7　核聚变优秀完整教案

19.7

核聚变教学设计

教学目标

1．知道核聚变现象，理解核聚变放出巨大能量的原理

2．能根据ΔE=Δmc2核聚变情况下放出的能量

3．知道什么叫链式反应及链式反应的条件；了解可控核聚变反应的优点、困难。

重点难点

重点：（1）核聚变现象；（2）能根据ΔE=Δmc2核聚变情况下放出的能量

难点：核聚变放出巨大能量的原理

设计思想 核聚变对学生而既熟悉又陌生，平时都听说过太阳能的产生、氢弹，特别是当今的世界因“核”而引发的各国之间口水战，学生或多或少都了解一些，这部分内容学生一定很感兴趣，所以，讲授时我们可以以问题的形式让学生观看PPT，自已去看书、思考，整理相关的知识，掌握要掌握的内容。

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教学设计

【课堂引入】

问题：在上一节中，我们学习了原子核的比结合能曲线，知道中等核的比结合能最大，那么一个重核分裂成两个中等原子核可以释放巨大的核能。要产生巨大的核能还有其他方式？

两个较轻原子核结合成质量数较大原子核时也可以释放能量

【课堂学习】

一、核聚变

1．定义：两个轻核结合成质量较大的核，并释放出能量的核反应．

312．举例：2→41H＋1H―2He＋0n＋17.6 MeV 探究一：认识核聚变放出的能量:

234→2He＋11H＋1H―0n 氘核的质量：mD＝2.014102u 氚核的质量：mT＝3.016050u 氦核的质量：mα＝4.002603u 中子的质量：

mn＝

1.008665u

Δm=mD+mT-(mα+mn)=0.018884u

ΔE=Δmc2=0.01884×931.5MeV=17.59MeV注：碳原子质量的1/12叫做原子质量单位，用u表示。（参考课本82页）

比较核聚变和核裂变反应放出的能量

核聚变

1H1H2He0n+17.6Mev

核裂变

2341

23511419292U＋0n →56Ba＋36Kr＋30n+201Mev

1计算表明，这个核反应释放的能量是17.6MeV 。这个量值虽然比一个铀核裂变产生的能量（201MeV）少，但平均每个核子产生的能量

是铀裂变（201235+117.6= 3.52MeV2+3

= 0.852MeV）的约4倍。

探究二：核聚变反应的条件？

(1)轻核间的距离要达到10－15__m以内．核力才能大于电磁力

需要克服极大的库仑斥力，因此必须让轻核具有很大的动能。

如何能使轻核具有较大的动能呢？

把原子核加热到很高的温度（几百万开尔文高温）

(2)需要加热到很高的温度，因此又叫热核反应．

热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆．

氢弹原理：首先由普通炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸．

探究三：可控核聚变

问题1：聚变与裂变相比有哪些优点？

问题2：利用聚变核能有什么困难？

问题3：解决方案？

二、受控热核反应——核聚变的利用

1、优点：

（1）轻核聚变产能效率高

相同的核燃料释放的能量多。常见的聚变反应平均每个核子放出的能量约3.3MeV，而裂变时平均每个核子释放的能量约为1MeV。

（2）地球上聚变燃料的储量丰富

1L海水中大约有0.03g氘，如果发生聚变，放出的能量相当于燃烧300L汽油,轻核聚变是能源危机的终结者。

（3）轻核聚变更安全、清洁

实现核聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了。

2、难点：地球上没有任何容器能够经受如此高的温度。

3、解决方案：磁约束、惯性约束

磁约束：带电粒子运动时在均匀磁场中会由于洛伦兹力的作用而不飞散，因此有可能利用磁场来约束参加反应的物质。

【板书设计】

一、核聚变

1．定义：两个轻核结合成质量较大的核，并释放出能量的核反应．

2．举例：21H＋31H―→42He＋10n＋17.6 MeV 探究一：认识核聚变放出的能量:

ΔE=Δmc2

探究二：核聚变反应的条件？

(1)轻核间的距离要达到10－15__m以内．

(2)需要加热到很高的温度，因此又叫热核反应．

探究三：可控核聚变

问题1：聚变与裂变相比有哪些优点？

问题2：利用聚变核能有什么困难？

问题3：解决方案？

【课堂练习】

练习1(多选)

1.下列说法不正确的是（

BD）

A．32411H1H2He0n是核聚变反应

B．23592U11409410n54Xe38Sr20n是核聚变反应

C．Ra→Rn+He是α衰变

D．Na→Mg+e是裂变

2..太阳不断地向外辐射能量，仍保持1千万度以上的高温，剧烈的(

D

)

A．衰变反应

B．人工核反应

C．裂变反应

D．热核反应

活页(十八)

其主要原因是太阳内部进行着

213．氘和氚发生聚变反应的方程式是1H＋3→41H―2He＋0n＋17.6 MeV，若有2 g氘和3 g氚全部发生聚变，NA为阿伏伽德罗常数，则释放的能量是(

A

)

A．NA×17.6 MeV

C．2NA×17.6 MeV B．5NA×17.6 MeV

D．3NA×17.6 MeV

阶段质量评估(四)

原子核

4．当两个中子和两个质子结合成一个α粒子时，放出28.30 MeV的能量，当三个α粒子结合成一个碳(C)核时，放出7.26 MeV能量，则当6个中子和6个质子结合成一个碳(C)核时，释放的能量约为(

D

)

A．21.04 MeV

B．35.56 MeV

C．77.64 MeV 新课程P54

5．太阳的能量来自下面的反应:四个质子(氢核)聚变成一个粒子,同时发射两个正电子,若太阳辐射能量的总功率为P,质子的光速为c,求: (1)写出核反应方程式. (2)核反应所释放的能量. 、氦核、正电子的质量分别为、、,真空中

D．92.16 MeV

(3)1s内参与上述热核反应的质子数目.