资料简介
第十一章 物理学与能源技术
4.核能
我们已经知道物体是由分子组成分子又是由原子组成，
原子核又是由什么组成的呢？
我们在八年级上册第二章第一节物理在线中
曾提到过卢瑟福的原子核式结构模型，你还
记得吗？
导入新课
卢瑟福提出的原子核式结构模型
核外电子
原子核
原子是由原子核和核外电子组成的。
1.了解核能、核裂变和核聚变。
2.了解核能的优点，还要知道它可能带来的问题。
学习目标
1.原子核内部结构
经过长时间的探索，到1932年，物理学家终于发现:
原子核是由质子和中子组成的。
原子核
质子
中子
电子
讲授新课
一、原子核 核能
思考：许多带正电的质子拥挤在一个小小的原子
核中，它们之间必定会产生很大的相互排斥力。那么，
为什么原子核里的质子和中子还能紧紧地结合在一起
呢?
2.核力
我们知道质子带正电，中子不带电。
质子中子
原来原子核内的各个粒子质子和中子是通过一种叫作
“核力”的作用力使它们能紧紧地结合在一起。
大部分元素的原子核是牢固而稳定的，而有些原子核会
按照一定的规律发出射线变成新的原子核。这就是放射性。
3.元素的放射性
4.核能
（1）核能：在原子核发生变化时放出的能量。
（2）我们怎样利用原子核内的这种巨大的能量呢?
重核裂变和轻核聚变
质量较大的原子核发生分裂或者质量较小的原子核相
互结合时，就有可能释放出惊人的能量，这就是核能，也就
是人们常说的原子能。
1.裂变： 重原子核分裂成较轻的原子核，叫裂变。
中子
n n
n
n
裂变核
裂变核
裂变核
如图用中子轰击U核质量较大的原子，使U
核分裂成两个或两个以上中等质量原子核的过
程就是裂变的过程。
二、核裂变能及其利用
链式反应示意图
链式反应如果是在一瞬间进行那将是剧烈的爆炸。
原子弹的爆炸就是铀核或钚核裂变发生链式反应的结
果。
思考：核能这么巨大，难道只能用于战争吗？如何才能有
效地控制链式反应？
3.核电站
（1）核反应堆：是一种能够控制链式反应的装置。
（2）核电站：利用核反应堆工作时释放的能量使 水汽化，
推动蒸汽机带动发电机发电。
汽轮机发电系统
（二回路系统）
核蒸汽供应系统
（一回路系统）
冷凝器水
排水
进水
加压的水（冷却剂）
蒸
汽
水
核反应堆 蒸汽 热交换机 蒸汽涡轮 发电机
传动轴
蒸汽
腔
混凝土保
护层
铁壳
石墨
铀
镉或硼
泵
核电站示
意图
①思考：由上图可知核反应堆有厚重的保护层，这 是为
什么呢？
②能量转化：
核能 内能 机械能 电能
（3）核电站的优点
1.核电站消耗的燃料很少，可以大大减少燃料的运输量。
例如：一座1.0×l06kW的核电站，每年约消耗30t铀燃料，
而同样功率的火力发电站却要消耗约3.0×106 t煤。
2.核电站没有煤燃烧放出的大量硫化物、碳氧化物、烟尘
等，不会对大气造成污染。
讨论交流：核泄漏
阅读52页讨论交流回答下列问题：
1、大家担心的是什么？
2、怎样减少核辐射对人体的危害？
（4）注意防止放射性物质的泄露，导致产生放射性
污染。
1.核燃料的放射性对人体造成的严重伤害。
2.对于辐射强度超过国家标准的放射性物质，一定要防止其
扩散，人体切莫随便靠近。
距离防护：远距离操作，任何源不能直接用手操作。
屏蔽防护：根据辐射源的类型、射线能量、活度设置屏蔽体，
例如：核废料也有很强的放射性，目前一般都将其放入特制
的容器内深埋封存。
1.聚变：轻原子核结合成较重的原子核，也会释放核能，
这种核反应叫聚变。
为什么聚变又叫热核反应呢？
原子核带有正电，两个较轻的核在靠近过程中，彼此
排斥，难以接近，所以把它们加热到足够高的温度使这
些粒子的无规则运动极其剧烈。以至于会有原子核在碰
撞过程中靠得足够近，从而发生聚变。因此聚变也常称
为热核反应。
三、核聚变
氘核
氚核
被释放
的中子释放能量
形成氦核
中子
氢核聚合
氢核聚变
氢的同位素氘和氚，
其原子核在超高温下就
可能聚合成氦核，释放
出巨大的能量。
可能有的同学会产生疑惑：使反应物获得极高的
温度，要消耗不少能量，一旦发生聚变，获得的核能
能弥补之前的付出吗？不会有“入不敷出”的现象发
生吧？
事实上，聚变释放的核能远大于我们“点火”所需的能
量。太阳的能量，就来自核聚变——这把“火”自从46亿年
前“点燃”后，至今未熄。
太阳内部发生的
聚变反应，每秒钟把
7 ×108 t的氢变为氦。
2.聚变的应用
氢弹就是根据核聚变原理制成的，它的威力比原子弹大
得多。
虽然在消耗相同质量核燃料的情况下，核聚变比核裂
变放出的能量大得多，但是核聚变需要在极高的温度下才
能进行，现在人类还不能像控制核裂变那样控制核聚变。
可控核聚变的研究已在实验室取得重大进展，但是可
控核聚变的利用还有相当长的路程要走。
3.可控核聚变
（一）原子核 核能
1.原子核是由质子和中子组成的。
2.获得核能两种方式：重核裂变和轻核聚变。
（二）核裂变能及其利用
1.裂变： 重原子核分裂成较轻的原子核，叫裂变。
2.链式反应可制成原子弹。
3.核电站的主要组成部分及能量转化。
课堂小结
（三）核聚变
1.原子核结合成较重的原子核，也会释放核能，这种
核反应叫聚变。
2.氢弹就是根据核聚变原理制成的。
1._____________________________________________________
叫裂变。为了有效、和平利用核裂变时所产生的能量，科学家
们研制成了_______________，从而使链式反应可以在人工的
控制下缓慢进行。核裂变除了可以用于发电外，在军事上还可
以做成威力强大的______________。原子弹
质量较大的原子核分裂成两个或两个以上中等质量核的过程
核反应堆
随堂训练
2.核电站是利________发电的电站，目前已有的核电站都
是利用_______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、___________、_________、发电机等。热交换器
核能
核
汽轮机
3.核能是________________发生变化的过程中释放出的能量，
它又叫________能。获得核能的两条途径是___________和
___________。轻核聚变
原子
原子核内部结构
重核裂变
4.核电站是利用___________________________的能量来发电
的。它的优点是只需消耗很少的__________，就可以产生大量
的________能。
原子核裂变的链式反应所产生
核燃料
电
5.核能来源于（ ）
A.质子的内能 B.中子的动能
C.电子的势能 D.原子核的结合能
D
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