7　核聚变名师教学实录

铜山区侯集中学高二物理3-3教学案 编写：苏化青

审核：金玉

时间： 月 日

课题 核聚变

粒子和宇宙

学习目标：

1．了解聚变反应的特点及其条件. 2．了解可控热核反应及其研究和发展. 3．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。

学习重点 聚变核反应的特点和聚变反应的条件。

学习内容

探究一．核聚变

阅读课本，回答

（1什么叫轻核的聚变？聚变又叫什么反应？

（2）为什么轻核聚变反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能？

（3）从微观和宏观两个角度说明核聚变发生需要什么条件？

观察以下铀核裂变和氢的聚变反应方程，比较平均每个核子释放能量，约为裂变反应释放能量的多少倍？

235921921U0n141BaKr356360n+201MeV 教师复备（学生笔记）

23411H+1H→2He+0n+17.6MeV 【结论】

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，

-15即10m，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

1

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摄氏度的高温。

另外：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。

阅读课本了解：

探究二．

受控热核反应

1、

核聚变与核裂变有哪些优点？

2、

实现核聚变的难点是什么？

3、

为了解决核聚变的难点，科学家设计了哪两种方案？哪种装置是目前最好的磁约束装置？

探究三：粒子和宇宙

1.许多粒子都存在着________等物理性质与它相同而________等其他性质相反的粒子，叫做反粒子。

2．按照粒子与各种相互作用的不同关系，可以将粒子分为三大类：________、轻子和________。

(1)强子是参与________相互作用的粒子。________是最早发现的强子；

(2)轻子是________强相互作用的粒子。最早发现的轻子是________。

(3)________是传递各种相互作用的粒子，如光子等。

3．许多实验事实表明，强子是有________结构的，强子由__

的成分组成，这种成分叫做夸克。夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷________电荷的最小单元，即存在________电荷。

【典型例题】

【例1】以下说法正确的是

(

) A．聚变是裂变的逆反应

B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量

C．聚变须将反应物加热至数百万度以上高温，显然聚变过程是吸收能量的

D．裂变与聚变均可释放巨大能量

[来源:Z*xx*k.Com][来源:Zxxk.Com]

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【例1】．关于核衰变和核反应的类型，下列表述正确的有(

)

【例3】一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子质量mH＝1.007 3 u，中子质量mn＝1.008 7 u，氚核质量m＝3.018 0 u。

(1)写出聚变方程；

(2)释放出的核能多大？

(3)平均每个核子释放的能量是多少？

【例4】．如图所示，托卡马克是研究受控核聚变的一种装置，这个词是toroidal(环形的)、kamera(真空室)、magnit(磁)的头两个字母以及katushka(线圈)的第一个字母组成的缩写词。根据以上信息，下列判断中可能正确的是

(

) A．这种装置的核反应原理是轻核的聚变，同时释放出大量的能量，和太阳发光的原理类似

B．线圈的作用是通电产生磁场使带电粒子在磁场中旋转而不溢出

C．这种装置同我国秦山、大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理相同

D．这种装置可以控制热核反应速度，使聚变能缓慢而稳定地进行

【例5】一个质子和一个中子聚变结合成一个氘核，同时辐射一个γ光子。已知质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2、m3，普朗克常量为h，真空中的光速为c。下列说法正确的是 113A．核反应方程是1H＋0n―→1H＋γ

B．聚变后应中的质量亏损Δm＝m1＋m2－m3

C．辐射出的γ光子的能量ΔE＝(m3－m1－m2)c

D．γ光子的波长λ＝2

(m1＋m2－m3)c

3 h

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【巩固练习】

1．目前核电站利用的核反应是(

) A．裂变，核燃料为铀

B．聚变，核燃料为铀

C．裂变，核燃料为氘

D．聚变，核燃料为氘

2．下列核反应方程式中，表示核聚变过程的是(

) 300341A.30

B.215P→14Si＋1e

1H＋1H→2He＋0n 14

02344C.

14

D.

2386C→

7N＋－1e

92U→

90Th＋2He 3．现有三个核反应方程：

24

0①2411Na→12Mg＋－1e

1141921②

23592U＋0n→

56Ba＋36Kr＋30n

341③21H＋1H→2He＋0n 下列说法正确的是(

) A．①是裂变，②是β衰变，③是聚变

B．①是聚变，②是裂变，③是β衰变

C．①是β衰变，②是裂变，③是聚变

D．①是β衰变，②是聚变，③是裂变

4．重核裂变和轻核聚变是人类获得核能的两种主要途径，下面关于它们的说法中正确的是(

) A．裂变和聚变过程中都有质量亏损

B．裂变过程中有质量亏损，聚变过程中质量有所增加

C．裂变过程中质量有所增加，聚变过程中有质量亏损

D．裂变和聚变过程中质量都有增加

5．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2→41H＋1H―2He＋0n 1921B．“人造太阳”的核反应方程是

235→14192U＋0n―

56Ba＋36Kr＋30n C．“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是ΔE＝Δmc2

1D．“人造太阳”核能大小的计算公式是E＝mc2

2B6．一个粒子轰击硼核5，生成碳14，并放出0.75106eV的能量。写出其核反应方程，反应过程中质量亏损是多少kg？

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