高中物理选修35全套教案197核聚变

1、197 核聚变新课标要求（一）学问与技能1明白聚变反应的特点及其条件 . 2明白可控热核反应及其争论和进展 . 景；3知道轻核的聚变能够释放出许多的能量 , 假如能加以掌握将为人类供应宽阔的能源前（二）过程与方法通过让同学自己阅读课本,培育他们归纳与概括学问的才能和提出问题的才能（三）情感、态度与价值观1通过学习,使同学进一步熟悉导科学技术的重要性,更加喜爱科学、勇于献身科学；2熟悉核能的和平利用能为人类造福,但如用于战争目的将给人类带来灾难,期望同学们努力学习,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；教学方法老师启示、引导,同学争论、沟通；教学用

2、具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等；课时支配1 课时教学过程（一）引入新课 老师： 1967 年 6 月 17 日,我国第一颗氢弹爆炸胜利；从第一颗原子弹爆炸胜利到第一 颗氢弹爆炸胜利,我国仅用了两年零八个月；前苏联用了四年,美国用了 7 年；氢弹爆炸释 放核能是通过轻核的聚变来实现的；这节课我们就来争论聚变的问题 . 同学：同学认真认真地听课 点评：通过介绍我国第一氢弹爆炸,激发同学们的爱国热忱；（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？同学认真阅读课文 同学回答：两个轻核结合成质量较大的核,这样的反应叫做聚变；投影材料一： 核聚变

3、进展的历史进程1提问：请同学们再看看比结合能曲线（图 比重核的裂变反应释放更多的核能？让同学明白聚变的进展历史进程；同学摸索并分组争论、归纳总结；19.5-3）,想一想为什么轻核的聚变反应能够同学回答： 由于较轻的原子核比较重的原子核核子的平均质量更大,聚变成质量较大的 原子核能产生更多的质量亏损,所以平均每个核子释放的能量就更大 点评：同学阅读课本,回答疑题,有助于培育同学的自学才能；老师归纳补充：（1）氢的聚变反应：21H+ 21H 31He+11H+4 MeV 、21H+ 31H 42He+10n+17.6 MeV （2）释放能量： E mc217.6 MeV ,平均每个核子释放能量 3

4、 MeV 以上,约为裂 变反应释放能量的 34 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？同学阅读教材,分析摸索、归纳总结并分组争论；得出结论 10-15m,要使原子 微观上：参加反应的原子核必需接近到原子核大小的尺寸范畴,即 核接近到这种程度,必需使它们具有很大的动能以克服原子核之间庞大的库仑斥力；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；点评：从宏观和微观两个角度来考虑核聚变的条件,有助于加深懂得；老师说强调： 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连续进行下去,在短时间释放庞大的能量,这就是聚变引起的核爆炸；

5、老师补充说明：（1）热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着,太阳和许多恒星的内部温度高达 107K 以 上,因而在那里进行着猛烈的热核反应,不断向外界释放着庞大的能量；太阳每秒释放的能 太阳在 “ 核燃烧”的过程中 “ 体重”量约为 3.8 1026 J,地球只接受了其中的二十亿分之一；不断减轻；它每秒有亿吨原子核参加碰撞,转化为能量的物质是400 万吨；科学家估量,太阳的这种“ 核燃烧” 仍能维护 90 亿100 亿年；当然,与人类历史相比,这个时间很长很 长！老师：期望同学们课后查阅资料,明白更多的太阳能有关方面的学问及其应用；（2）上世纪四十岁月,人们利用核聚变反应制成了用于战争的氢弹,氢弹是

6、利用热核反应制造的一种在规模杀伤武器,在其中进行的是不行控热核反应,它的威力是原子弹的十几倍；提问：氢弹爆炸原理是什么？同学阅读教材：课本图 19.7-1 是氢弹原理图,它需要用原子炸药来引爆,以获得热核 反应所需要的高温,而这些原子炸药又要用一般炸药来点燃；老师点拨录像氢弹的构造简介及其爆炸情形；依据你收集的资料,仍能通过什么方法实现核聚变？变；同学回答： 日英开发出激光核聚变新方法、有人提出利用电解重水的方法实现低温核聚点评：同学自学看书,自己归纳总结,有助于培育同学分析问题、解决问题的才能,逐步提高同学的归纳总结才能；2可控热核反应（1）聚变与裂变相比有许多优点 提问： 目前, 人们仍不

7、能掌握核聚变的速度,但科学家们正在努力争论和尝试可控热核 反应, 以使核聚变造福于人类；我国在这方面的争论和试验也处于世界领先水平；请同学们 自学教材,明白聚变与裂变相比有哪些优点？投影材料二 2：可控热核反应进展进程 例：一个氘核和一个氚核发生聚变,其核反应方程是 2 1H+ 3 1H4 2He+ 1 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：m=4.002 603 u、中子-19C,请同学们求出该核反应 的质量： mn=1.008 665 u、1u=1.660 6 10-27kg,e = 1.602 2 10 所释放出来的

8、能量；同学运算：依据质能方程,释放出的能量为：E2 mcm Dm Tmm n2 c0. 01861. 6606102738 102eV17 . 6MeV1. 60221019老师点拔：平均每个核子放出的能量约为 能量约为 1MeV ；3.3MeV ,而铀核裂变时平均每个核子释放的总结：聚变与裂变相比,这是优点之一,即 轻核聚变产能效率高；老师点拔： 常见的聚变反应：2 1H+ 2 1H3 1He+ 1 1H+4MeV 、2 1H+ 3 1H4 2He+ 1 0n+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 而氘是重水的组成部分,在掩盖

9、地球表面三分之 物,所以氘是实现这两个反应的原始材料,二的海水中是取之不尽的；从这个意义上讲,轻核聚变是能源危机的终结者；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,假如发生聚变,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；实现核聚变需要高温,一旦显现故障,高温不能维护,反应就自动终止了；另外,氘和 氚聚就反应中产生的氦是没有放射性的,放射性废物主要是泄漏的氚以及聚变时高速中子、质子与其他物质反应而生成的放射性物质,比裂就所生成的废物的数量少,简单处理；（2）我国在可控热核反应方面的争论和试验进展情形；EAST 全超导托卡马克试验装置以探究无限而清洁的核聚变能源为目标,这个装置也被,能够像太阳一样给人类供应无限清洁的能源；目前,由中科院等离子 通称为“ 人造太阳”体物理争论所设计制造的 EAST 全超导非圆截面托卡马克试验装置大部件已安装完毕,进入 抽真空降温试验阶段；我国的科学家就领先建成了世界上第一个全超导核聚变“ 人造太阳”试验装置,模拟太阳产生能量；力；点评：通过