物理课件下18.ppt

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1、第2节核能教学目标1.了解原子、原子核的结构。2.知道核能的优点和可能带来的问题，了解我国和世界核能利用的新进展。3.了解核裂变、核聚变。核能我们知道，分子是由原子构成的，原子的中心是原子核，原子核周围有一定数目的电子在核外运动。进一步的研究表明，原子核还有如下图所示的更精细的内部结构：原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，其电荷量跟电子电荷量相等，中子不带电；质子的质量大约是电子的1836倍，质子和中子的质量几乎相同。质子和中子构成非常小的原子核，就像几颗豆粒挤在原子这个大广场的中央。质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，因此原子核十

2、分牢固，要使它们分裂或结合是极其困难的。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相互结合，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能（nuclearenergy）。原子核由质子和中子组成，周围有电子裂变1934年至1938年，科学家曾先后用中子轰击质量比较大的铀235原子核，使其发生裂变，变成两个质量中等大小的原子核，同时释放出巨大的能量。1kg铀全部裂变，释放的能量超过2000t煤完全燃烧时释放的能量。用中子轰击铀核，铀核才能发生裂变，放出能量。这就好比用火柴点燃木材，木材才能燃烧。假如外界的中子停止轰击，裂变也就停止了。那么，怎

3、样才能使裂变继续下去呢？想想议议将火柴搭成下图所示的结构，想像你在点燃第一根火柴后，会发生什么情况。用中子轰击铀235原子核，铀核分裂时释放出核能，同时还会产生几个新的中子，这些中子又会轰击其他铀核……于是就导致一系列铀核持续裂变，并释放出大量核能（下图）。这就是裂变中的链式反应。链式反应示意图核电站利用核能发电，它的核心设备是反应堆。核电站利用反应堆产生的内能，通过蒸汽轮机做功，带动发电机发电。1942年人类利用核反应堆第一次实现了可控制的铀核裂变。当时的核反应堆的功率非常小，大约需要260座这样的反应堆才能点亮一只40W的灯泡。然而，这

4、是人类利用核能的关键一步。今天，全世界已经建成了几百座核电站，核电发电量接近全球发电量的1/5。核反应堆中发生的链式反应，是可以控制的。链式反应如果不加控制，大量原子核就会在一瞬间发生裂变，释放出极大的能量。原子弹爆炸时发生的链式反应，是不加控制的。在人类实现可控核裂变大约3年后，即1945年，利用不加控制的核裂变制造的毁灭性武器——原子弹爆炸了。核电站中的反应堆聚变如果将某些质量很小的原子核，例如氘核（由一个质子和一个中子构成）与氚核（由一个质子和两个中子构成），在超高温下结合成新的原子核——氦核，也会释放出巨大的核能（下图），这就是聚变

5、，有时把聚变也称为热核反应。氘核、氚核都属于氢核的一种。大量氢核的聚变，可以在瞬间释放出惊人的能量。氢弹利用的就是聚变在瞬间释放的能量如何实现可控聚变，如何利用可控聚变释放的核能，科学家正在积极地探索着。海水中蕴藏着丰富的、可以实现聚变的氘核。科学家预言，通过可控聚变来利用核能，有望彻底解决人类能源问题。氚核、氘核在超高温下聚合成氦核，释放出核能。日本福岛第一核电站爆炸1.原子、原子核、电子、中子、质子，它们之间有什么关系？哪些是不带电的？哪些是带电的？带的是哪种电？2.原子和原子核的尺寸究竟有多大？研究表明，若把它们都看成一个球体，原子半

6、径的数量级为10−10m，原子核半径的数量级为10−15m。打个比方，如果原子的大小跟北京奥运会“鸟巢”体育场一样大，那么原子核该有多大？是相当于篮球、垒球、乒乓球？或者是蚕豆、还是绿豆？动手动脑学物理原子由原子核和电子组成，原子核又是由质子和中子组成的，中子是不带电的，质子带正电，原子核带正电，而电子带负电。北京奥运会主体育场“鸟巢”的南北约333m，如果把原子比作“鸟巢”，原子核只有绿豆那么大。。谢谢！