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【物理素材】能源与发展【四】  

2014-08-03 06:18:27|  分类: 物理教学素材 |  标签: |举报 |字号 订阅

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【物理素材】能源与发展【四】

从“课程内容”的要求看,本专题涉及如下条目:

知道原子是由原子核和电子构成的,了解原子的核式模型。知道核能等新能源的特点和可能带来的问题。

例2 了解处理核废料的常用办法。

例3 了解我国和世界的核能利用新进展。





《核能》课标解读
江苏南京29中致远校区 殷发金






本条目涉及课程标准中一级主题“物质”中“物质的结构与物体的尺度”的内容;还涉及到一级主题“能量”中“能源与可持续发展”的内容。它包含了课程标准中科学内容的三大主题之二。本条目课程内容涉及认知性目标,具体说明如下:

知道原子是由原子核和电子构成的,了解原子的核式模型。”“知道”和“了解”属于认知性目标行为动词,从行为动词层次水平看,“知道”和“了解”属于认知性目标中的“了解”层次水平。原子也是有结构的,原子结构是一个有层次的系统。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。原子核也是可分的,它由质子和中子组成,质子带正电,中子不带电,但并不是所有的原子核都有中子。质子所带正电荷的数量与电子所带负电荷数量相等,所以原子对外一般不显电性。原子核集中了原子的大部分质量,但体积非常小,如果把原子看成足球场,原子核就相当于足球场中央的一个鸡蛋。核外电子在绕原子核不停的运动,原子的结构是一种核式结构模型,也叫原子结构的行星模型,它与行星绕太阳运动相似。

“知道核能等新能源的特点和可能带来的问题。”“知道”属于认知性目标行为动词,从行为动词层次水平看,“知道”属于认知性目标中的“了解”层次水平。根据原子结构,原子核是由质子和中子组成的,它们依靠强大的核力紧密地结合在一起。要使原子核分裂或结合是极其困难的,一旦质量较大原子核分裂或者质量较小的原子核结合,都会释放巨大的能量,这就是核能。核能的获得有两种方法:裂变和聚变。质量较大的原子核分裂成质量较小的原子核时会释放出巨大的能量,这就是裂变;质量较小的原子核聚合成质量较大的原子核,也会释放出巨大的能量,这就是聚变。利用中子去轰击铀235会使铀核裂变成质量较小的原子核,同时会产生中子,中子又会去轰击其他的铀原子核,这就导致了铀的持续裂变,并释放大量核能,这就是链式反应。核电站使用的核能就是通过可控的链式反应释放的能量,如果链式反应不加以控制,能量在短时间内就释放完了,这就是原子弹。聚变也可以释放能量,但目前还没有找到控制聚变反应速度的方法。随着科技的发展,通过可控核聚变利用核能,可以彻底解决人类能源问题。

核能中使用的原料会产生放射线,如果泄漏,会对人和其他生物造成伤害,在使用核能时要注意到核能可能带来的问题。在使用核能发电时,要采取严格的安全措施和安全标准。还要重视核废料的处理,当前大都采用浅部临时掩埋的措施,核泄漏的问题还不能完全避免。核能相对于化石能源,在安全使用的前提下,它还是一个清洁的能源,可以缓解当前的能源危机。核能在世界电力生产中所占的比例已高达18% ,我国核电所占发电量还很小,可以适当发展核电站。





《核能》重难点突破
江苏南京29中致远校区 殷发金






一、教学内容分析

要解决现阶段的能源危机,就要开发利用新能源,自从发现核能以来,人类在不断的研究如何使用核能。本节内容是由“核能”、“裂变”和“聚变”三部分构成的。当原子结构发生改变时,就能释放出巨大的能量,所以要了解核能,首先要了解原子的结构。原子非常小,其结构抽象,对于核的由来不易理解,它是本节教学的重点。重核可以分裂成质量较小的核,这是裂变;同样,质量较小的核可以聚合成较重的原子核,这就是聚变。在核反应的过程中会释放出巨大的能量,而且反应时间较短,如果不加以控制,则无法被人类的正常使用,只能做成破坏非常强的原子弹和氢弹等。在核反应中应用的原料及生成物中含有放射性物质,对人类会产生危害,所以使用核能时还要注重安全使用。

本节教学重点是核能的由来及其优点和可能带来的问题;教学难点是裂变和聚变。

二、重难点突破

1.核能的由来及其优点和可能带来的问题

突破建议:

回顾前面的原子结构的知识,通过图片了解原子结构,知道原子是由原子核和核外电子组成的。电子在绕核旋转,原子核又是由质子和中子组成的,通过图片了解原子结构模型。质子和中子是靠强大的核力紧密结合在一起的,一旦使原子核分裂或聚合,就能释放巨大的能量,这就是核能。核能来自于原子核内部能量,较小质量的核燃料能放出巨大的能量,相对于煤、石油等化石能源,可以减少原料的运输量。在使用核能时不会排放温室气体,在安全使用时对环境的影响很小。

现阶段核能使用主要用于核电站,但核电站的存废存在较大争议,可以举例日本的福岛核电站的核泄漏、各地对核电站的争议。争议核电站的焦点在于核电站使用的核燃料具有放射性,如果泄漏会对环境造成极大影响,而且极难恢复;核电站使用过的核废料很难进行无害化处理,现阶段只能找人烟稀少的地方进行深埋,为环境留下隐患。

2裂变和聚变

突破建议:

核的获得途径有两个:裂变和聚变。可以通过播放原子弹、氢弹爆炸时的场景使学生体验到核反应过程中会释放巨大的能量,认识到核能可以用于提供能量。可以通过火柴模拟裂变过程,认识到裂变过程中的链式反应,如果不加以控制,反应很快结束,能量释放完。要把裂变释放的能量用于实际生产,需要让核能缓慢释放,可控核裂变使核能的应用变为现实。聚变是两个质量较小的原子核聚合成一个质量较大的核的过程,可以举例太阳的能量就是来自于核聚变,所以核聚变时也会释放巨大的能量。由于还没有找到控制核聚变反应速度的方法,所以还无法应用于发电等实际生产中,寻找控制聚变速度的方法是未来解决能源危机的一个重要途径。






《核能》教材插图

















 

 

 

2010年6月22日 - 馨雅居温馨苑欢迎你

 

 

 


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