最新科学：7.3《核能和太阳能的开发》（第一课时）教案（华师大九上）

核能和太阳能的开发

教学目标:1[.知识目标]：知道核裂变和核聚变能技术,目前的核电站使用的是核裂变技术.

.知道核电站的核心是核反应堆。知道太阳能的优点和目前利用太阳能的三种形式.

2．[能力目标]：培养学生分析问题，解决实际问题的能力及查资料获取信息的能力

3．[情感目标]：了解我国的核电站现状，增强对学生的爱国主义教育，了解核聚变技术对根本

解决能源问题的重大意义.树立为祖国服务的历史使命感

教学重点和难点:

核电站的运行原理和利用太阳能的三种方式

[教学方法]：本课运用多媒体演播辅助教学，构建激发学生创新表达的技术实践探索，并利用网络优势，让学生获取丰富的相关信息。引导学生自主合作讨论，得到知识拓宽的教学模式 [复习引入]:

核能释放的两种途径?什么是链式反应?

通过前面的教学我们已经知道链式反应如不加控制,就会在极短的时间内释放出大量的核能,发生猛烈的爆炸,原子弹就是根据这个原理制成的.如使原子核的裂变在可控制的条件下缓慢的进行,释放的核能就可有效的利用.目前我们已经掌握了控制裂变链式反应速度的方法．利用核能发电的电站叫做核电站．通过今天的学习，我们可以了解核电站的大致情况． 请同学们阅读书本第一段，了解核电站的基本构造。 一. 核电站

1．核电站的构造：主要由核反应堆,热交换器,冷却系统,汽轮发电机组成. 核电站的核心：控制核裂变的链式反应的装置即核反应堆

核反应堆的主要材料：核燃料,减速剂和冷却剂(出示核电站的核反应堆的图片) 2.核能发电原理:

核电站的核心是核反应堆，世界上第一座铀核链式反应堆是在物理学家费米领导下于1942年12月在美国芝加哥大学体育场建成的。它以铀235为核燃料，为了有效地利用反应堆中释放的核能，设计建造了两个循环回路．（结合多媒体讲解） ① 第一回路

在第一回路中，反应堆工作时,核燃料裂变释放出的核能转变为内能，先用泵把水或其他液体压入核反应堆，在那里获得铀核裂变释放的核能，被加热，使反应堆的温度升高,然后进入热交换器，在那里把热量传递给第二回路中的水，再被泵压回反应堆重新被加热． ② 第二回路

在热交换器内，第二回路中的水被加热成高温高压蒸汽后，进入汽轮发电机推动汽轮机做功，把内能转化成电能．做功后的蒸汽温度和压强都降低了，它将进入冷凝器冷却成水，再由泵压回热交换器重新加热成高温高压蒸汽．

③汽轮机带动发电机发电

通过两个回路的不断循环，把核反应堆中铀核裂变释放的核能，源源不断地转化成第二回路中水的内能，利用反应堆工作释放出的热能使水汽化以推动汽轮发电机发电,就是核电去推动汽轮发电机发电，转化成我们所需要的电能．这就是核电站的工作原理．

[提问]：请同学们思考在核电站发电流程中,发电过程中从核能到电能转化顺序怎么样呢？ 3．能量转化：核能-------内能---------机械能--------电能

[提问]:核能有那些优点？ 讨论归纳总结：消耗的“燃料”少，核电站只需消耗很少的核燃料，就能产生大量的电能．例如一座100万千瓦的火力发电厂每年要耗煤三、四百万吨，而相同功率的核电站每年只需核燃料三、四十吨，这就大大减少了燃料的运输．

②成本低：同样的发电量，消耗的铀矿石只有煤的七万分之一。虽然铀燃料的开发和提炼比煤要复杂得多，但是最后核算下来的成本仍然要比火力发电站低20%以上．所以世界上很多国家都在大力发展核电站． ②与煤等其他燃料相比，核能是清洁的能源

目前环境污染问题大部分是由使用化石燃料引起的，化石燃料燃烧会放出大量的烟尘、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等，由二氧化碳等有害气体造成的“温室效应”，将使地球气温升高，会造成气候异常，加速土地沙漠化过程，给社会经济的可持续发展带来灾难性的影响，核电站并不排放这些有害物质，不会造成“温室效应”，与火电厂相比，它能大大改善环境质量，保护人类赖以生存的生态环境等。在国外核电站的周围有人居住、游泳、放牧牛羊、钓鱼，有的核电站位于大城市附近，有的位于游览区。核电站是安全、经济、干净的能源，与火电站相比，更有利于保护环境。

核电厂和火电厂对环境影响的比较（电功率100兆瓦） ——核电站对周围环境无污染 居民受到的辐二氧化硫排放量 烟灰粉尘物质 二氧化氮排放量 采矿面积 危害健康的相对指数 射剂量 燃煤发电厂 46000-127500 0.048 核电站：0.018 0 0 0 30-42 磷 20 [提问]你们说核能的缺点呢？ 你知道核电站最需注意的是什么吗？（防止核泄漏和核污染）因为铀核裂变有放射性污染，因而建设核电站时必须采用可靠的防护措施，防止放射性物质泄漏，避免造成放射性污

3500 26250-30000 1210 烟灰：1100 氪氙 1 （吨/年） （吨/年） （吨/年） （亩/年） SO：32000 NOx：4530 染，以保证核电站的安全运行．我国对核电站的安全非常重视，有专门负责安全监督的核安全局，保证核能的安全应用． 4.核能发电的前景

目前全世界共有500座核电站,世界各国中,法国的核电站发展最快,有57座核电站,总装机容量为200万KW,核电占总发电量77.8%.1991年,中国自行设计,建造的第一座核电站

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秦山核电站启用,随之而来大

亚湾核电站投产.中国正规划,兴建4座新的核电站,到2010年核电站总量有望达到2000万KW新的水平。 5.核聚变能技术的开发.

轻核聚变: 轻核结合成质量较大原子核并释放巨大能量的过程简称聚变,又称热核反应.

由于原子核都是带正电的,互相排斥,要使核发生聚变,必须使核以极高的速度互相碰撞才能实现,这需要把它们加热到几百万摄氏度的高温,自然界只有在太阳这样的恒星内部,温度高达1千万摄氏度以上,轻核才有足够的动能克服彼此之间的斥力发生聚变.氢弹是利用迅速而剧烈,不可控制的热核反应原理设计制造的炸弹,爆炸产生的高温使聚变反应迅速而剧烈的发生,人们当然现在无法控制它的进程.

如何才能有效控制核能的释放,实现可控制的轻核聚变?科学家正在做努力,热核反应的主要原料是氘,每千克海水中大约有3mg氘,而1mg氘释放的能量相当于己于100L汽油燃烧所释放的能量,若把地球上的氘完全利用,足以供人类用上百亿年.目前在欧洲,中国都在研制此类装置,若取得实效,将对解决人类的能源危机起决定作用.

[小组活动].阅读课本P161—162 核电站的优越性和安全性.并讨论”关于我国是否应该大力发展核电站”讨论后根据讨论的具体情况,从对无污染,无危害及反应物处理情况等更为理想的能源寻找,自然进入太阳能的内容 二. 太阳能的利用

太阳能是由太阳内部热核反应所释放出的光能、热能及辐射能量。它每年辐射到地球上的能量达1813亿吨标准煤，相当于全世界年需要能量总和的5000倍，是地球上最大的能源。其中我国陆地面积每年接收的太阳辐射能相当于2.4x104亿吨标煤。按照目前太阳质量消耗速率计，太阳内部的热核反应足以维持6x10年，相对于人类发展历史的有限年代而言，可以说是“取之不尽、用之不竭”的能源。太阳内部时时刻刻进行热核反应,向空间释放巨大能量.

1．太阳能的优点:①1.无处不在,普遍,到处可利用,不需开采,运输.②太阳能无污染。③可以长期持续使用.④能量巨大.

２．目前利用太阳能的主要方式:

①太阳能直接转化为物体内能,光 热转化

即利用太阳辐射能加热集热器，把吸收的热能直接加以利用。（结合多媒体讲解）

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