7　核聚变优质课教案推荐

§19．7 核聚变

一、教学目标

（一）知识与技能

1．了解聚变反应的特点及其条件. 2．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。

（二）过程与方法

通过让学生自己阅读课本，用视频激发学生的学习兴趣，培养他们归纳知识的能力

（三）情感、态度与价值观

1．通过学习，使学生进一步认识导科学技术的重要性，更加热爱科学、勇于献身科学。

2．认识核能的和平利用能为人类造福，但若用于战争目的将给人类带来灾难，希望同学们努力学习，为人类早日和平利用核聚变能而作出自己的努力。

二、教学重点：

聚变核反应的特点。

三、教学难点：

聚变反应的条件。

四、教学方法：

教师启发、引导，学生讨论、交流。

五、教具：

多媒体教学、课件播放。

[教学过程]:

（一）引入新课

教师：咱班学生跳绳比较厉害，找一名学生上前面表演跳绳一分钟，然后问感受如何？

学生：很累！

教师：为什么？

学生：因为消耗了能量。

教师：能量可以相互转化，但总量市守恒的，我们现有的能源已经日益减少，所以需要开发新能源，有哪些新能源呢？

学生自由回答

教师：我们再看几幅图片，你们能想想到什么？

点评：通过图片展示原子弹与氢弹的区别，介绍我国第一氢弹爆炸，激发同学们的爱国热情。

（二）进行新课

一、核聚变

阅读教材第88页,了解核聚变的概念及聚变发生的条件。

什么是核聚变?能发生聚变的条件是什么? 答案:(1)定义:两个轻核结合成质量较大的核,并释放出能量的反应。

(2)条件:轻核的距离要达到10-15 m以内;需要加热到很高的温度,因此又叫热核反应。

二、受控热核反应

阅读教材第89页“受控热核反应”部分,了解可控热核反应。

1.聚变与裂变相比有哪些优点? 答案:(1)轻核聚变产能效率高。

(2)地球上聚变燃料的储量丰富。

(3)轻核聚变更为安全、清洁。

2.约束核聚变材料的方法有哪些? 答案:磁约束和惯性约束。

视频播放：核聚变与核裂变的视频，让学生仔细观察，一会儿教师提问

对核聚变的理解

问题导引

随着科技的发展,不久的将来,汽车不再烧油,而改烧“海水”,你相信这能实现吗? 要点提示:能实现。热核反应的燃料之一,氢的同位素——氘的储量丰富,每升海水中就含有0.03 g氘核,这些氘核完全聚变释放的能量约和燃烧300 L汽油相当。

学生思考并分组讨论、归纳总结。

1.聚变发生的条件

要使轻核聚变,必须使轻核接近核力发生作用的距离10-15 m,这要克服电荷间强大的斥力作用,要求使轻核具有足够大的动能,有一种办法就是把它们加热到

几百万开尔文的高温。

2.轻核聚变是放能反应

从比结合能的图线看,轻核聚变后比结合能增加,因此聚变反应是一个放能反应。

学生回答：因为较轻的原子核比较重的原子核核子的平均质量更大，聚变成质量较大的原子核能产生更多的质量亏损，所以平均每个核子释放的能量就更大

点评：学生阅读课本，回答问题，有助于培养学生的自学能力。

3.核聚变的特点

(1)在消耗相同质量的核燃料时,轻核聚变比重核裂变释放更多的能量。

(2)热核反应一旦发生,就不再需要外界给它能量,靠自身产生的热就可以使反应进行下去。

(3)普遍性: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。

4.核聚变的应用

(1)核武器——氢弹:一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置。它利用弹体内的原子弹爆炸产生的高温高压引发热核聚变爆炸。

(2)可控热核反应:目前处于探索阶段。

5.重核裂变与轻核聚变的区别

比较项目

重核裂变

轻核聚变

重核分裂成两个或多个两个轻核结合成质量放能原理

中等质量的原子核,放出较大的原子核,放出核核能

能

聚变反应比裂变反应平均每个核子放出的能量放能多少

大约要大3~4倍

燃料储量情况

聚变燃料储量丰富

核废料处理难聚变反应的核废料处理要比裂变反应容易得多

度

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。

dd3Hen3.25MeVdd3Hp4.0MeVd3H4Hen17.6MeVd3He4Hep18.3MeV

微观上：参与反应的原子核必须接近到原子核大小的尺寸范围，即10-15 m，要使原子核接近到这种程度，必须使它们具有很大的动能以克服原子核之间巨大的库仑斥力。

宏观上：要使原子核具有如此大的动能，就要把它加热到几百万摄氏度的高温。

点评：从宏观和微观两个角度来考虑核聚变的条件，有助于加深理解。

教师说强调：聚变反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以维持反应持续进行下去，在短时间释放巨大的能量，这就是聚变引起的核爆炸。

【例题1】

(多选)据新华社报道,由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称“人造太阳”)已完成了首次工程调试。下列关于“人造太阳”的说法正确的是(

) 31A.“人造太阳”的核反应方程是

1H+1H→42He+0n 2352921411B.“人造太阳”的核反应方程是

92U+0n→56Ba+

36Kr+310n

C.根据公式E=mc2可知,核燃料的质量相同时,聚变反应释放的能量比裂变反应大得多

D.根据公式E=mc2可知,核燃料的质量相同时,聚变反应释放的能量与裂变反应相同

【例题2】

太阳内部持续不断地发生着四个质子聚变为一个氦核同时放出两个正电子的热核反应,这个核反应释放出的大量能量就是太阳的能源。(已知质子质量为mH=1.007 3 u,氦核质量为mHe=4.001 5 u,电子质量为me=0.000 55 u) (1)写出这个核反应方程; (2)这一核反应能释放多少能量? (3)已知太阳每秒释放的能量为3.8×1026 J,则太阳每秒减少的质量为多少千克?