高中物理：4.4 核能的利用与环境保护 教案(鲁科版选修3-5)
高中物理 第4章 核能 4.3 核聚变 4.4 核能的利用与环境保护教案 鲁科版选修3-5
第3节核聚变第4节核能的利用与环境保护●课标要求1．了解聚变反应的特点及其条件．2．了解可控热核反应及其研究和发展，知道核电站的工作模式．3．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量，如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景．●教学地位轻核的聚变也是核能释放的一条途径，聚变反应中，平均每个核子放出的结合能要比裂变中平均每个核子释放的能量大得多．但要让学生知道聚变反应要求条件很高,科学家正在研究和实验可控热核反应的装置．同时还要让学生了解热核反应在宇宙中是很普遍的,如太阳和许多恒星内部就进行着激烈的热核反应，但自然界中的热核反应不是人为控制的，我国在可控热核反应方面的实验处于世界前列．有关核反应及核电站的内容学生初中已学过,教学中最好指导学生阅读有关核反应堆和增殖反应堆的内容，同时让学生树立一种观念,要一分为二的看清事物，核能可以造福人类，但也潜伏着对人类的危害和对环境的破坏作用.●新课导入建议问题导入大海航行靠舵手，万物生长靠太阳．没有太阳，地球上就不可能有姿态万千的生命现象，当然也不会孕育出作为智能生物的人类．太阳是靠什么为地球生命提供巨大的能量呢?●教学流程设计错误!⇒错误!⇒错误!⇒错误!⇓步骤7：指导学生完成【当堂双基达标】，验证学习情况⇒错误!⇐错误!⇐错误!⇓步骤8：先由学生自己总结本节的主要知识，教师点评,安排学生课下完成【课后知能检测】危害及其防护措施。
轻核聚变及可控热核聚变反应1.（1)轻核聚变采用轻核聚合成较重核引起结合能变化的方式可获得核能．这样的核反应称为轻核聚变．(2)太阳内部核聚变的反应方程错误!H＋错误!H→错误!He＋错误!n。
（3）核子聚变的条件要使核子发生聚变，必须使核子接近核力能发生作用的范围．(4)物质第四态—-等离子态高温等离子体的密度及维持时间达到一定值时才能实现聚变．(5）约束等离子体的三种方式：引力约束、磁约束、惯性约束．2．思考判断(1)太阳中发生的是可控热核聚变反应．(×）（2)轻核发生聚变反应不需要条件．(×)（3）轻核发生聚变反应核子必须接近到核力发生作用的范围．（√）3．探究交流为什么制造氢弹必须要具有制造原子弹的能力？【提示】氢弹爆炸是热核反应，需要达到几百万摄氏度的高温才能进行，只有利用原子弹爆炸时的高温高压,才能使氢弹中的聚变材料达到热核反应的条件，故只有具备了制造原子弹能力的国家才能制造氢弹。
高中物理选修3-5教学设计 4.4 核能利用与环境保护 教案
4.4核能利用与环境保护（一）知识与技能1.知道什么是核反应堆。
了解常用裂变反应堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。
2．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。
（二）过程与方法通过让学生自己阅读课本，培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力（三）情感、态度与价值观1．通过学习，使学生进一步认识导科学技术的重要性，更加热爱科学、勇于献身科学。
2．认识核能的和平利用能为人类造福，但若用于战争目的将给人类带来灾难，希望同学们努力学习，为人类早日和平利用核聚变能而作出自己的努力。
教学方法:教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。
课时安排:1 课时教学过程（一）引入新课教师：1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。
从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，我国仅用了两年零八个月。
前苏联用了四年，美国用了7年。
学生：学生认真仔细地听课点评：通过介绍我国第一氢弹爆炸，激发同学们的爱国热情。
（二）进行新课1、核电站核核反应堆各组成部分在核反应中起什么作用？铀棒由浓缩铀制成，作为核燃料。
控制棒由镉做成，用来控制反应速度。
减速剂由石墨、重水或普通水（有时叫轻水）做成，用来跟快中子碰撞，使快中子能量减少，变成慢中子，以便让U235俘获。
冷却剂由水或液态的金属钠等流体做成，在反应堆内外循环流动，把反应堆内的热量传输出，确保反应堆的安全。
学生回答：水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，防止核辐射。
核能发电的优点、缺点？优点：①污染小；②可采储量大；③比较经济。
缺点：①一旦核泄漏会造成严重的核污染；②核废料处理困难。
点评：学生用自己的语言叙述，基本正确即可。
补充：了解常用裂变反应堆的类型：秦山二期、大亚湾二期是压水堆，秦山三期是沸水堆。
教学体会本节课虽然教学要求不高，但却是开展中学科技教育活动的生动内容。
然而课本的编写，却限于篇幅等因素的影响，存在正如爱因斯坦所说的问题：“科学结论几乎是以完成的形式出现在读者面前，读者学生体验不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程也很难达到清楚地解释全部过程。
高中物理第4章核能4.4核能的利用与环境保护教案鲁科版选修3-5(new)
4.4 核能的利用与环境保护三维教学目标1、知识与技能(1）知道什么是核反应，会写出人工转变方程;(2）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点;（3)了解放射性在生产和科学领域的应用；（4)知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识.2、过程与方法:渗透和安全地开发利用自然资源的教育.3、情感、态度与价值观：培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力.教学重点:人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。
教学难点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具:（1）挂图，实验器材模型，课件等；(2)多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。
(一）引入新课前面已经学习了核反应的一种形式:衰变。
本节课我们要学习核反应的另一种形式：人工转变以及人工转变产生的放射性同位素的应用和核辐射的防护.(二）进行新课1、核反应:原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程叫核反应。
在核反应中质量数守恒、电荷数守恒.人工转变核反应方程:H O He N 1117842147+→+ n C He Be 101264294+→+ 例如：写出下列原子核人工转变的核反应方程.（1）1123Na 俘获1个α粒子后放出1个质子（2)1327Al 俘获1个α粒子后放出1个中子(3)816O 俘获1个中子后放出1个质子（4)1430Si 俘获1个质子后放出1个中子理解并记住核反应方程，通过方程理解核反应中遵循的规律。
2、人工放射性同位素（1）放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。
放射性同位素有天然和人造两种,它们的化学性质相同.（2）人工放射性同位素Al He P （3）人工放射性同位素的优点:放射强度容易控制；形状容易控制;半衰期短，废料容易处理.（4）凡是用到射线时，都用人造放射性同位素。
核能的利用与环境保护教案
核能的利用与环境保护教案一、教学目标：1.知道核能的利用方式和原理。
2.了解核能利用对环境的影响。
3.探讨如何合理利用核能保护环境。
二、教学内容：1.核能及其利用方式a.核能的定义和分类b.核能的利用方式：核裂变和核融合c.核能利用的过程和原理2.核能利用对环境的影响a.核能发电的优点和缺点b.核能废物的处理与储存c.核事故对环境的影响3.合理利用核能保护环境a.探讨核能发电的技术创新和改进b.探讨核能与可再生能源的结合c.强调核能发展必须符合环保要求三、教学过程：1.导入（10分钟）通过提问方式引导学生回顾上节课所学内容，引发对核能的思考和兴趣。
2.核能及其利用方式（20分钟）a.通过教师讲解的方式，介绍核能的定义、分类和利用方式。
b.结合实例和图片，生动形象地说明核裂变和核融合的原理和应用。
3.核能利用对环境的影响（30分钟）a.分小组讨论，学生思考核能发电的优点和缺点，并总结出相关观点。
b.教师组织学生展示讨论结果，并讲解核能废物处理与储存的现状和挑战。
c.通过案例分析和视频资料，让学生认识核事故对环境的严重影响。
4.合理利用核能保护环境（30分钟）a.学生就如何推动核能发电技术创新和改进进行小组讨论，并汇报结果。
b.探讨如何将核能与可再生能源相结合，实现更可持续的能源利用。
c.强调核能的发展必须符合环保要求，鼓励学生提出自己的创新观点。
5.活动总结及延伸（10分钟）教师对本节课的内容进行总结，回答学生提问，并展示与核能相关的研究成果和国际合作的现状。
四、教学资源：1.图片和案例分析2.视频资料3.讽数据和研究成果展示五、教学评估：1.课堂小组讨论结果的汇报评估2.学生对于核能利用与环境保护的思考和观点表达的评估3.答题评估：根据课堂学习和讨论内容出一份相关问题的问答题。
六、教学延伸：1.带领学生进行实地考察，参观核电站或核能研究实验室。
2.安排学生自主阅读相关科普书籍或研究报告，撰写小论文或举行研讨会。
2024年高中物理第4章第34节核聚变核能的利用与环境保护学案鲁科版选修3_5
核聚变 核能的利用与环境爱护1.轻核聚合成较重的核引起结合能改变，获得核能 的反应叫聚变。
2．约束核聚变材料的方法：引力约束、磁约束和 惯性约束。
3．原子弹是一种没有减速剂、不加限制的爆炸性 链式反应装置。
氢弹是一种靠惯性约束、不需人 工限制而实现聚变的反应装置。
1．轻核聚变轻核聚合成较重核而释放核能的过程。
2．常见的聚变方程(1)一个氘核和一个氚核结合成一个氦核：21H ＋31H ―→42He ＋10n这个核反应可释放17.51 MeV 的能量，平均每个核子释放3.5 MeV 的能量。
(2)21H ＋21H ―→31H ＋11H ＋4.00 MeV 3．轻核聚变的反应条件 核间距接近10－15m ，核力发生作用的距离内。
4．约束核聚变材料的方法 引力约束、磁约束和惯性约束。
5．核电站：将反应堆释放的核能转化为电能的发电厂。
工作流程：将反应堆释放的核能转化为蒸汽的内能，再利用蒸汽驱动汽轮机发电转化为电能。
燃料：反应堆以23592U 为燃料。
6．核武器：原子弹和氢弹是众所周知的两种核武器。
7．核能的优势(1)核能发电比燃煤发电的成本低。
(2)核电站对环境污染比燃煤发电小得多。
8．核能利用存在的危害(1)核废料的高辐射性。
(2)放射性物质泄漏，产生核污染。
(3)核武器威力巨大，不仅能摧毁生命，而且会使生态环境受到严峻破坏。
1．自主思索——判一判(1)太阳中发生的是可控热核聚变反应。
(×)(2)轻核发生聚变反应不须要条件。
(×)(3)轻核发生聚变反应核子必需接近到核力发生作用的范围。
(√)(4)太阳自身强大的引力把高温等离子体约束在一起，维持了其内部的热核反应的进行。
(√)(5)磁压缩装置中的环形线圈通电后可以产生磁场，将等离子体约束在环形真空室内。
(√)(6)目前，可控热核聚变已经被广泛应用于核电站发电。
(×)2．合作探究——议一议(1)为什么制造氢弹必须要具有制造原子弹的实力？提示：氢弹爆炸是热核反应，须要达到几百万摄氏度的高温才能进行，只有利用原子弹爆炸时的高温高压，才能使氢弹中的聚变材料达到热核反应的条件，故只有具备了制造原子弹实力的国家才能制造氢弹。
高中物理第4章核能第4节核能的利用与环境保护原子能在交通上的应用素材鲁科版选修3_5
原子能在交通上的应用《西游记》中描写的孙悟空，打一个斤斗就有十万八千里，这种腾云驾雾的飞天技术，是我们祖先伟大的幻想！近年来，随着科学技术的发展，飞机的速度都在加快，但如果要从我们祖国的首都北京飞往欧洲或非洲，还是要消耗一百多吨汽油，中途不得不几次停航加油。
这样，速度如果再提高，受到的限制就很大，其中燃料携带将占去这些交通工具本身很大的有效载荷，这是一个较难克服的限制。
原子能技术将会在交通事业上发挥它的特有作用，由于原子燃料的能量非常集中，很小的一块铀235，就会放出巨大的能量。
所以，很少重量的核燃料，就可以实现长距离的航行和运行。
而且由于燃料轻，占的体积小，这就大大提高了有效的载荷。
利用核燃料做为动力能源的原子发动机的原理，简单地说，它不过是一个小型的、结构相当紧凑的原子核电站，或者是某种特别结构的核反应堆。
原子能在交通事业上将会出现创新的局面，它在客观上等于缩短世界各国的彼此距离。
（一）航海汽核潜艇我们对它早就不陌生。
美苏两霸为了相互争夺，曾拚命建造核潜艇，到目前为止，已达二、三百艘。
一般常规的潜水艇是靠柴油内燃机推进，柴油必需在缸里与氧气充图9-2 核潜艇分燃烧才行。
所以潜艇必须在海面上运行，让柴油内燃机发动，带动发电机发电，给蓄电池充电，以便当潜艇潜入海底后，靠蓄电池放电作动力推进。
而用核反应堆作动力，可以在没有氧气的海底正常运行，所以，核潜艇原则上可以长期地在一定深度海底航行而不必浮于海面，这样它就比较便于隐蔽，可以进行突然袭击。
除了核潜艇之外，大型的新式航空母舰也有许多是靠核能作动力（见图9梍3）。
它的好处也相当显著，它可以长期在海洋游弋而不需靠岸补充燃料。
1957年下水的一艘原子破冰船，发动机的功率是四万四千马力，排水量一万六千吨。
它装一次核燃料可以足足在北冰洋破冰运行一年。
近一时期国际上还克服种种技术上的困难，建造了好几艘几万吨级的大型商船，它仅需携带很少核燃料就可以在海上航行几个月。
4..4《核能的利用与环境保护》教案(鲁科版选修3-5)
4． 4 《核能的利用与环境保护》教案【学习目标】1、认识核反响堆和核电站的基来源理2、认识核能利用的优势、危害及其防备举措【学习重点】反响堆和核电站的基来源理【知识重点】一、核电站核反响堆是核电站的心脏．它是人工控制链式反响的装置，能够使核能较缓和的开释出来．核电站的工作模式：是以核反响堆为能源，产生高压蒸汽，代替发电厂的锅炉，其余部分与火力发电厂基真同样．如课本图所示，它主要由裂变反响堆、第一回路系统、第二回路系统及其余协助系统构成．4JzUR98iFE 二、核武器原子弹：是一种没有减速剂、不加控制的爆炸性链式反响装置。
氢弹：是一种靠惯性拘束、不需要人工控制而实现聚变的反响装置，它利用23H快速地聚变为4H，产生比原子弹更加激烈的爆炸。
4JzUR98iFE1H和1三、核能的优势与危害核能作为一种新能源，有很优势：核能发电比燃煤发电的成本低；核电站对环境污染比燃煤发电小得多。
核能的利用也存在一些危害：核燃料使用后会存留必定量拥有高放射性的核废料；核武器的威力巨大，不单能摧毁地球上的生命，还可以使生态环境遇到严重损坏。
4JzUR98iFE【典型例题】例题 1：秦山核电站第一期工程装机容量为30 万 kW ，假如 1g 铀 235 完整裂变时产生的能量为 8.2 1010 J，而且假定产生的能量都变为了电能，那么，每年要耗费多少铀 235?<一年按 365 天计算）4JzUR98iFE学生回答：解：核电站每日的发电量为 W=Pt=3× 108× 24× 3600×1013，每年的发电量 W 总×1015而铀完整裂变时产生的能量为：J×10J 1 g10J因此，每年耗费的铀的量为：m 10151.15 102kg 4JzUR98iFE10kg10例题 2：水<包含海水）是将来的“煤炭”，能从根本上解决人类能源问题。
这是指<填“氢能”、“核能”、“氢能和核能”）和利用。
高二物理鲁科版选修3-5课件：4.3-4.4 核聚变 核能的利用与环境保护
N 个铀核裂变放出能量为 E 总=5.64×1023×200MeV=1.13×1026MeV 转化成电能为 E 有=E 总×25%=2.83×1025MeV=2.83×1025×106×1.6×10-19J=4.53×1012J 一昼夜时间为 t=24×3600s=86400s 所以电功率 P=
触类旁通在例题 1(3)中,与每个核子放出的能量对应的质
量亏损为多少? 解析:由 ΔE=Δmc2 知 Δm≈0.002 23 u。 答案:0.002 23 u
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第3节 核聚变 第4节 核能的利用与环境保护
探究一 探究二
首 页
J 基础知识 Z 重点难点
ICHU ZHISHI
HONGDIAN NANDIAN
UITANG LIANXI
【例题 1】一个质子和两个中子聚变为一个氘核,已知质子质量 mH=1.0073u,中子质量 mn=1.0087u,氘核质量 m=3.0180u。 (1)写出聚变方程。 (2)求释放出的核能是多大? (3)求平均每个核子释放的能量是多大? 点拨:利用质能方程求解。
3 解析:(1)聚变方程为 1 H+21 0 n→1 H。 1
4 3 从海水中提取,天然的氚不存在,但可通过该反应 0 n+6 3 Li→2 He+1 H 得到。 1 1 3 4 H+1 H→2 He+ 0 n。 同时释放 1 2
17.51MeV 的
能量,平均每个核子释放 3.5MeV 的能量,比裂变中平均每个核子释放的能
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第3节 核聚变 第4节 核能的利用与环境保护
S 随堂练习
UITANG LIANXI
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第4节 核能的利用与环境保护
三维教学目标
1、知识与技能
（1）知道什么是核反应，会写出人工转变方程；
（2）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点；
（3）了解放射性在生产和科学领域的应用；
（4）知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识。
2、过程与方法：渗透和安全地开发利用自然资源的教育。
3、情感、态度与价值观：培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力。
教学重点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。
教学难点：人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律
教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：
（1）挂图，实验器材模型，课件等；
（2）多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。
（一）引入新课
前面已经学习了核反应的一种形式：衰变。
本节课我们要学习核反应的另一种形式：人工转变以及人工转变产生的放射性同位素的应用和核辐射的防护。
（二）进行新课
1、核反应：原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程叫核反应。
在核反应中质量数守恒、电荷数守恒。
人工转变核反应方程：
H O He N 1117
84214
7+→+ n C He Be 101264294+→+
例如：写出下列原子核人工转变的核反应方程。
（1）1123Na 俘获1个α粒子后放出1个质子
（2）1327Al 俘获1个α粒子后放出1个中子
（3）816O 俘获1个中子后放出1个质子
（4）1430Si 俘获1个质子后放出1个中子
理解并记住核反应方程，通过方程理解核反应中遵循的规律。
2、人工放射性同位素
（1）放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。
放射性同位素有天然和人造两种，它们的化学性质相同。
（2）人工放射性同位素
Al He P
（3）人工放射性同位素的优点：放射强度容易控制；形状容易控制；半衰期短，废料容易处理。
（4）凡是用到射线时，都用人造放射性同位素。
3、放射性同位素的应用：
（1）利用射线：
射线测厚装置：烟雾报警器；放射治疗；培育新品种，延长保质期。
作为示踪原子：棉花对磷肥的吸收；甲状腺疾病的诊断。
4、辐射与安全
通过看书与上网查找资料，了解放射性辐射的用处以及危害，知道只要控制好辐射量，我们就可以利用它的射线，知道身边的一些放射性物质，以及如何防护一些有害的放射性物质。