7　核聚变含PPT的教学设计及点评

第七节 核聚变

(一)教学目标

1．知识与技能

(1)知道重核的裂变反应．

(2)知道链式反应的发生条件．知道原子弹的原理．

(3)知道轻核的聚变反应．知道氢弹的原理．

(4)了解受控热核反应的发展前景．

2．过程与方法 ．

使学生对粒子物理研究对象及前景有所了解，培养学生对科学的兴趣以及探索精

神．

3．情感、态度与价值观

通过联系我国在核能与核技术开发应用领域取得的成绩，加强对学生的爱国主义

教育，启发他们树立为祖国现代化建设事业贡献力量的理想．

(二)教学难点：核裂变与核聚变的条件

(三)教学方法：课件演示

讨论与交流

(四)教学过程

引入：核电站发电需要的能源是什么?太阳以及其他一些恒星为什么能发光呢? 一、重核裂变

1．定义：使重核分裂成中等质量的原子核的核反应叫重核的裂变．

2．裂变产物：

铀核裂变的产物是多种多样的，有时裂变为氙(Xe)和锶(Sr)，有时裂变为钡(Ba)和氪(Kr)，有时裂变为锑(Sb)和铌(Nb)．产物不同，释放的能量和中子数也不尽相同．

例举：

23592901U01n38Sr136Xe9n

540 3．链式反应：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形状，核子间的距离增大，因而核力迅速减弱，使得核由于质子间的斥力作用而不能恢复原状，这样就分裂成几块，同时放出2～3个中子．这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能，这就叫链式反应．如图所示．

4．链式反应的条件

(1)中子的再生率大于1 要引起链式反应，必须使每一次核裂变所释放的中子中至少有一个引起新的核裂变，也就是说，中子的“再生率”大于1．

(2)铀块的体积大于临界体积

如果铀块太小，铀核裂变放出的中子会逸出铀块，从而中断或不引起链式反应，能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，如果铀235的体积超过临界体积，只要中子进入铀块，会立即引起铀核的链式反应．

二、聚变

411 1．定义：轻核结合成质量较大的原子核的反应叫聚变．21H＋1H→2He＋0n 2．聚变发生的条件：轻核聚变需要几百万摄氏度的高温．

3．轻核必须在很高的温度下相遇才能发生聚合放出更大的能量．由于温度较高，所以聚变也称为热核反应．

4．聚变与裂变的比较

(1)能用于热核反应的原料极其丰富，如氘是聚变的一种材料，在覆盖地球表面的海水中是取之不尽的；而裂变的原料比较稀缺．

(2)同样情况下聚变放出的能量比裂变大，如3个氘核聚变中平均每个核子释放的能量约为铀235裂变反应的4倍．

(3)热核反应后的遗留物对环境污染小，这一点裂变无法相比．

三、受控热核反应

实现核聚变的难点：地球上没有任何容器能够经受如此高的温度．为解决这个难题，科学家设想了两种方案，即磁约束和惯性约束；而裂变反应较易控制．

【问题扩展】如何确定核反应时吸收能量还是放出能量

不同的核反应都可以放出能量，例如单个的核子结合成原子核时放出能量；重核分裂成成中等质量的核时放出能量；有些轻核结合成中等质量的核时也放出能量．这是为什么呢? 原因是它们在发生核反应时都有质量亏损．

精确的研究表明，原子核的质量虽然随着原子序数Z的增

大而增大，但是二者之间并不成正比关系．人们发现，不同的

原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子

序数有如图所示的关系．

中等质量的原子核的核子的平均质量较小，重核和轻核的核子平均质量较大．

从图中可以看出，铁原子核中核子的平均质量最小．如果原子序数较大的重核A分裂成原子序数小一些的核B和C，或者原子序数很小的轻核D、E结合成一个原子序数大些的F核，都会有质量亏损，都会放出巨大的核能．核物理中把重核分裂成质量较小的核而释放出核能的反应，称为裂变；把轻核结合成质量较大的核而释放出核能的反应，称为聚变． (四) 课后练习：课本p85第1、2题。

(五) 教学反馈