7　核聚变优质课教案内容

五、

核聚变

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=Δmc核聚变情况下放出的能量

3．知道核聚变反应的条件

4．了解可控核聚变反应的优点、困难。

过程与方法：

1.通过观察图片，了解本节内容和提高学生的学习兴趣

2.让学生在熟练掌握基本规律的基础，能熟练写出核方程并且求出释放的能量

情感、态度与价值观：

通过图片和介绍当今科技前沿情景培养学生关注物理、关注生活的意识，并且培养学生在生活中应用物理知识的意识；使学生爱物理、爱生活。

重点难点

重点：（1）核聚变现象；（2）能根据ΔE=Δmc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

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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，一个重核分裂成两个中等原子核时要释放能量，那么两个较轻原子核结合成质量数较大原子核时要释放能量还是要吸收能量呢？

【课堂学习】

一、核聚变

●核聚变：把轻原子核聚合成较重原子核的反应（氢弹主要利用的核聚变）

如：1H+0n 1H+Q 1H+1H 2H+Q 问题3：核聚变有何条件？（课本P88）

（原子核带正电，之间存在库仑斥力，故需要足够高的温度（足够的动能）使两原子核达到核力的作用范围，然后通过核力作用发生聚变，此后就不需要外界再提供能量，靠自身的能量就可以使反应继续）

问题4：核聚变为何又称“热核反应”？

问题5：核聚变与核裂变相比有那些优点？

（1）相同质量的燃烧核聚变能释放更多的能量

（2）核聚变没有象核裂变产生放射性废料

（3）核聚变的燃烧氘在地球上非常丰富

问题6：核聚变与核裂变相比有很多优点，为什么现在仍利用核裂变发电？

（核聚变在技术难以控制）

●可控核聚变反应研究进展（课本P89）

★聚变反应堆：可控热核反应（托卡马克受控热核反应）

1 11222422

★聚变反应具有普遍性，它在宇宙中时刻进行着，太阳内部就是一个巨大的热核反应

★核聚变是一种安全、不产生放射性物质、原料成本低的能源

学习活动五：已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，32He核的质量为3.0150u.（1）写出两个氘核结合成32He的核反应方程。（2）计算上述核反应中释放的核能.(已知1u相当于931.5MeV能量) 解：（1）21H＋1H 2He＋0n （2）E=3.26Mev

231【板书设计】

一、轻核聚变

●核聚变：把轻原子核聚合成较重原子核的反应（氢弹）——热核反应

11H+0n 1H+Q 1H+1H 2H+Q 12224●可控核聚变反应研究进展

★聚变反应堆：可控热核反应（托卡马克受控热核反应）

★太阳内部就是一个巨大的热核反应

★核聚变是一种安全、不产生放射性物质、原料成本低的能源

【课堂反馈】

139941.23592U吸收一个慢中子后,分裂成54Xe和38Sr,同时还放出(

) A．1个α粒子

B．1个氘核

C．2个中子

D．3个中子

2.设质子、中子、氘核的质量分别为m1、m2和m3,那么,当一个质子和一个中子结合

成一个氘核时,释放的能量是( A．mc2.

)

B．(m1+m2)c2 C．(m3-m2-m1)c2 D．(m1+m2-m3)c2

)

1123．一核反应方程为0n+1H→1H+2.22MeV,以下说法中不正确的是( ．．．A.0n和1H结合成1H要释放2.22MeV核能. B.该逆过程的反应式是:1H+γ→0n+1H. 211112C.把1H分解成一个质子和一个中子至少要吸收2.22MeV的能量才行. D.0n和1H结合成1H要吸收2.22MeV核能.

4．下列核反应方程式中,表示轻核聚变过程的是( ) A.

5．对于下述四个核反应方程说法中正确的有( ) 4121①94Be2He6C0n

②1H1H2He能量

31430151122P→3014Si+1e

B.1H+1H→2He+0n

02389202341C.6C→7N+-1e D.1414U→23490Th+2He 4190136119164③235

④UnSrXexnFYO92038540982He

2

A．①是发现中子的核反应方程

C．③是核裂变方程,其中x=10

B．②是链式反应方程

D．④是α衰变方程,其中Y是质子

6．科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核（11H）转化成一个氦核（42He）和两个正电子（01e）并放出能量。已知质子质量mP = 1.0073u，α粒子的质量mα = 4.0015u，电子的质量me = 0.0005u．

1u的质量相当于931.MeV的能量．①写出该热核反应方程？

②一次这样的热核反应过程中释放出多少MeV的能量?（结果保留四位有效数字）

答案：1．D

2．D

3．D

4．B

5．AC 6．①411H

42He＋201e

②24.87Mev

【课后测评】

1.有三个核反应方稗,分别是：41H→2He+21e, 2359214022688Ra→22286Rn+2He, ) 4U+0n→19034Se+13658Sr+100n，它们的核反应类型分别是( 1

A．裂变、裂变、衰变

B．衰变、衰变、人工转变

C．人工转变、裂变、裂变

D．聚变、衰变、裂变

2.下列原子核反应式中,x代表α粒子的反应式是( ) 912234A．42342He4Be6Cx B．90Th91Pax

313030C．2ix

1H1H0nx D.15P14S3．太阳辐射能量住要来自太阳内部的(

) A．化学反应

4．（2012广东卷）下列释放核能的反应方程，表述正确的有（

）

3241A．1H1H2He0n是核聚变反应

B．放射性衰变

C．裂变反应

D．热核反应

3241B．1H1H2He0n是β衰变

1140941C．235UnXeSr292054380n是核裂变反应

1140941D．23592U0n54Xe38Sr20n是α衰变

5．(2012全国新课标)（1）氘核和氚核可发生热核聚变而释放巨大的能量，该反应方程为：234234H+H→He+x

，式中x是某种粒子。已知：H、H、112112He和粒子x的质量分别为2.0141u、3.0161u、4.0026u和1.0087u；1u=931.5MeV/c2，c是真空中的光速。由上述反应方程和数据可知，粒子x是__________，该反应释放出的能量为_________ MeV（结果保留3位有效数字）

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6．在所有能源中，核能具有能量密度大、区域适应性强的优势。在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能。核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量的核能。

141921（1）核反应方程23592U＋0n →56Ba＋36Kr＋aX是反应堆中发生的许多核反应中的一种，则α的值为多少，X表示哪一种核？

14192（2）上述反应中，分别用mU、mBa、mKr表示235U、Ba、925636Kr的质量，用mn和mp表示

中子和质子的质量，则该反应过程中释放的核能为多少？6[来源:学科网ZXXK]

（3）有一座核能发电站，发电能力P＝1×10kW，核能转化为电能的效率η＝40%，设反应

堆中发生的裂变反应全是（1）中的核反应，已知每次核反应过程中放出的核能E1＝2.78×

10J，铀核的质量mU＝3.9×10kg，求每年（365天）需要消耗的铀的质量。

答案：1．D

2．C

3．D

4．AC

5．中子（10n）

17.6Mev 6．（1）3

中子（10n）

（2）1.1×10kg 3-11-25

[来源学_科_网]

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