人教版2023年九年级物理全一册同步精品讲义 课时22.2 核能【学生版+解析】.docxVIP

课时22.2核能（原卷版）

【学习目标】

1.了解原子、原子核结构；

2.知道获取核能的两个途径──重核裂变、轻核聚变；

3.了解核裂变和核聚变的特点；

4.了解人类利用核能的现状。

【知识导图】

【基础知识】

知识点一、核能

1.原子的结构

（1）原子位于其中心的原子核和绕原子核高速运动核外电子组成，原子核比原子小得多，其半径只相当于原子的十万分之一。

（2）原子核几乎集中了原子的全部质量。

（3）原子核带正电，电子带负电，它们所带的电荷量相等，整个原子呈电中性，对外不显示电性。

（4）原子核由质子和中子组成，质子带正电，其电荷量跟核外电子相等，中子不带电。从质量上讲，质子与中子质量几乎相等，一个质子的质量大约是电子质量的1836倍。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。如图所示是锂和铍的原子结构示意图。

LiBe

类比法理解原子核的链式结构

原子的核式结构与太阳系结构类似。如图所示，太阳系的中心是太阳，其他行星围绕太阳运行；原子的中心是原子核，在原子核周围，有一定数目的电子绕核运动。

原子结构太阳系

2.核能

（1）质子、中子依靠强大的核力紧密地结合在一起，要使他们它们分裂或结合极其困难，因此原子核十分牢固。但是，一旦质量较大的原子核发生分裂或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。释放核能的方式有两种：核裂变、核聚变。

（2）核能是直接从自然界获得的，属于一次能源。核能也属于新能源。

【典例1】2021年5月19日，中俄两国核能合作项目在两国领导入见证下正式开工。下列关于核能、原子核的说法，正确的是（）。

A．太阳能来自太阳内部物质的核裂变反应；

B．核反应堆发生的链式反应是可以控制的；

C．核废料可直接排放，无需任何处理试验；

D．原子核是由质子、中子和电子组成

知识点二、裂变

1.裂变

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。

1938年底，科学家们发现，铀235的原子核被中子轰击后，会分裂成质量相近的两个原子核，同时放出二至三个中子。后来我国物理学家钱三强与何泽慧又发现铀原子核被中子轰击后，还会分裂成三个甚至四个碎片，称为三分裂或四分裂现象。

2.链式反应

（1）类比理解链式反应

将火柴搭成图甲所示的结构，点燃第一根火柴会引燃两根火柴，接着会引燃四根火柴…

甲乙

（2）链式反应

如图乙所示，一个铀235原子核在一个中子轰击下发生裂变，释放出核能，同时产生几个新的中子，这几个新的中子又轰击其他铀核，导致其他铀核发生裂变，产生更多的中子…裂变反应将自动进行下去，参与反应的铀核数量越来越多，释放出巨大的能量。

3.裂变的利用

（1）核电站

①核反应堆及核电站的工作原理

如图所示，控制链式反应的速度，使核能能够缓慢、平稳地释放的装置，叫做核反应堆。核反应堆是核电站的核心设备，它以铀为燃料。利用核反应堆中放出的核能先生成高温蒸汽，在驱动汽轮机带动发电机发电。

②核反应堆中的能量转化

③核电站的特点

a.消耗的热量少，产生的能量巨大；

b.产生废渣少，对大气基本无污染；

c.核反应会产生危害极大的射线，因而要采取严格的安全措施。

（2）原子弹

链式反应如果不加控制，大量原子核就会再一瞬间发生裂变，释放出极大的能量，以致引起威力强大的爆炸。原子弹就是根据这一原理制成的。

发电类型

能量转化

应用范围

对环境的影响

火力发电

化学能→内能→机械能→电能

广泛

污染较大

水力发电

机械能→电能

较广泛

没有污染，但会破坏生态系统

风力发电

风能→电能

较小

没有污染

太阳能发电

太阳能→电能

较小

没有污染

核能发电

核能→内能→机械能→电能

较小

污染较小（安全使用情况下）

【典例2】我国核动力潜艇的相关技术已十分成熟，目前正在加紧研究将大功率核动力用于航空母舰的技术。关于核动力航母说法正确的是()。

A．航母核反应堆里发生的是化学反应；

B．航母核反应堆里发生的是核聚变；

C．航母核反应堆中发生的链式反应是可以控制的；

D．航母核反应堆产生的核废料对环境没有污染

知识点三、聚变

1.聚变（热核反应）

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组成）与氚核（由一个质子和两个中子组成），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（如图所示），这就是聚变。聚变反应要求一开始就要有很高的温度，因此核聚变也称为