7　核聚变教学设计内容推荐

19．7

核聚变

（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

教学环节与教学内容

引入新课：

问题引导：人类正面临严重的能源问题

展示能源消耗分布图：

展示2017人口增长曲线图：

教师活动

问1：为什么要节省能源？

问2：通过能源消耗分布图，一次能源的消耗随经济的快速发展有怎样的趋势？

问1：随人口的快速增长，如何保证人类对能源的需求？

学生活动

不可再生能源总量逐渐减少。

不可再生能源消耗越来越多。

迫切需要寻找新能源。

设计意图

让学生通过动手图片和数据，了解开发新能源的目的和意义。

一、核聚变

问1：请同学们阅读课本第学生仔细阅

一段，回答什么叫轻核的读课文

聚变？

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。

因为较问2：请同学们再看看轻的原子核比结合能曲线，想一想为比较重的原什么轻核的聚变反应能够子核核子的比重核的裂变反应释放更平均质量更多的核能？

大，聚变成质量较大的原子核能产生更多的质量

引导学生认真阅读课本，主动从课本从获取知识，有助于培养学生的自学能力。

学生思考并分组讨论、归纳总结。

亏损，所以平

均每个核子释放的能量就更大。

请同学们试从微观和微观上：参与学生阅读核聚变的条件

宏观两个角度说明核聚变反应的原子教材，分析思发生的条件？

核必须接近考、归纳总结到原子核大并分组讨论。

小的尺寸范

围，即10-15

m，要使原子

教师强调：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。

教师补充：

（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。

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！

二、可控热核反应

师：目前，人们还不能控制核聚变的速度，但科学家们正在努力研究和尝试可控热核反应，以使核聚变造福于人类。我国在这方面的研究和实验也处于世界领先水平。请同学们自学教材，了解聚变与裂变相比有哪些优点？

例题展示：一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是4231H+1H→

计算、思考和对比分析得出轻核的聚变释放出的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。

通过例题计算可知：聚变与裂变相比，轻核聚变产能效率高。

12He+0n，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。

教师点拔：常见的聚变反应：3221H+1H→1

231He+1H+4MeV、1H+1H→42He+10n+17.6 MeV。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，而氘是重水的组成部分，在覆盖地球表面三分之二的海水中是取之不尽的。因此，轻核聚变是能源危机的终结者。

除此以外，聚变与裂变相比，优点之三，是轻核聚变反应更为安全、清洁。

氢弹的结构和爆炸原理

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。

学生阅读教材：课本氢弹原理图，它需要用原子炸药来引爆，以获得热核反应所需要的高温，而

培养学生分析问题、解决问题的能力，逐步提高学生的归纳总这些原子炸

结能力。

问：氢弹爆炸原理是什药又要用普

么？

通炸药来点燃。

。

三、核聚变能源的利介绍我国在可控热核反应观察

思考

用

方面的研究和实验发展情况。

通过了解我国在可控热核反应方面的成就，激发学生的爱国热情和献身科学的能力。

课堂总结

课后提问：总结核聚变比总结、归纳

加强学生的总核裂变的优点。

结归纳的能

力。