19.7核聚变
人教版高中物理教案-核聚变
第十九章原子核新課標要求1．內容標準（1）知道原子核的組成。
知道放射性和原子核的衰變。
會用半衰期描述衰變速度，知道半衰期的統計意義。
（2）瞭解放射性同位素的應用。
知道射線的危害和防護。
例1 瞭解放射性在醫學和農業中的應用。
例2 調查房屋裝修材料和首飾材料中具有的放射性，瞭解相關的國家標準。
（3）知道核力的性質。
能簡單解釋輕核與重核內中子數、質子數具有不同比例的原因。
會根據質量數守恆和電荷守恆寫出核反應方程。
（4）認識原子核的結合能。
知道裂變反應和聚變反應。
關注受控聚變反應研究的進展。
（5）知道鏈式反應的發生條件。
瞭解裂變反應堆的工作原理。
瞭解常用裂變反應堆的類型。
知道核電站的工作模式。
（6）通過核能的利用，思考科學技術與社會的關係。
例3 思考核能開發帶來的社會問題。
（7）初步瞭解恒星的演化。
初步瞭解粒子物理學的基礎知識。
例4 瞭解加速器在核子物理、粒子物理研究中的作用。
2．活動建議：（1）通過查閱資料，瞭解常用的射線檢測方法。
（2）觀看有關核能利用的錄影片。
（3）舉辦有關核能利用的科普講座。
新課程學習19．7 核聚變★新課標要求（一）知識與技能1．瞭解聚變反應的特點及其條件.2．瞭解可控熱核反應及其研究和發展.3．知道輕核的聚變能夠釋放出很多的能量,如果能加以控制將為人類提供廣闊的能源前景。
（二）過程與方法通過讓學生自己閱讀課本，培養他們歸納與概括知識的能力和提出問題的能力（三）情感、態度與價值觀1．通過學習，使學生進一步認識導科學技術的重要性，更加熱愛科學、勇於獻身科學。
2．認識核能的和平利用能為人類造福，但若用於戰爭目的將給人類帶來災難，希望同學們努力學習，為人類早日和平利用核聚變能而作出自己的努力。
★教學重點聚變核反應的特點。
★教學難點聚變反應的條件。
★教學方法教師啟發、引導，學生討論、交流。
★教學用具：多媒體教學設備一套：可供實物投影、放像、課件播放等。
★課時安排1 課時★教學過程（一）引入新課教師：1967年6月17日，我國第一顆氫彈爆炸成功。
核聚变 每课一练 (含解析) (27)
17．指出下列核反应的类型：
（1） _3） ________
18．下列说法中正确的是______
A．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，释放出一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小
B．普朗克为了解释光电效应的规律，提出了光子说
考点：爱因斯坦质能方程、裂变反应和聚变反应
【名师点睛】本题考查了核反应方程式、质能方程的应用、核反应的分类，核反应分为核聚变与核裂变，要注意它们的区别；本题难度不大，是一道基础题，熟练掌握基础知识，即可正确解题。
2．A
【解析】
试题分析：重核裂变是质量数较大的核裂变为质量中等的核，聚变是质量数较小的核转化为质量较大的核，核反应满足转化过程中质量数和电荷数都守恒．A、方程②是质量数较小的和转化为质量较大的核，属于轻核聚变，故A正确；B、方程①是质量数较大的核裂变为质量中等的核，属于重核裂变，故B错误；C、太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应形成的，故C错误；D、同位素的质子数相同，故D错误．故选A。
A．这种装置中发生的核反应方程式是
B．由核反应过程质量守恒可知m1+m2=m3+m4
C．核反应放出的能量等于（m1+m2–m3–m4）c2
D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理不相同
2．“两弹”所涉及的基本核反应方程有：① ，② ，关于这两个方程，下列说法正确的是
A．方程②属于轻核聚变
C．在微观物理学中，能同时准确地质点粒子的位置和动量
D．科学研究发现太阳光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的裂变反应
19．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为 + + ， + +X+ 方程式中 1、 表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：
教法分析19.7 核聚变
第7节核聚变
初步了解，知道可控核聚变的主要困难1945年7月16日，第一颗原子弹在新墨西哥州的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相当于1.8万吨TNT炸药。
爆炸时支承原子弹的钢塔全部熔化，在半径400 m的范围内，沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1 600 m范围内所有动植物全部死亡。
原子弹的巨大威力震惊了世界，也使反对原子武器的呼声空前高涨。
舆论不仅谴责下令使用原子弹的人，也要追究科学家的责任。
大部分原子弹研制的创议者成了反核战争的积极分子，奥本海默本人则辞去了职务，去进行宇宙线的纯科学研究。
为了打破核垄断，最终消灭核武器，1964年10月16日我国第一颗原子弹爆炸成功。
同时，我国政府郑重宣布：中国在任何时候、任何情况下，都不会首先使用核武器。
我国研制成功原子弹，极大地增强了我国的国防力量。
核聚变反应式
核聚变反应式简介核聚变反应式是指在核聚变反应中发生的化学反应式。
核聚变是一种高能量的核反应，是太阳和其他恒星的主要能量来源。
通过核聚变反应，轻核素合成为重核素，同时释放出巨大的能量。
核聚变的过程核聚变是一种将轻核素融合成重核素的过程。
在核聚变反应中，通常涉及两种轻核素的融合，其中最常见的是氘和氚的融合。
核聚变反应的过程可以用以下化学反应式表示：氘 + 氚→ 氦 + 中子 + 能量在这个反应式中，氘和氚是两种重氢同位素，氦是融合后产生的新核素，中子是释放出的粒子，能量则是由于质量差异产生的。
核聚变反应的优势与核裂变反应相比，核聚变反应具有以下优势：1.资源丰富：氘和氚是地球上非常丰富的资源，与核裂变反应所需的铀等物质相比，核聚变反应所需的燃料更容易获得。
2.安全性高：核聚变反应不产生高放射性废物，相对较安全。
3.可控性强：核聚变反应可以在相对较低的温度和压力下进行，控制反应过程较为容易。
4.能量产出大：核聚变反应释放的能量远远超过核裂变反应，可以为人类提供更大的能源供应。
当前的挑战和发展尽管核聚变反应具有诸多优势，但目前仍面临着一些挑战和技术难题。
温度和压力控制核聚变反应需要高温和高压条件才能进行，目前科学家们还没有找到一个能够实现稳定的核聚变反应的方法。
如何控制高温和高压条件，是当前的一项重要研究课题。
磁约束和惯性约束目前主要有两种控制核聚变反应的方法，一种是磁约束，使用磁场将离子控制在一个磁力线管内；另一种是惯性约束，使用激光或粒子束将离子聚集在一个小点上。
这两种方法都面临着技术上的挑战和限制，如磁约束需要耗费大量的能量来维持磁场，惯性约束受到材料的限制，产生激光或粒子束的设备也非常昂贵。
长期性能和可持续性核聚变反应需要长期维持高温和高压条件，如何保持反应的稳定性和持续性，以及如何利用核聚变反应产生的能量来驱动发电机等设备，是当前的另一个关键问题。
未来的前景尽管核聚变反应仍面临着许多挑战，但科学家们对于核聚变技术的未来发展充满信心。
高中物理 19.7核聚变详解
高中物理| 19.7核聚变详解核聚变物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做裂变。
把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做聚变。
1轻核的聚变（热核反应）某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，这种核反应叫做聚变。
轻核的聚变:根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:发生聚变的条件:使原子核间的距离达到10的负15次方m.实现的方法有:1、用加速器加速原子核；2、把原子核加热到很高的温度；108～109K 聚变反应又叫热核反应核聚变的利用——氢弹2可控热核反应——核聚变的利用可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用聚变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研究成果。
1.热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
①轻核聚变产能效率高。
②地球上聚变燃料的储量丰富。
③轻聚变更为安全、清洁。
2.现在的技术还不能控制热核反应。
①热核反应的的点火温度很高；②如何约束聚变所需的燃料；③反应装置中的气体密度要很低，相当于常温常压下气体密度的几万分之一；3.实现核聚变的两种方案。
①磁约束（环流器的结构）②惯性约束（惯性约束）习题演练1. (2011年绍兴一中检测)我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次放电、显示了EAST装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1000 s，温度超过1亿度，标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平．合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方．核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，He的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是()A．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是质子B．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是中子C．两个氘核聚变成一个He所释放的核能为(2m1－m3－m4)c2D．与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性2. 重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是（）A．裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损B．裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加C．裂变过程和聚变过程都有质量增加D．裂变过程和聚变过程都有质量亏损。
神奇的太阳大气层一一日冕
神奇的太阳大气层一一日冕作者：贾如丹来源：《百科探秘·航空航天》2020年第02期读了《太阳简史——一颗恒星的传记》和《通俗天文学——和宇宙的一场对话》，我很想和大家分享一些关于太阳的知识。
太阳是地球的生命之源，离开了它，我们地球上的动物和植物就会很快死亡。
我们依赖它，但并不表示我们很了解它，比如，你知道太阳也有大气层吗？人们平常会把太阳比作一个燃烧的大火球，其实更确切地说它是一个大气球，因为太阳质量的98.2% 是氢（78.5%）和氦（19.7%）。
太阳中心的氢在高温高压的条件下不断地被挤压，发生核聚变反应后，氢就聚变为氦。
几十亿年后，当这个过程结束时，太阳将成为红巨星，发生电影《流浪地球》里提到的“氦闪”，而后成为白矮星，白矮星存在的时间是非常漫长的，最终会成为黑矮星。
那时，人类早已不复存在。
和地球一样，太阳的结构也是分层的，最中心是等离子体组成的太阳核，太阳核的半径约占整个太阳半径的四分之一。
太阳内部核聚变所释放的光子能量需要经历一个曲折的过程，花上万年的时间才能到达太阳表面。
太阳的表面包裹着数层气体，分别为光球层、色球层和日冕。
顾名思义，光球层就是发光的部分，也是我们肉眼能看到的太阳最深处。
光球层约有500千米厚，平均温度超过6000摄氏度，许多太阳表面活动，像米粒组织、太阳黑子都在这里发生。
色球层位于光球层的上方，它就像是沸腾的光球层喷溅出来的物质，看起来呈橘色，平均厚度约为2000千米，温度在6000～20000摄氏度之间，由于它的密度比光球层小，发出的光仅为光球层的千分之一。
日冕是太阳最外面的大气层，它从色球层开始向外延伸达亿万千米，温度在100万～200万摄氏度之间，就像太阳的“冠冕”。
地球的大氣层和地面泾渭分明，太阳的大气层却不同，它和太阳的其他部分都是由等离子体组成，只是它更稀薄而已。
由于太过稀薄，日冕平时会被太阳的万丈光芒掩盖，只有日全食时才能被看到。
日冕的形状与太阳黑子的数量有关，黑子高峰期时，日冕向各个方向展开的范围差不多大，呈向日葵状;黑子减少后，日冕从两极伸出向赤道弯曲，就像磁石周围的铁屑形状。
高中物理新教材
高中物理新教材篇一：浅谈高中物理新教材的使用浅谈高中物理新教材的使用姓名：陈林学号：作为从事高中物理教学工作一年半的新老师，在使用新教材时有许多自己的感悟，结合同事的一些分析和看法，浅谈我们高中物理老师应该如何正确使用新教材呢？首先我们来了解老教材和新教材的区别。
一、新老教材的优缺点对比1、老教材逻辑强，新教材板块化凌乱在老教材中每章每节都按照一定的逻辑先后顺序学习，让学生对知识的掌握更有条理性；而新教材中有些节先后顺序是有些逻辑问题的，这样也会加大学生对相关知识掌握的难度，例如新教材必修2中第五章的第五节向心加速度和第六节向心力就存在这个逻辑问题，其一是先有向心加速度还是先有向心力呢，答案肯定是先有力才有对应的加速度；另外由于向心力比向心加速度更形象，学生更易理解，因此先讲向心力学生理解后很自然就理解了向心加速度，但是反过来学习却会增加难度。
2、老教材中学科间交叉很好，新教材却很差在老教材中学生学习v-t图像的斜率问题时数学上一定是在数学上已经学习了函数斜率之后，学科间交叉的非常合理，但是新教材中却是物理上先使用斜率问题，数学上后来才学，这无形之中加大了物理教学的难度和学生学好物理的难度。
再如高中物理中需要求解很多的方程组，学生数学能力不够总解不出来，而且物理还要经常求解一元二次方程，需要用到数学的十字交叉法，但是很多学生却没学习过，这是什么情况？物理老师还得时常客串数学老师教数学。
3、老教材死板，新教材更新颖在老教材中图片很少，导致除了学习知识还是知识，但新教材中引入了更多的漂亮新奇的图片，课外知识，新科技和新实验等等，这点上会更吸引学生的学习兴趣，老师的教学活动也可以更加丰富多彩。
但是新教材太过于简单，学生往往能听懂却发现一道题都不会做，在教师的评价制度不变的今天，这绝对是不可能长久实施的一种教学方法，因此几乎所有教师都会在课本基础上加上很多重要的比较难的相关知识点，重新走上叫老教材的老路，从这点上看，新教材又是失败的。
高中物理人教版选修3课件：1.原子核的组成
了解核电站及核能发电的优缺点。 • 2、过程与方法 • （1）通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，培养
学生的逻辑推理能力及应用教学图像处理物理问题的能力； • （2）通过让学生自己阅读课本，查阅资料，培养学生归
库仑力
万有
mp 引力
核力 核力
万有 引力
mp
库仑力
一、核力：
核力：能够把核中的各种核子联系在一起的 强大的力叫做核力．
核力具有怎样的特点呢？
1. 核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的 一种表现。
2. 核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，距离 大于0.8×10-15m时为引力, 距离为10×10-15m时核力几乎 消失，距离小于0.8×10-15m时为斥力。
有92个质子, 质量数为235,
4 2
He表示氦原子核
(即有143个中子)
有2个质子, 质量数为4,
(即有2个中子)
4.同位素:如质子数相同，中子数不同， （质量数当然不同），则互为同位素。
11H (氢)
2 1
H
(重氢)
13H (氚)
氘和氚是氢的同位素，关于氢、氘、氚的原子， 下列说法哪个正确？
课堂练习:
(1)试证明，1原子质量单位u相当于931.50 MeV的能 量．1u=1.6606×-27kg，光速c=2.9979×108m/s， 1eV=1.6022×10-19J．
(2)碳原子的质量是12.000 000 u，可以看做是由6 个氢原子(质量是1.007 825u)和6个中子组成的．求 核子结合成碳原子核时释放的能量．(在计算中可以 用碳原子的质量代替碳原子核的质量，用氢原子的 质量代替质子的质量，因为电子的质量可以在相减 过程中消去．)
高三物理教案 核聚变-教育文档
高三物理教案核聚变核聚变三维教学目标1、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。
2、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3、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。
(一)引入新课1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。
从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，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。
这节课我们就来研究聚变的问题。
(二)进行新课1、聚变及其条件提问：什么叫轻核的聚变?(两个轻核结合成质量较大的核，这样的反应叫做聚变)提问：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?(因为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)归纳补充：(1)氢的聚变反应：21H+21H31He+11H+4 MeV、 21H+31H42He+10n+17.6 MeV (2)释放能量：E=mc2=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?结论：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。
核聚变
国际热核实验堆ITER装置
由于核聚变研究是一项耗资 巨大、研究周期相当长的大 科学研究项目，人们开始认 识到只有开展广泛的国际合 作才是加速实现核聚变能利 用的可行之路。 2006 年 11 月21日，中国、欧盟、美国、 日本、俄罗斯、韩国、印度 在法国巴黎正式签署了《国 际热核聚变实验堆 ITER 联 合实施协定》， ITER （国 际热核聚变实验反应堆）是 规划建设中的一个为验证全 尺寸可控核聚变技术的可行 性而设计的国际托卡马克实 验堆。此项目预期将持续30 年： 10 年用于建设， 20 年 用于运行，总花费大约 100 亿美元。
• 磁约束装置有很多种，其中最有希望的可能是环流 器（环形电流器），又称托卡马克（Tokamak）
20世纪50年代 初期，前苏联科 学家塔姆和萨哈 罗夫，提出了实 现磁约束容器的 装置——托卡马 克装置，又称环 流器。核聚变实 现的条件苛刻, 需要：1亿度以上 的高温、长时间 的约束在有限的 空间中、足够高 的密度。聚变装 置（聚变堆）是 多种高新技术的 组合体，聚变研 究水平在一定程 度上代表了一个国家的综合科技 水平。 在此之后 ，美国、英国、日本等国的大型托卡马克装置相继建成并投入使用。20世纪90年代，在 欧洲、日本及美国的几个大型托卡马克装置上，聚变能研究取得了突破性进展。
1991年11月在欧洲的JET装置上首次成功地进行了D-T放电 实验，1997年,JET创下了输出聚变功率16.1MW、聚变能 21.7MJ的世界最高纪录。美国的TFTR装置于1993年10月也 实现了D-T聚变反应；近几年来，日本的JT-60U装置也取得了 受控核聚变研究的最好成绩，获得了聚变反应堆级的等离子体 参数：峰值离子温度～45keV，电子温度10keV，等离子体密 度～1020m-3，聚变三乘积～1.5×1021keV· s· m-3；等效聚变功 率增益达到1.25。至此，聚变能的科学可行性基本得到论证， 已经奠定有可能考虑建造聚变能实验堆，创造研究大规模核聚 变的条件。
辽宁省沈阳市第二十一中学高二物理 19.7《核聚变》导
19-7《核聚变》导学案【使用说明】1、认真阅读教材内容，按层次完成自学部分；2、通过自学初步完成探究部分，标好疑点，以备展示、讨论。
【学习目标】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。
4．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【自主学习】阅读教材．．．．内容．．，完成自主学习部分。
．．．．．．．．．．1、把两个质量较________的原子核结合成质量较________的原子核的过程叫_______________，由于这种反应需要在几百万度的高温下进行，所以也叫_________________。
2、氢的聚变反应3、轻核聚变与重核裂变相比有更多的优点，第一，轻核聚变产能效率较________；第二，地球上核聚变燃料的储量______________；第三，核聚变更____________、更清洁。
科学家设想的受控热核反应有两种方案：即______________和_______________。
【自主探究】认真完成探究部分，要求．．．．．．．．．．．有简单步骤，．．．．．．有．问题部分作出标记．．．．．．．．。
．1、下列核反应中属于轻核聚变的是 ( )A．21H＋31H→42He＋10n B．23490Th →23490Pa+1-eC．94B e +42He →126C+10n D．23892U →23490Th+21H2、关于轻核聚变，下列说法正确的是 ( )A．两个轻核聚变为中等质量的原子核时释放出能量B．同样质量的物体发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大很多C．聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积D．发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能3、写出下列核反应的类型：14 7N＋42He→178O＋11H ________________，23892U →23490Th＋42He _________________，2 1H＋31H →42He＋1n ________________，20480Hg＋1n→20278Pt＋211H＋1n ________________，234 90 Th →23490Pa+01-e ________________，21084Po →20682Pb＋42He ________________。
核聚变 每课一练 (含解析) (26)
2019-2020学年人教版选修3-519.7核聚变 课时作业8（含解析）1．下列说法不正确的是( )A ．23290Th 经过6次α衰变和4次β衰变后成为原子核20882ThB ．太阳内部的核反应是核聚变C ．原子核的结合能越大，原子核越稳定D ．碘131的半衰期约为8天，若某药物含有质量为m 的碘131，经过24天后，该药物中碘131的含量大约还有18m 2．下列关于原子及原子核的说法正确的是（ ）A ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的重核裂变反应B ．外界环境温度升髙，碳同位素146C 的原子核半衰期将减小C ．原子核发生一次β衰变，该原子外层就失去一个电子D ．比结合能越大则该原子就越稳定3．已知：、、42He 、的原子核的质量分别为m 1、m 2、m 3、m 4，则关于核反应：+→42He +，下列说法正确的是（光速用c 表示）（ ）A ．该反应过程前后核子数守恒，无质量亏损，无能量放出B ．这是个核裂变的过程C ．该过程中放出的能量为(m 3+m 4-m 1-m 2)c 2D ．该过程中放出的能量为(m 1+m 2-m 3-m 4)c 24．在物理学中，没有比光更令人惊奇的了，关于光的产生、本质和应用，下列说法正确的是______A ．光是一份一份的，每一份叫做光子，每一个光子的能量是h ，光子打在金属板上，可能发生光电效应B ．光子被U 吸收，U 会裂变，发生链式反应，产生核能C ．当大批氢原子从n=4能级跃迁到n=1能级时，氢原子会产生3种频率的光子D ．光子是较轻的粒子，与H 和H 结合能发生聚变反应，吸收能量5．关于原子和原子核结构以及波粒二象性，下列说法正确的是A ．根据玻尔理论可知，一群氢原子从n=4能级向低能级跃迁最多可辐射6种频率的光子B ．α射线、β射线、γ射线都是高速运动的带电粒子流C ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应D ．一束光照射到某种金属上不能发生光电效应，可能是因为这束光的光强太小 6．北京奥组委接受专家建议，为成功举办一届“绿色奥运”，场馆周围80%～90%的路灯将利用太阳能发电技术，奥运会90%的洗浴热水将采用全玻璃真空太阳能集热技术，太阳能是由太阳内部热核聚变反应形成的，其核反应主要是( )A ．32411120H H He n +→+B ．238234492902U Th He →+ C ．23511369019205438010U n Xe He n +→++D ．1441717281U He O H +→+7．下列说法正确的是A ．氡的半衰期是3.8天，所以10个氡原子核经过3.8天一定还剩5个B ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核裂变反应C ．核子凭借核力结合在一起构成原子核D ．温度越高，放射性元素衰变越快8．下列说法不正确的是( )A ．太阳辐射的能量主要来自太阳内部的核聚变反应B ．在核反应中,反应前后质量数相同,电荷数相同C ．元素衰变中放出的β射线是原子核中质子与中子结合而成的D ．在核反应式He O+X 中,X 表示质子9．下列核反应方程中，属于核聚变的是A ．23411120H H He n +→+B ．234234090911Th Pa e -→+ C ．238234492902U Th He →+ D ．235114489192056360U n 3n Ba Kr +→++10．现代技术的发展促进了人们对原子、原子核的认识。
核聚变是物理变化还是化学变化
核聚变是物理变化还是化学变化核聚变是一种物理变化，它是一种将重核反应聚合在一起形成更重的核反应的过程。
这种过程可以释放巨大的能量，因此被广泛用于未来的能源生产。
本文将详细描述核聚变的过程、原理、与核裂变的区别及其应用领域。
一、核聚变的原理和过程核聚变是一种将两个或更多原子核聚合在一起形成更重的原子核的过程。
这个过程通常涉及到同位素的聚变。
例如，聚变反应可以是氘和氚原子核在高温和高压下聚合在一起，形成一个连续的核反应链，最终产生一个更重的氦原子核和一个高能量的中子。
核聚变可以用如下的公式来表示：D + T → He + n其中，D表示氘，T表示氚，He表示氦，n表示中子。
这个核聚变的过程释放的能量大约是4.03 MeV，其中3.78 MeV来自产生的氦原子核，另外0.25 MeV来自高能量的中子。
由于中子的能量非常高，因此它可以继续与其他原子核反应，形成更多的核反应链，产生更多的能量。
核聚变需要非常高的温度和压力才能发生。
通常需要达到数百万度（摄氏度），才能使原子核的速度足够快，克服电静力的作用，将它们聚集在一起。
此外，还需要非常高的压力，以保持原子核的位置非常接近。
这种高温和高压的条件，通常是在恒星内部和热核武器中得以实现的。
二、核聚变与核裂变的区别核聚变与核裂变是两个截然不同的核反应过程。
核裂变是一种将重原子核分裂成两个或更多轻原子核的过程，同时放出大量的能量。
而核聚变是一种将轻和中等重量的原子核聚集在一起，形成一个更重的核的过程，产生的能量也很大。
核裂变通常是利用重元素如铀或镭这样的放射性物质来实现的。
在核裂变过程中，放射性元素的原子核被中子轰击，使原子核不稳定并发生分裂。
这种分裂释放出的能量是相当可观的，并且可以被用于制造核能电池或核武器。
相反，核聚变通常涉及到轻元素如氘或氚，它们不是放射性元素。
在核聚变过程中，原子核被强烈的力聚集在一起，形成更大的原子核，这种过程释放的能量也非常大，并且可以用于制造未来的能源系统。
核聚变的原理
核聚变的原理
核聚变是一种在极高温度和压力下，两个轻核聚变成一个更重的核的过程。
这
一过程释放出大量能量，是太阳和恒星能量的主要来源，也是人类在寻求清洁、高效能源的过程中一直在努力研究的领域。
核聚变的原理可以用以下几个步骤来描述，首先，两个轻核（通常是氘和氚）
在高温高压下发生碰撞，然后发生核融合，生成一个更重的核（通常是氦）。
在这个过程中，质量会有微小的损失，这部分质量转化为能量，根据爱因斯坦的质能方程E=mc^2，这些微小的质量损失会释放出巨大的能量。
核聚变的原理涉及到等离子体物理、核物理、热力学等多个领域的知识。
在实
际应用中，科学家们通过控制等离子体的温度、密度和时间来实现核聚变反应，这需要高科技设备的支持，如等离子体物理实验装置、超导磁体等。
核聚变的原理具有很高的能量密度，每克燃料释放的能量是化石燃料的数百万倍，而且核聚变反应的燃料氢和氦都是非常丰富的，不会产生二氧化碳等温室气体，因此被认为是一种清洁的能源形式。
此外，核聚变反应的产物不会产生长寿命的放射性废物，相比核裂变，核聚变的安全性更高。
然而，要实现可控的核聚变反应仍然面临着诸多挑战。
目前，科学家们正在积
极探索如何在地球上实现可控的核聚变反应，并将其应用于能源生产。
国际热核聚变实验堆（ITER）是目前最大的核聚变研究项目，旨在证明核聚变技术的可行性
并为未来的商业核聚变电站奠定基础。
总的来说，核聚变的原理是一个复杂而又充满希望的领域。
通过不懈的努力和
持续的研究，相信人类一定能够掌握核聚变技术，实现清洁、高效的能源生产，为人类社会的可持续发展做出贡献。
19.6.7---核裂变--核聚变2015
13
链式反应的应用——原子弹
美国原子弹突袭广岛和长
崎造成了巨大的毁伤．在长 崎投掷的原子弹爆炸后形成 的蘑菇状云团，爆炸产生的 气流、烟尘直冲云天，高达 12英里多．广岛市区80%的 建筑化为灰烬，64000人丧 生，72000人受伤，伤亡总 人数占全市总人口的53%． 长崎市60%的建筑物被摧毁 ，伤亡共86000人，占全市 37% ．
28
计算下面核反应放出的能量:
1 2H +1 3H 2 4H e+0 1n
氘核的质量：mD＝2.014102u 氚核的质量：mT＝3.016050u 氦核的质量：mα＝4.002603u 中子的质量：mn=1.008665u
Δ m =m D+m T-(m α+m n)=0.018884u
ΔE=Δmc2 = 0 .0 1 8 8 4 × 9 3 1 .5 M e V
需要克服极大的库仑斥力，因此必须 让轻核具有很大的动能。
3、实现的方法有: 1）用加速器加速原子核； 不经济
2）把原子核加热到很高的温度；
聚变反应又 叫热核反应
108～109 K
几百万 度高温
31
核聚变的利用——氢弹
弹体
三种炸药：
普通炸药
小 型
铀235
原
子
外壳
弹
普通炸药 爆炸 Ｕ235 裂变
氘、氚、重 氢化钾等
氘、氚 聚变
引爆装置 1 2H +1 3H 2 4H e+0 1n
32
核聚变 概念
核聚变概念
核聚变，简称“聚变”，是物理学中最重要的可用来发电的过程之一。
从它的定义来看，它是一种能够释放出大量能量的物理现象，通过当质子碰撞将两个或多个元素的原子聚合在一起，从而产生更稳定的核结构。
它可以极大地释放出大量的能量，而温室气体的释放量相比此则微乎其微。
核聚变的基本原理是：在某种特定的反应条件下，两种或多种不同类型的原子可以产生聚变反应，并释放出大量的能量。
这种反应会形成一种聚变反应产物，它们的表面能产生热量与射线，这种热量足以满足人类的用电需求。
核聚变反应是一种极其庞大的量级，它可以输出十万倍于燃料质量、千万倍于燃料量的能量。
它可以产生巨大的能量，可以给大量的用户供电，甚至比火力发电更加实惠。
核聚变的潜力巨大，它的研究已经取得了一定的成就，尤其是在科学领域。
目前，核聚变能源的最大难点之一是如何控制反应，也就是如何使反应保持稳定，而不会发生失控。
另一个问题是，由于大量的能量被释放出来，反应能够产生极大的残骸，因此可以认为核聚变是一种潜在的放射性污染。
当前，世界上的大多数国家正在进行核聚变能源的研究，希望最终能够把它用于实际的发电，以满足人们的能源需求。
但是，核聚变的研究需要花费大量的金钱和时间，而我们目前还没有给出一个可靠的核聚变反应发电系统。
因此，在未来几年中，核聚变能源可能仍然
是一种理想而不可能实现的发电技术。
总之，核聚变是一种极具潜力，但又令人望而却步的可再生能源。
它可以产生极大的能量，可以大大减少温室气体排放量，但是由于复杂性及其潜在的危险性，目前对它的研究仍处于早期阶段，不太可能在短期内给世界带来明显的变化。
【赢在课堂】2014年高中物理(新课标人教版)选修3-5配套课件 19.7-19.8
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迁移与应用 1 一个质子和两个中子聚变为一个氚核,已知质子质量 mH=1.0073u, 中子质量 mn=1.0087u,氚核质量 m=3.0180u。(1u 相当于 931.5MeV) (1)写出聚变方程; (2)求释放出的核能多大? (3)求平均每个核子释放的能量是多大? 1 3 答案:(1)1 H + 2 n → H (2)6.24MeV (3)2.08MeV 0 1 1
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1.核聚变的特点 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 会使反应继续下去。 2.核聚变的应用 (1)核武器——氢弹。 (2)可控热核反应:目前处于探索阶段。
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二、粒子与宇宙
活动与探究 2 请用合适的方式全面概括你对粒子分类的了解。
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答案:
光子(传递电磁相互作用) 媒介子 胶子(传递强相互作用) 中间玻色子(传递弱相互作用) 电子 轻子(6 种) 粒子 中微子 μ 子和 μ 子中微子 τ 子和 τ 子中微子 上夸克 质子 强子参与强相互作用 中子 介子 超子 夸克 下夸克 奇异夸克 粲夸克 底夸克 顶夸克
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二、受控热核反应
1.裂变与聚变相比有很多的优点 第一,轻核聚变产能效率高; 第二,地球上聚变燃料的储量丰富; 第三,轻核聚变更为安全、清洁。 2.科学家设想的受控热核反应两种方案 磁约束和惯性约束。
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三、“基本粒子”不基本
在 19 世纪末,人们认为光子、电子、质子和中子是组成物质的不 可再分的最基本的粒子,20 世纪后半期,科学家发现质子、中子也有着 自己的复杂结构,于是基本粒子不再“基本”。
7
核聚变
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粒子和宇宙
核聚变原理讲解
核聚变原理讲解核聚变是一种极为强大的能量释放过程，它是太阳和恒星能量来源的基础原理。
核聚变反应将两个轻原子核融合为一个更重的原子核，同时释放出巨大的能量。
这一过程可以用以下的方程式来描述：h + h →he + e + ν其中，h代表氢核，he代表氦核，e代表电子，ν代表中微子。
核聚变的能量来源于轻原子核的质量差异和质能方程E=mc²，轻原子核融合后形成的更重原子核的质量较轻原子核的质量小，因此质能发生了转化，并以巨大的能量形式释放出来。
在核聚变的过程中，有两个主要的原理。
首先，轻原子核必须克服库仑斥力以实现靠近足够接近，以克服相斥力，使得强引力可以作用于原子核。
其次，要使反应发生，轻原子核必须具有足够的能量克服库仑势垒。
为了实现这些条件，需要在高温和高压环境下进行核聚变实验。
一种常用的方法是使用等离子体来进行核聚变。
等离子体是一种高度电离的气体，其中的电离原子或离子可以在外加电磁场下以高速运动。
在核聚变实验中，通常使用氢等离子体作为燃料。
核聚变实验通常使用两种主要的反应路径：质子-质子链和碳氮氧（CNO）循环。
质子-质子链是最重要的核聚变路径之一，直接涉及氢的聚变。
在这个过程中，两个质子会经历一系列的核反应产生氦核。
首先，两个质子聚变成一个二中间子，其中一个二中间子会衰变产生一个正电子和一个中微子。
接下来，正电子与一个电子发生湮灭，形成了两个光子。
最后，这两个光子会转变为两个γ射线，进而产生氦核。
碳氮氧（CNO）循环是另一种核聚变反应路径，涉及碳、氮和氧原子核的聚变。
CNO循环首先将质子与氮-14原子核聚变，产生碳-15原子核和一个正电子。
接下来，碳-15原子核快速衰变为氮-15原子核，再与另外一个质子聚变生成氦-4原子核。
整个过程经历了多个反应与衰变步骤，最终将质子转化为氦核，释放出能量。
无论采用哪种核聚变反应路径，核聚变都需要极高的温度和压力才能进行。
因为正电子和质子之间的库仑排斥力非常强大，只有在高温下，粒子能量足够高以克服这种能垒。
导学案19.7 核聚变
19.7 核聚变主备人：赵研 审核人：蒋守雷 班级 姓名 学号[学习目标]（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。
[学习重难点] 聚变核反应的特点。
聚变反应的条件。
（一）新课导学1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。
从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，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。
这节课我们就来研究聚变的问题。
（二）新课学习1、聚变及其条件问：什么叫轻核的聚变？（______________________________，这样的反应叫做聚变） 问：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？（因为较轻的原子核比较重的原子核核子的平均质量更_____，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）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：ΔE ＝Δmc 2＝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？结论：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。
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。
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普通炸药来点燃。
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BD
19.7核聚变 19.8粒子和宇宙
学习目标
• 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。 • 4、知道宇宙中的粒子。
带着问题先学
• 1、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？ • 2、试从微观和宏观两个角度说明核聚变发 生的条件？ 重点 • 3、氢弹爆炸原理是什么？氢弹的构造简介 及其爆炸情况。 • 4、还能通过什么方法实现核聚变？ • 5、重核裂变与氢核聚变对比有什么优点和 重点 缺点？
2．下列说法中正确的是：（ B ） A．聚变反应从外界吸收能量； B．聚变反应向外界放出能量； C．聚变反应可以无条件进行； D．聚变反应必须使核之间距离接近10-15m。
D
• 4．热核反应是一种理想能源的原因是 ( ABC) • A．就平均每一个核子来说，热核反应比 重核裂变时释放的能量多 • B．对环境的放射性污染较裂变轻，且较 容易处理 • C．热核反应的原料在地球上储量丰富 • D．热核反应的速度容易控制
一、核聚变的利用——氢弹
弹体 普通炸药 铀235 外壳 氘、氚、重 氢化钾等 引爆装置 小 型 原 子 弹
三种炸药：
普通炸药 爆炸 裂变 聚变
1 0
Ｕ235
氘、氚
2 1
H H He核聚变普遍存在于宇宙中，宇宙 中也存在大量的核聚变原料。
地球上科学家的一些可能实现可控 核聚变的设想
• 日英开发出激光核聚变新方法、有人提出 利用点解重水的方法实现低温核聚变
二、可控热核反应——核聚变的利用
可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用 聚变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的 可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研 究成果。
但是，现在的技术还不能控制 热核反应。
练习
1．下列核反应方程中，表示核聚变的过程是： （ D）