初中物理人教版九年级全册第二十二章能源与可持续发展第2节核能“衡水赛”一等奖

第2、3节核能太阳能课时导学案【学习目标】1．了解核能、裂变、聚变、链式反应的有关知识。

2．了解核电站的常识，知道核能的优点和可能带来的问题。3．知道太阳能的由来及其优点，大致了解利用太阳能的方式及其新进展。重点：知道可控链式反应，和平利用核能，正确认识太阳能的来源及其巨大的应用前景。难点：结合实例知道利用太阳能的三种方式。【自主学习】核能阅读课本P170“核能”部分，回答下列问题：1、原子核是原子中最小的结构吗？电子为什么会绕核运动？答案：原子核也是可分的，它是由质子和中子组成的。原子核中的质子带正电，电子带负电，原子核吸引电子绕核转动。2、填一填：核能是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___释放出的巨大能量。二、裂变和聚变1、观察课本P171图，结合下图回答问题：如果去掉其中火柴（1），火柴（2）（3）会燃烧吗？答案：抽掉其中一根火柴，其后面的火柴就不会燃烧。会使燃烧火柴的数量减少。2、裂变是用__中子___轰击较大的原子核,变成两个质量__中等大小___的原子核,同时释放出巨大的能量。3、下图中原子核的裂变有什么共同点?答案：用中子轰击较大原子核,原子核分裂成两个中等大小的原子核,同时释放出能量。4、上图中，原子核分裂成两个中等大小的原子核时,还发生什么改变?答案：原子核裂变分成两个中等大小的原子核的同时,不仅释放出能量,还会产生两个中子。5、填一填：链式反应是铀核分裂时,同时放出__中子___,这些中子又会轰击_其他铀核___,导致一系列铀核持续__裂变___,释放出大量核能。可控制链式反应的应用是_核反应堆__,如核电站；不加控制链式反应的应用是_原子弹__。6、核反应堆与原子弹两种核裂变的主要区别是什么？答案：核反应堆的核裂变是可控的核裂变,原子弹是不可控的核裂变7、阅读课本P172“聚变”部分，填一填：将某些质量_很小__的原子核,在超高温下结合成新的原子核——___氦核__,会释放更大的核能。应用：__氢弹___。温馨提示：核电站的链式反应在核反应堆中进行的是可控的反应,原子弹爆炸时的链式反应是不加控制的反应,大量原子核在一瞬间发生裂变,释放出极大的能量。三、太阳能的特点

1.太阳能取之不尽、用之不竭,主要表现的优点是什么?答案：太阳内部发生聚变,释放巨大的能量,以光和热向四周辐射。太阳已经稳定地燃烧了50亿年,再经过50亿年才会燃尽。表现在：太阳能十分巨大,供应时间长。2.太阳能是人类能源的宝库,主要体现在哪些方面?答案：各种化石能源、风能、水能、生物质能都来源于太阳能3、填一填：太阳能是太阳内部发生的__核聚变___产生的。太阳能是人类能源的宝库：(1)_化石__能源实际上是远古生物储蓄的太阳能。(2)我们使用的__风能、水能__等也是通过太阳能转化产生的。四、太阳能的利用

1.观察课本P176图，为什么太阳能集热器的真空玻璃管内部是黑色的?答案：黑色物质的吸热能力比白色物质的吸热能力强。2.人们直接利用太阳能的方式有哪两种?并举例说明。答案：(1)用集热器把水等物质加热,如太阳能集热器;(2)太阳能电池把太阳能转化为电能,如太阳能凉帽。3、填一填：太阳能的利用(1)用集热器把水等物质__加热___。(2)用太阳能电池把太阳能转化成__电能___。【合作交流】1、在裂变中,中子的作用是什么？【点拨】这些中子由于具有很高的速度,又会轰击其他原子核,导致一系列裂变,并释放出大量核能,这就是链式反应。答案：轰击其他原子核,导致一系列裂变2、观察下列图片,两图中获取核能的方式有什么不同?【点拨】图甲是用中子轰击较大原子核,较大原子核分裂成两个中等大小的原子核,同时释放出能量,这种释放核能的方式叫作核裂变。图乙是将两种质量较轻的原子核聚合成一个较重的原子核,这种反应叫作核聚变。答案：甲图是通过核裂变获取能量；乙图是通过核聚变获取能量。【效果展示】1、人类对核能的开发和利用不断取得新的进展,根据目前的科研水平,你认为以下关于原子弹和核电站的说法正确的是(A)A.核电站能控制裂变的反应速度B.原子弹对聚变的链式反应不加控制C.原子弹利用核裂变,核电站利用核聚变D.原子弹利用核聚变,核电站利用核裂变2、太阳能是人类能源的宝库,下列能源中不是来源于太阳能的是(A)A.地热能B.风能C.水能 D.生物质能3、“天宫一号”是中国的第一个目标飞行器,在其飞行器飞行过程中,携带的太阳能电池对其提供能量。太阳能电池的作用是(C)A.将太阳能转化为化学能B.将太阳能转化为机械能C.将太阳能转化为电能D.将电能转化为太阳能4、市场上有一种装有太阳能电风扇的帽子,如图所示,阳光照射太阳能电池板,扇叶快速转动,能在炎热的夏季给人带来一丝凉意。该装置的能量转化情况是(D)A.机械能→太阳能→电能B.太阳能→机械能→电能C.电能→太阳能→机械能D.太阳能→电能→机械能5、核电站利用“核能”发电,它的核心设备是核反应堆。核反应堆中发生的链式反应是可以(选填“可以”或“不可以”)控制的。6、利用太阳能的方式有多种,绿色植物的光合作用是将光能转化为化学能;太阳能热水器是通过热传递的方式增加水的内能。【助你学习】1、太阳能的间接利用和直接利用(1)间接利用：开发利用地球上的煤、石油、天然气、水能、风能和生物质能等,都是在间接利用太阳能;(2)直接利用：直接利用太阳能的方式有两种：①用集热器把水等物质加热。②利用太阳能电池发电。2、太阳能的三种利用方式(1)光热转换：太阳能转化为内能,如太阳能热水器。(2)光电转换：太阳能转化为电能,如太阳能电池。(3)光化转换：太阳能转化为化学能,如绿色植物。知识擂台【课时达标】选题测控表知识点题号核能1、2、3、6、9、10、11、13太阳能4、5、7、8、121．随着电子的发现，人们发现原子是有更小结构的，将人们的视线引入了原子的内部，而且更进一步地驱使人类积极探索原子核的内部组成，某同学在关于原子和原子核的讨论中，总结了下列四种说法：（1）原子是由位于中心的原子核和核外电子组成的；（2）带负电荷的电子在原子核外空间绕核高速运动；（3）原子的全部正电荷和全部质量都集中在原子核里；（4）原子核是由质子和中子组成的，质子的个数一定不等于中子的个数。其中正确的是（

B）A．（1）（3）

B．（1）（2）

C．（2）（4）

D．（3）（4）解析：分子是由原子组成的，原子也是有结构的，原子是由原子核和核外电子组成的，原子核带正电，电子带负电。电子在绕核高速旋转，原子核所带正电荷的数量与电子所带负电荷的数量相等。原子核是由质子和中子组成的，质子带正电，中子不带电，原子核中质子数量与中子数量不一定相等，有的相等，有的不等。2．关于核能的下列说法中，不正确的是（

D

）A．核电站是利用原子核裂变的链式反应产生的能量来发电的B．如果对裂变的链式反应不加控制，在极短的时间内就会释放出巨大的能量，发生猛烈爆炸C．氢弹是利用轻核聚变制成的武器D．原子弹是利用轻核聚变和重核裂变而制成的核武器解析：获得核能的途径有两个：重核裂变和轻核的聚变。裂变是质量较大的原子核被中子撞击后分解为较小的原子核并释放出巨大能量的过程，如果发生链式反应，会迅速的放出大量的能量，发生猛烈的爆炸，这就是原子弹的原理。在裂变中可以通过控制中子的数量来控制反应速度，可控的核裂变可以用于核电站。聚变是质量较小的原子核聚合到一起变成较大的原子核，并放出巨大的能量的过程，因现阶段还没有找到控制聚变速度的方法，所以聚变主要用于氢弹，找到控制轻核聚变速度的方法是解决未来能源的一个重要途径。3．关于核能的获得，下列说法中正确的是（

C）A．核反应堆是原子核裂变时，在极短时间内释放出大量核能的装置B．当原子核内部发生变化时会释放出巨大的能量，现阶段可以利用核裂变和核聚变发电C．核电站是使核能转化为内能再通过汽轮发电机转化为电能的装置D．目前，在核电站的反应堆中发生的是可控制的核聚变解析：核能的获得有两种途径：裂变和聚变。裂变和聚变的过程都比较剧烈，利用中子去撞击铀235时，铀核为裂变成两个质量较小的原子核，并释放出中子，发生了链式反应，释放出大量的能量。裂变是可以控制的，核反应堆中发生的就是可控核裂变，反应过程较缓慢，可以用于核能发电。核聚变反应很快，现阶段还无法控制其反应速度。4．太阳每时每刻都在释放大量的能量，这些能量来自（

C）A．太阳内部电能转化为内能的过程B．太阳内部大规模的核裂变过程C．太阳内部大规模的核聚变过程D．太阳内部可燃性物质的燃烧过程解析：太阳是一个巨大的核能火炉，在它的内部不停地发生着核聚变。它的结构主要包括太阳核心、辐射层、对流层和太阳大气。它的核心温度高达1500万摄氏度，地球上的大部分能源来自于太阳，它也是人类能源的宝库。5．下列能源中，不是来源于太阳辐射能的是（

D

）A．石油

B．天然气C．江河水流能

D．核能解析：地球上的大部能源都直接或间接的来自于太阳，如植物利用光合作用把太阳能转化为生物质能（化学能）；太阳能照射加热，使空气温度升高对流形成风，使水发生物态变化形成水循环；动植物长埋于地下形成的石油、天然气等化石能源也是间接来自于太阳。6、（2023河池）7、（2023玉林）解析：8、（2023张家界）解析：集热器把太阳能转化为内能，使水或其他物质温度升高；太阳能电池把太阳能转化为电能。9、关于太阳能的转化：太阳把空气和地面晒热，太阳能转化为_内能__，晒热的空气上升，空气流动形成风，又转化为_机械能__；太阳使地面上一部分水蒸发，蒸发的水汽升空形成云，云又以雨雪等形式落下，流入江河，太阳能转化为_机械能_____；植物吸收太阳能，进行光合作用，太阳能转化为__化学能__。解析：太阳能照射到地球上，使空气和地面温度升高，空气上升流动形成风，转化为机械能。太阳还能使地球表面的水形成水循环，使太阳能转化为水的机械能。植物利用光合作用把太阳能转化为化学能。10、（2023聊城）2023年1月，我国著名核物理学家、“氢弹之父”余敏院士，荣获2023年度国家最高科学技术奖，氢弹利用的是氢核的聚变在瞬间释放的能量．【解析】核能的释放能通过聚变和裂变两种方式进行，氢弹利用的核聚变来释放能量的。11、核电站是利用_核能___发电的电站，目前已建的核电站都是利用__链式_反应产生的能量来发电的，核电站的主要组成部分是反应堆、_热交换器__、_蒸汽轮机__、发电机等。解析：核电站是利用了核能发电，核反应堆中的核燃料通过可控的链式反应缓慢地把核能转化为内能。通过热交换器把内能传递到蒸汽轮机，使蒸汽轮机转动，把内能转化为机械能，蒸汽轮机再带动发电机发电。12、太阳光照射到太阳能集热器，将太阳能转化为_内能__，如图，是一种太阳能热水器的示意图，A是集热器，B是贮水容器。（1）在太阳光照射下，水将沿_顺

__时针方向运动，这是因为_集热器中的水被太阳晒热后密度变小，向右上方运动形成顺时针方向流动的水流

___。（2）图中C是辅助加热器，其作用是__在阴天或晚上用电加热方式使水温升高

___。（3）请在图中适当位置安上进水阀门和出水阀门，并说明选择位置的理由__在封闭的环形管道的左下方安装进水阀门，在贮水容器下方竖直管道上安装出水阀门，可使热水流出，冷水得以补充___。解析：太阳能热水器利用了光热转换，把太阳能转化为热能。在太阳光的照射下，水温度升高，密度变小，热水会上升，上升到贮水容器。贮水容器内的水温度低，在重力作用下通过管道流向集热器A，水在管道内顺时针流动。太阳能使用会受地理位置和天气的影响，阴雨天太阳能弱，水温升高的较低，晚上用水较多，水温太低可以利用电辅助加热。进水阀进入的是冷水，出水阀放出的是热水，在贮水容器下方竖直管道上安装出水阀门，热水流出，从左下方放入冷水，冷水进入环形管经过集热器加热，对热水进行补充。13、一座功率为120万千瓦的核电站，年发电量约为60亿千瓦时。若建一座功率相同的火力发电站，用热值为×107J/kg煤做燃料，化学能转化为电能的整体效率为25%，一年需供应多少吨煤？若每节车厢的装载量为60吨，一列火车由60节车厢组成，需要多少车次才能完成运输任务？解析：核电站的一个优点就是只要消耗较少的核燃料就能发出较多的电能，本题通过计算可以得出利用核电站可以减少燃料的运输量。一年发电量为，煤燃烧放出的热量为，根据Q=mq可知：。每列货车的运输量为60t×60=×103t，所需货车的车次为车次。答案：×106t

820车次【对接中考】选题测控表本节中考常考知识点考查角度题号核能（1）裂变和聚变的区别；(2)裂变和聚变的应用1、2太阳能（1）能的转化；（2）利用实例31、（2023绵阳）2、（2023成都）2023年8月，我国自主研发的“华龙一号”核电站总体技术方案通过专家评审。核电站利用核能发电，它的核心设备是核反应堆。下列说法正确的是（C）A．目前核