊糊中他打开床头台灯一看，钟面液晶显示7：00，汤姆马上起床穿上衣服。他打开煤气热水器放出热水刷牙，洗脸，然后把面包

拿到电烤箱里，再冲上一杯牛奶。吃完早餐，汤姆匆匆忙忙地拿起书包，骑上自行车去学校了。

我们已学习了 能， 能， 能， 能， 能。

（二）能的转化和守恒定律

大量事实告诉我们：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。而在转化和转移的过程中，能的总量保持不变。

这就是能量转化和守恒定律，它是自然界最普遍、最重要的基本定律之一。无论是机械运动，还是生命运动；无论是宇宙天体，还是微观粒子，都遵循这个定律。

我国有句谚语“要使马儿跑得快，又要马儿不吃草”比喻现实生活中不可能的事，现在用能量转化和守恒定律分析，可知其中是有很强的科学哲理的。

永动机为什么不能制造？

因为它违背了能量转化和守恒定律。

（三）能量的转移和转化的方向性

“永动机”不可能成功的事实告诉我们，违反能量的转化和守恒定律的事件是不可能发生的。那遵循能量的转化和守恒定律的事件是否一定会发生呢？

分析：

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