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1 836 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，因此原子核十分牢固，要使它们分裂或结合是极其困难
2、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（nuclear energy）。,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。1 kg 铀全部裂变，释放的能量超过2 000 t 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
3、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40 W的灯泡。然而，这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
4、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，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
5、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，原子半径的数量级为1010 m，原子核半径的数量级为1015 m。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333 m，如果把原子比作“鸟巢”，原子核只有绿豆那么大。,谢谢！,
