7　核聚变多媒体教学设计及其点评

长沙县实验中学物理教案

诚

康

智

毅

长沙县实验中学物理学科教案设计

授课班级

课 题

课时安排

授课人

19．7

核聚变

1．了解聚变反应的特点及其条件. 课 型

新课

2．了解可控热核反应及其研究和发展. 新课标要求

教 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学

景。

目 标

知识目标

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

分 析

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。

德育目标

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。

重、难

点阐释

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。

学法指导

教师启发、引导，学生讨论、交流。

教具设计

多媒体辅助教学设备

教学过程

（一）引入新课

（二）进行新课

1．聚变及其条件

提问：请同学们阅读课本第一段，回答什么叫轻核的聚变？

学生仔细阅读课文

学生回答：两个轻核结合成质量较大的核，这样的反应叫做聚变。

提问：请同学们再看看比结合能曲线（图19.5-3），想一想为什么轻核的聚变反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能？

（1）氢的聚变反应：

2231

1H+1H→1He+1H+4 MeV、23411H+1H→2He+0n+17.6 MeV 问题引导

二次备课

（2）释放能量：ΔE＝Δmc2＝17.6 MeV，平均每个核子释放能量3 MeV以上，约为裂变反应释放能量的3～4倍

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？

学生阅读教材，分析思考、归纳总结并分组讨论。

得出结论

1

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诚

康

智

毅

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。

（1）热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳和很多恒星的内部温度高达107

K以上，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3.8×1026 J，地球只接受了其中的二十亿分之一。太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。它每秒有７亿吨原子核参与碰撞，转化为能量的物质是400万吨。科学家估计，太阳的这种“核燃烧”还能维持90亿~100亿年。当然，与人类历史相比，这个时间很长很长！

教师：希望同学们课后查阅资料，了解更多的太阳能有关方面的知识及其应用。

（2）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在规模杀伤武器，在其中进行的是不可控热核反应，它的威力是原子弹的十几倍。

提问：氢弹爆炸原理是什么？

2．可控热核反应

（1）聚变与裂变相比有很多优点

例：一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是21H+31H→42He+10n，其中氘核的质量：mD=2.014 102 u、氚核的质量：mT=3.016 050 u、氦核的质量：mα=4.002 603 u、中子的质量：mn=1.008 665 u、1u=1.660 6×10-27kg，e = 1.602 2×10-19C，请同学们求出该核反应所释放出来的能量。

学生计算：

根据质能方程，释放出的能量为：

0.01861.66061027(3108)2Emc(mDmTmmn)ceV17.6MeV

1.6022101922教师点拔：平均每个核子放出的能量约为3.3MeV，而铀核裂变时平均每个核子释放的能量约为1MeV。

总结：聚变与裂变相比，这是优点之一，即轻核聚变产能效率高。

总结：聚变与裂变相比，这是优点之二，即地球上聚变燃料的储量丰富。如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。

聚变与裂变相比，优点之三，是轻核聚变反应更为安全、清洁。

（2）我国在可控热核反应方面的研究和实验发展情况。

（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

教学反馈（后记）

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