7　核聚变优秀教案说课稿

核聚变

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. （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

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。

教学重点

1.聚变核反应的特点。

2.聚变反应的条件。

课时安排

1 课时

教学过程

一、课堂引入：能源是推动科学技术和经济高速发展的动力保障，需求正在急剧增加。煤、石油等化石能源的不可再生，使资源日益枯竭，而且给地球带来了巨大的污染，这些因素促使人们更加重视寻找洁净的、可持续发展的新能源。近年来，核能作为一种新能源倍受人们关注，核反应有些释放能量，有些吸收能量，人们想利用核能，当然必须选那些释放核能的核反应。那么如何获得核能呢？重核裂变和轻核聚变是获得核能的两个重要途径。这节课我们学习轻核的聚变。轻核聚变：核物理中把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变。

二、轻核聚变

学生阅读课文，并回答下列问题：

（1）是否任意核聚变在一起都释放出能量？为什么？

（2）什么叫轻核的聚变？

（3）发生轻核聚变的条件是什么？

结合裂变知识，引导学生回答问题：不是任意核聚变在一起都能释放能量。由爱因斯坦质能方程可知，只有在反应中出现质量亏损，即生成物的总质量小于反应物的总质量时，才能放出能量。

1．轻核的聚变

把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做轻核的聚变，简称聚变。

常见的聚变反应有：

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HHHH4Me11112341

HHHen17.6Me11202．发生聚变的条件

要使轻核发生聚变，必须使它们核子间的距离接近到1015m，由于原子核都是带正电的，要使他们接近到这种程度，必须克服巨大的库仑斥力，这就要求原子核有很大的动能。

怎样才能使轻核获得足够大的动能来产生聚变呢？

方法之一：就是将物质加热。温度越高，分子的热运动越剧烈，分子热运动的平均动能越大。当物质达到几百万摄氏度以上的高温时，剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服原子核间的库仑斥力，在碰撞时发生聚变。因此，聚变反应又叫热核反应。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。

根据你所知道的，还能通过什么方法实现核聚变？

日英开发出激光核聚变新方法，有关论文发表在近日出版的英国《自然》杂志上。有人提出利用电解重水的方法实现低温核聚变，但是未经证实。

3．聚变反应的特点

（1）

和裂变相比，聚变反应释放的能量更多

例如，一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是：

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HHHen1120给出数据，让学生计算该核反应释放的能量。

氘核的质量：mD=2.014 102u 氚核的质量：mT=3.016 050u 氦核的质量：mα=4.002 603u 中子的质量：mn=1.008 665u 1u=1.660 6×10－27kg，e=1.602 2×10－19C 根据质能方程，释放出的能量

△E=△m·c2

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(mmmm)cDTn27820.0188841.660610(3.010)

191.602210＝17.6 MeV 平均每个核子放出的能量约为3.3 MeV，而铀核裂变时平均每个核子释放的能量约为1 MeV。

（2）聚变材料丰富

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。

常见的聚变反应：

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HHHH4Me11112341

HHHen17.6Me1120在这两个反应中，前一反应的材料是氘，后一反应的材料是氘和氚，而氚又是前一反应的产物。所以氘是实现这两个反应的原始材料，而氘是重水的组成成分，在覆盖地球表面三分之二的海水中是取之不尽的。

（3）

安全、无污染

聚变产物基本上是稳定的氦核，没有放射性，不污染周围环境。而常规裂变反应堆会产生寿命长、放射性较强的核废料，容易引起环境污染。

可见，轻核的聚变是一种理想的解决能源的途径。通过阅读课本和大家查找的资料了解目前对聚变能的应用情况。

四、热核反应的应用

1．聚变能的应用

（1）

太阳能。热核反应在宇宙中是很普通的。太阳和许多恒星内部，温度高达107K以上，就满足热核反应的条件。太阳内部的氢核在极高温下聚变成氦核，每秒释放的能量达3.8×1026J。地球只接收了其中的二十亿分之一左右。对太阳能的应用主要是：地球上万物生长离不开太阳的光和热；太阳能热水器、太阳能电池等等。

请同学们查阅资料，更多、更详细地了解太阳能的应用。

（2）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。

利用原子弹爆炸时产生的超高温，使氘和氚发生热核反应，在极短的时间内释放出大量的能量。

1

HHHen17.6Me120氢弹中用的1H不太容易获得，而且不能储藏很久，所以，有些氢弹用3Li来提供1H，其反应式为

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LinHHe4.8Me30123632341产生的氚与氘进行热核反应，又放出17.6兆电子伏特的能量。

氢弹比原子弹复杂一些，它需要用原子弹来引爆以获得热核反应所需的高温，而这些原子弹又要用普通炸药点燃。

要使聚变反应所产生的能量用于和平目的，则需实现可控热核反应。

2．可控热核反应

世界上许多国家都在积极研究可控热核反应的理论和技术。我国在这方面已经具有一定的实力，取得一定的成果。我国自行研制可控热核反应装置“中国环流一号”于1984年9月启动。位于合肥西郊的中国科学院等离子体物理研究所、具有国际先进水平的可控热核反应实验装置“HT-T超导托卡马克”于1994年安装成功。日前传出喜讯：基于超导托卡马克装置HT—7的可控热核聚变研究再获突破，运行参数居世界前两位。据介绍，本轮实验有来自美、日等14个研究机构的18位外籍专家参与，HT—7装置成为名副其实的国际可控热核聚变研究大舞台。

据专家估计，可控热核聚变可能在本世纪40年代投入商业运营，人类从此将拥有用之不竭的洁净能源。在这个中外科学家百年共同努力的造福人类的“千年工程”上，人们将会看到中国人用HT—7搭建的里程碑。相关内容可上网查询。

说明：

1．本节课重在让学生知道裂变反应和聚变反应能够释放能量，了解发生裂变反应和热核反应的条件及其特点。课本的内容只是点到为止，在高中阶段不易展开，所以处理本节课时，采取让学生阅读、讨论、总结的方法，培养学生收集和处理信息的能力、口头交流的能力。教师在教学过程中可以补充一些相关知识。

2．反应堆已成为人们获得核能的重要途径，而增殖反应堆还处在探索研究阶段；聚变反应作为一种理想能源，备受人们关注。鼓励学生查阅一些有关现代科技的资料，多了解一些有关裂变反应和聚变反应的知识。例如，增殖反应堆的研究，太阳能的应用，对“可控热核反应”研究的进展等等。