7　核聚变教案设计（一等奖）

§19.7 核聚变

太湖县弥陀中学

王岭平

★新课标要求

（一）知识与技能

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。

（二）过程与方法

通过让学生自己阅读课本，培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力

（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。

★教学重点

聚变核反应的特点。

聚变反应的条件。

★教学方法

教师启发、引导，学生讨论、交流。

★教学用具：

多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。

★课时安排

1 课时

★教学过程

（一）引入新课

白天我们沐浴在明媚的阳光下，夜晚来临，我们仰望苍穹，繁星闪烁，美丽的太空又把我们带入无限的遐想当中。

【多媒体展示】大家请看这幅图，意境美不美？（美）那么你知道繁星发光的原因吗？（太阳的反射光）很好！那么太阳为什么本领那么大，能把繁星照亮？（因为太阳内部发生着激烈的聚变

1

反应）可见，聚变反应释放出来的能量是多么的巨大！好今天这节课我们就来研究聚变问题！

【板书】§19.7 核聚变

（二）进行新课

一、核聚变

提问：那么什么叫核聚变呢？

【多媒体展示】

利用多媒体内容进行解释。

强调：17.60MeV这是一个氘核和一个氚核结合释放出来的能量。

提问：请同学们想想轻核聚变为什么会释放核能？

回想上节我们讲的核裂变，想一想轻核聚变为什么会比重核裂变能释放出更多的核能？其原因是什么？

【多媒体展示】轻核聚变比重核裂变能释放出更多的核能的理解

利用多媒体内容进行解释。

轻核聚变存在质量亏损

提问：同等质量的轻核聚变与重核裂变释放出核能之比？

【多媒体展示】同等质量的轻核聚变与重核裂变释放出核能之比的计算。

利用多媒体内容进行解释。

氘和氚是1：1，因此可以把它们看成一个整体，则摩尔质量为5g/mol，因此117.6MeV，因此求得的x就是1kg氘和氚按1：1发生聚变反应所释放出的核能。

1000xNA51200MeV铀核裂变，200MeV是一个铀核裂变所释放出来的核能，因此有，因此1000yNA235求得的y就是1kg铀核发生裂变时所释放出来的能量。

提问：请同学们试从微观和宏观两个角度说明核聚变发生的条件？

2

-15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 m（原子核的半径数量级约为10 m，原子的半径的数量级约为10 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开尔文的高温。

教师说强调：由于聚变反应需要高温，则聚变反应又称为热核反应。且聚变反应一旦发生，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，在极短的时间内释放巨大的能量，这就是聚变引起的核爆炸。在上世纪四十年代，人们利用核聚变反应制成了用于战争的氢弹，氢弹是利用热核反应制造的一种大规模杀伤武器，在其中进行的是不可控热核反应，同等质量的氢弹爆炸威力是原子弹的4倍，因此一般氢弹的威力是原子弹的十几倍不等。

提问：氢弹爆炸原理是什么？

【多媒体展示】多媒体展示氢弹的原理和结构图。

实际上，自从有了原子弹后，就可以制造氢弹了。氢弹的炸药主要是由氘氚等做成，并且氢弹炸药只能在几百万开尔文的高温下才能引爆，这种高温我们可以用原子弹爆炸来实现，因此原子弹实际上又是氢弹的导火线。

【多媒体展示】原子弹是氢弹的导火线。

1964年10月16日，我国在新疆罗布泊（pō）沙漠成功地进行了第一颗原子弹爆炸试验，结束了我国无核的时代。当时，前苏联看到我们研制出了原子弹，立即毁约停援，撤走专家，并实行技术封锁，正值困难时期，我国科学家们不畏艰苦、废寝忘食、夜以继日地研制氢弹，终于在1967年6月17日，成功地爆炸了第一颗氢弹。从第一颗原子弹到氢弹，我国仅仅用了2年零8个月的时间，这是让全世界为之震惊的速度。

【多媒体展示】利用多媒体展示两弹元勋邓稼先，除了邓稼先外还有许多科学家如钱学森等等。

同学们要学习科学家们这种不畏艰难困苦、刻苦钻研、爱国献身的精神。

【多媒体展示】利用多媒体展示氢弹爆炸时的图片。

在氢弹爆炸成功的同时，中国政府重申：“中国进行核试验，发展核武器，完全是为了防御，其最终目的就是为了消灭核武器”，并承诺“在任何时候，任何情况下，中国都不会首先使用核武器。”

【多媒体展示】热核反应在宇宙中是很普遍的现象。

热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳和很多发光恒星的内部温度高达几百万开尔文，因而在那里进行着激烈的热核反应，不断向外界释放着巨大的能量。太阳每秒释放的能量约为3.8×10J，地球只接受了其中的二十亿分之一，这样就能使我们大地温暖、万物生长。太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。它每秒有7亿吨原子核参与反应，辐射出的能量与400万吨的物质相当，因此不断减轻。科学家估计，太阳的这种“核燃烧”还能维持几十亿年。当然，与人类历史相26-15-10

3

比，这个时间很长很长！为此我专门百度了一下：人类历史到目前为止也就2百多万年，因此不要过于悲观！

二、受控热核反应

提问：实现受控热核反应的困难和解决的方案是什么？

【多媒体展示】展示难点和方案。

利用多媒体内容进行解释。

目前，人们还不能完全控制核聚变的速度，但科学家们正在努力研究和尝试受控热核反应，以使核聚变造福于人类。

【多媒体展示】展示环流器相关的图片

利用多媒体内容进行解释：

环流器，音译又叫托卡马克，环流器的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候环流器的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。对于磁约束和惯性约束的理论技术非常前沿，这是科学家们去研究的问题，同学们只需要做简单的做下了解就行了，知道我国在可控热核反应方面的研究和实验处于世界领先水平就行了。

【多媒体展示】核聚变较核裂变的优越性

利用多媒体内容进行解释：轻核聚变，氘氚发生聚变生成氦核本身没有放射性，反射性废物主要是氚核泄漏，以及聚变时高速中子、质子与其他物质反应生成的反射性物质，因此比裂变反应堆生成的废物量少得多，容易处理。

【多媒体展示】重核裂变与轻核聚变的区别

【多媒体展示】例题1-9，让学生回答并进行解释讲解（学生读题审题，一个题目用时1到2分钟左右，计算题不让学生做）。

（三）课堂小结

本节主要研究了聚变核反应的特点和条件，聚变反应要比裂变反应释放更多的能量，但它发生的条件是要达到几百万度的高温，因而聚变反应也叫热核反应.可控热核反应的研究和实验将为人类和平利用核能开发新的途径。

（四）作业：

完成课后练习

★教学反思

本节课虽然教学要求不高，但却是开展中学科技教育活动的生动内容。然而课本的编写，却限于篇幅等因素的影响，存在正如爱因斯坦所说的问题：“科学结论几乎是以完成的形式出现在读者

4

面前，读者学生体验不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程也很难达到清楚地解释全部过程。”

在课堂教学过程中，结合内容的讲授，以史为鉴，虽着墨不多，却寓意深远，本材料正是以此为设计思想的：沿着科学家的足迹，剖析科学家的思维，领略科学家的创造；激发同学们的兴趣，培养同学们的能力，陶冶同学们的情操。

5