7　核聚变教学教案设计

第七节

轻核的聚变

【设计思想】

高中物理“轻核的聚变”这一章虽然教学要求不高，但却是开展中学科技教育活动的生动内容。然而课本的编写，却限于篇幅等因素的影响，存在正如爱因斯坦所说的问题：“科学结论几乎是以完成的形式出现在读者面前，读者体验不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程也很难达到清楚地解释全部过程。”

在课堂教学过程中，结合内容的讲授，以史为鉴，虽着墨不多，却寓意深远，本材料正是以此为设计思想的：沿着科学家的足迹，剖析科学家的思维，领略科学家的创造；激发同学们的兴趣，培养同学们的能力，陶冶同学们的情操。

教学目的：

l、了解什么是轻核的聚变。

2、了解产生聚变的条件。

3、了解轻核聚变研究的进展情况

思维方法：

l、科学 技术 生产 2、归谬法：

由某一种论题出发，推导或引申出荒谬的结论，从而证明论题是不能成立的。

引人新课：

1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。从第一颗原子弹爆炸成功到

第一颗氢弹爆炸成功，我国仅用了两年零八个月。前苏联用了四年，美国用了7 年。

新课教学：

一、轻核聚变

1、历史足迹：

时间

人物 事件

20年代 阿斯顿

指出：中等大小的原子核结合最紧密，核裂变或轻核聚变都会放出能量，核聚变放出的能量比裂变大许多

1920年

爱丁顿

猜测：太阳的能量来自亚原子粒子的相互作用

1926年

爱丁顿

指出：太阳总体积具有2000万度的高温和极高的密度。

1929年

罗素

指出：太阳总体积的60％是氢气，如果太阳的能量真是依靠核反应的话，那么这种核反应只能是氢气的聚变。

1938年

贝

特

证明：太阳的能量确实是靠氢气的聚变来维持的。

2、什么是轻核聚变？

定义：由轻核结合成质量较大的核叫轻核聚变。

2341314例子：1H1H2He0n17.6MeV 1H1H2He19.2MeV

平均每个核子在聚变放出的能量大约是裂变放出能量的3倍。

3、产生轻核聚变的条件：

要使轻核发生聚变，必须使它们核子之间的距离接近到 10 m。聚变必须在

高温下才能发生。

-15二、热核反应

1、历史足迹：

事件

人物

1933年

科学家们

1934年

卢瑟福

1942年

特勒

1944年

费米

1945年

美国

事件

在实验室中首次观测到核聚变就是氘的聚变

用氘核去轰击氘靶产生了氚，发现氚聚变温度比氘更低。

在探索制造原子弹的各种途径的讨论中提出了一个可怕的问题。

用氢的同位素氖和氛做燃料，只需五千万度就可以发生核聚变。

原子弹研制成功后，人们立即觉察到，可以利用裂变反应所产生的超高温来实现核聚变反应，这就是氢弹的原理。

2、氢弹原理：利用原子弹爆炸所产生的高温，来实现轻核聚变，放出巨大的能量。

3、太阳能：

假设一：太阳是一只大火炉。

假设二：太阳进行着聚变反应。

太阳内部和许多恒星内部，都进行着激烈的热核反应。太阳的巨大能量来

自氢转化为氦的热核反应，核反应方程如下：

1120 1H1H1H1e

213 1H1H2Heν

} 进行两次

3341 2He2He2He21H

上述一系列核反应称为质子-质子循环。这一系列反应的结果是4个质子形成一个氦核，再放出正电子、γ射线、中微子等。可表示为：

14041H2He21e(2~3)ν26MeV 放出的总能量为26MeV 4、可控热核反应将为人类提供更为巨大的能源。