海南省海口市第十四中学高中物理第十九章核聚变学案

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新人教版学案：高中第十九章原子核第7节第8节核聚变粒子和宇宙学案选修3-5(物理)

1．了解核聚变的特点和条件，了解核聚变的优点。

2．会判断和书写核聚变反应方程。

3．能计算核聚变释放的能量。

4．知道粒子的分类及其特点，了解夸克模型。

5．了解宇宙起源的大爆炸学说及恒星的演化。

一、核聚变1．定义：两个轻核结合成质量□01较大的核的反应。

轻核聚变反应必须在□02高温下进行，因此又叫热核反应。

2．核反应举例：21H＋31H→□0342He＋10n＋17.6 MeV。

3．实例分析(1)核武器：□04氢弹，由普通炸药引爆□05原子弹，再由□06原子弹爆炸产生的高温高压引发热核爆炸。

(2)宇宙天体：热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆。

二、受控热核反应1．聚变与裂变相比有很多优点(1)轻核聚变产能□01效率高；(2)地球上聚变燃料的储量□02丰富；(3)轻核聚变更为□03安全、清洁。

2．约束核聚变材料的方法：□04磁约束和□05惯性约束。

三、粒子的概念1．“基本粒子”不基本(1)传统的“基本粒子”：光子、□01电子、质子和□02中子。

(2)“基本粒子”不基本的原因①科学家们逐渐发现了数以百计的□03不同种类的新粒子。

②科学家们又发现质子、中子等本身也有自己的□04复杂结构。

2．发现新粒子(1)新粒子：1932年发现了□05正电子，1937年发现□06μ子，1947年发现K 介子和π介子，后来又发现超子、反粒子等。

(2)分类：按照粒子与各种相互作用的关系分为：强子、轻子和□07媒介子。

3．夸克模型(1)夸克模型的提出：1964年美国物理学家提出了强子的夸克模型，认为强子是由□08夸克构成的。

(2)分类：上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克；它们的电荷量分别为元电荷的□09＋23或□10－13，每种夸克都有对应的□11反夸克。

(3)意义：电子电荷不再是电荷的□12最小单元，即存在分数电荷。

四、宇宙及恒星的演化1．宇宙演化：根据大爆炸理论，在宇宙形成之初是“粒子家族”尽显风采的时期，在大爆炸之后逐渐形成了夸克、轻子和□01胶子等粒子，随后经过□02强子时代、□03轻子时代、□04核合成时代。

高中物理第十九章第七节重核的裂变学案新人教版选

第十九章原子核7 核聚变【学习目标】1．知道轻核的聚变反应。

2．了解受控热换反应，思考科学技术对社会进步的作用【重点难点】1．轻核的聚变反应的特点。

2．了解太阳内部的热核反应。

【课前预习】 1．核聚变（1）两个________核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做________ （2）轻核聚变后，平均结合能__________，反应中会_________能量。

（3）一个氘核与一个氚核结合生成一个氦核时，释放出17.6MeV 的能量，核反应方程是：2311H H +42He →＋_________2．受控热核反应（1）聚变与裂变相比有很多优点：第一_____________；第二____________________；第三__________________。

（2）为了实现可控核聚变，科学家设想了两种方案，即_________约束和__________约束，__________（即托卡马克）是目前性能最好的一种磁约束装置。

（3）太阳现正处在主序星演化阶段，它主要是由电子和质子、α粒子等原子核组成，维持太阳辐射的是它内部的核聚变反应，其主要核反应方程为14124H He →+_________ 【预习检测】1．以下核反应方程中属于轻核的聚变的是（） A ．23411120H H He n +→+ B ．3141712781He N O H +→+C ．112101H n H γ+→+ D ．14012142H H e →+ 2．太阳辐射能量主要来自太阳内部的（）A ．化学反应B ．放射性衰变C ．裂变反应D ．热核反应3．发生轻核聚变的方法是（）A ．用中子轰击B ．保持室温环境增大压强C ．把物质加热到几百万摄氏度以上的高温D ．用γ射线照射4．下面是一核反应方程：234112H H He X +→+，用c 表示光速，则（） A ．X 是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘2c B ．X 是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘2cC ．X 是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘2cD ．X 是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子质量和，再乘2C参考答案【课前预习】1.（1）轻，聚变（2）增加，释放（3）10n2．（1）轻核聚变产能效率高，地球上聚变燃料储量丰富，轻核聚变更为安全、清洁（2）磁，惯性，环流器（3）014e + 【预习检测】1．A ， 2．D ， 3．C ， 4．D▲堂中互动▲ 【典题探究】【例题1】质子、中子和氘核的质量分别为123m m m 、和，质子和中子结合成氘核时，发出一个γ光子，已知普朗克常量为h ，真空中的光速为c ，则γ光子的频率为_________。

高中物理第十九章原子核6核裂变7核聚变8粒子和宇宙同步备课学案新人教版选修3-5(new)

6 核裂变7 核聚变8 粒子和宇宙[目标定位］ 1.知道重核的裂变产物和链式反应发生的条件.2。

知道核聚变，关注受控聚变反应的研究进展。

3.会判断和书写核裂变、核聚变方程，能计算核反应释放的能量．一、核裂变1．核裂变重核被中子轰击后分裂成两个质量差不多的新原子核，并放出核能的过程．2．铀核裂变用中子轰击铀核时，铀核发生裂变，其产物是多种多样的，其中一种典型的反应是错误!U＋错误!n―→错误!Ba＋错误!Kr＋3错误!n.3．链式反应当一个中子引起一个铀核裂变后，裂变释放的中子再引起其他铀核裂变,且能不断继续下去，这种反应叫核裂变的链式反应．4．链式反应的条件发生裂变物质的体积大于等于临界体积或裂变质量大于等于临界质量．【深度思考】根据所学知识想一想核裂变反应过程中吸收能量还是放出能量？答案重核的裂变反应是放出能量的反应,原因是核反应前、后质量有亏损,根本原因是重核的比结合能比中等质量的核的比结合能要小,所以在重核分解为两个中等质量核的过程中要释放能量．【例1】铀核裂变时,对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是（）A．铀块的质量是重要因素，与体积无关B．为了使裂变的链式反应容易发生，最好直接利用裂变时产生的中子C．若铀235的体积超过它的临界体积,裂变的链式反应就能够发生D．能否发生链式反应与铀的质量无关解析要使铀核裂变产生链式反应,铀块的体积必须大于或等于临界体积或铀块的质量大于或等于临界质量，只要组成铀块的体积小于临界体积或质量小于临界质量就不会产生链式反应，裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能直接引发新的裂变，如果铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积时则发生链式反应,由此知A、B、D错误,C正确．答案C链式反应的条件：(1）铀块的体积大于等于临界体积．(2）铀块的质量大于等于临界质量．以上两个条件满足一个即可．【例2】用中子轰击铀核(错误!U)，其中的一个可能反应是分裂成钡（错误!Ba）和氪（错误! Kr)两部分,放出3个中子．各个核和中子的质量如下：m＝390.313 9×10－27 kg，m n＝1.674 9×10－27 kg；Um＝234。

高中物理第十九章原子核 7 核聚变 8 粒子和宇宙学案新人教版选修3-5(2021年最新整理)

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7 核聚变8 粒子和宇宙学习目标知识脉络1.知道聚变反应,关注受控聚变反应研究的进展．2．通过核能的利用，思考科学技术与社会进步的关系．3．初步了解粒子物理学的基础知识及恒星演化．4．了解、感受科学发展过程中蕴藏着的科学和人文精神。

核聚变错误!1．定义两个轻核结合成质量较大的核，并释放出能量的反应．2．举例错误!H＋错误!H→错误!He＋错误!n＋17.6 MeV3．条件（1）轻核的距离要达到10－15_m以内．(2）需要加热到很高的温度，因此又叫热核反应．4．优点(1）轻核聚变产能效率高．（2)地球上聚变燃料的储量丰富．（3)轻核聚变更为安全、清洁．5．约束方法磁约束和惯性约束．错误!1．核聚变反应中平均每个核子放出的能量比裂变时小一些．（×)2．轻核的聚变只要达到临界质量就可以发生．（×)3．现在地球上消耗的能量绝大部分来自太阳内部的聚变反应．（√）［后思考］1．核聚变为什么需要几百万度的高温?【提示】要使轻核发生聚变就必须使它们间的距离达到核力发生作用的距离，而核力是短程力，作用距离在10－15 m,在这个距离上时，质子间的库仑斥力非常大，为了克服库仑斥力就需要原子核具有非常大的动能才会撞到一起,当温度达到几百万度时,原子核就可以具有这样大的动能．2．受控核聚变中磁约束的原理是什么?【提示】原子核带有正电，垂直磁场方向射入磁场后在洛伦兹力作用下做匀速圆周运动，绕着一个中心不断旋转而不飞散开，达到约束原子核的作用．错误!氢弹是核武器的一种,其杀伤破坏因素与原子弹相同，但威力比原子弹大得多，但要使氢弹内发生轻核聚变反应必须有极高的温度和足够大的碰撞几率．探讨1：怎样才能引发氢弹爆炸？【提示】首先由普通炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引发氢弹爆炸．探讨2：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？【提示】因为很轻的原子核比较重的原子核的核子平均质量更大，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．错误!1．聚变发生的条件要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能．要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温．2．轻核聚变是放能反应从比结合能的图线看,轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应．3．核聚变的特点（1)在消耗相同质量的核燃料时,轻核聚变比重核裂变释放更多的能量．（2）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．(3)普遍性：热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆．4．核聚变的应用(1）核武器——氢弹：一种不需要人工控制的轻核聚变反应装置。

教学设计6：19.7 核聚变

第十九章原子核新课标要求1．内容标准（1）知道原子核的组成。

知道放射性和原子核的衰变。

会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义。

（2）了解放射性同位素的应用。

知道射线的危害和防护。

例1 了解放射性在医学和农业中的应用。

例2 调查房屋装修材料和首饰材料中具有的放射性，了解相关的国家标准。

（3）知道核力的性质。

能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。

会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。

（4）认识原子核的结合能。

知道裂变反应和聚变反应。

关注受控聚变反应研究的进展。

（5）知道链式反应的发生条件。

了解裂变反应堆的工作原理。

了解常用裂变反应堆的类型。

知道核电站的工作模式。

（6）通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系。

例3 思考核能开发带来的社会问题。

（7）初步了解恒星的演化。

初步了解粒子物理学的基础知识。

例4 了解加速器在核物理、粒子物理研究中的作用。

2．活动建议：（1）通过查阅资料，了解常用的射线检测方法。

（2）观看有关核能利用的录像片。

（3）举办有关核能利用的科普讲座。

新课程学习19.7 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.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。

★教学难点聚变反应的条件。

★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（一）引入新课教师：1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸成功。

高中物理第十九章7核聚变教案新人教版选修3_5

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.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．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。

★教学难点聚变反应的条件。

★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（一）引入新课教师：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.学生：学生认真仔细地听课点评：通过介绍我国第一氢弹爆炸，激发同学们的爱国热情。

（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。

投影材料一：核聚变发展的历史进程［1］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？让学生了解聚变的发展历史进程。

学生思考并分组讨论、归纳总结。

学生回答：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点评：学生阅读课本，回答问题，有助于培养学生的自学能力。

教师归纳补充：（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：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。

高中物理第十九章原子核 7 核聚变学案新人教版选修3-5

7 核聚变1．轻核的聚变(1)聚变：把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应，称为聚变。

聚变反应又称为热核反应。

(2)聚变方程：21H＋31H→42He＋10n＋γ(3)聚变发生的条件：要使轻核聚变，就必须使轻核接近核力发生作用的距离10－15 m，但是原子核是带正电的，要使它们接近10－15 m就必须克服电荷间很大的斥力作用，这就要求使核具有足够的动能。

要使原子核具有足够大的动能，就要给核加热，使物质达到几百万摄氏度的高温。

综上所述，核聚变只有在超高温条件下才能发生。

(4)聚变实例太阳和许多恒星都是巨大的热核反应堆，太阳的主要成分是氢，其中心温度达1.5×107 K，在此温度下，氢核聚变成氦核的反应激烈地、不停地进行着，不断放出能量。

【例1】以下说法正确的是( )A．聚变是裂变的逆反应B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C．聚变须将反应物加热至数百万摄氏度以上的高温，显然是吸收能量D．裂变与聚变均可释放巨大的能量解析：A选项，从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物和生成物完全不同。

裂变是重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应。

B选项，既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量流向上也不必相反。

C选项，要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万摄氏度的高温提供能量。

但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量。

因此，总的来说，聚变反应还是释放能量，故D正确。

答案：D2．受控热核反应(1)聚变相比裂变的优点①轻核聚变产能效率高。

②聚变燃料储量丰富。

③轻核聚变更为安全、清洁。

(2)控制热核反应的难点：任何容器都不能承受反应物需要的高温。

(3)控制方法①磁约束：利用磁场来约束参加反应的带电粒子。

②惯性约束：利用激光的惯性压力约束参加反应的物质。

(4)聚变的应用①核武器——氢弹：一种不需要人工控制的聚变反应装置。

高中物理第十九章原子核第7节核聚变学案新人教版选修35

7 核聚变1．知道核聚变和聚变反应的条件、特点。

2．能写出核聚变反应方程并会计算核聚变反应释放的能量。

3．了解可控热核反应。

“大海航行靠舵手，万物生长靠太阳。

”你知道太阳靠什么为地球上的万物提供能量吗？太阳内部发生着什么样的核反应呢？提示：太阳内部发生的是核聚变反应。

太阳辐射的能量是核聚变反应中释放的核能。

1．核聚变(1)两个______核结合成质量较大的核，这样的核反应叫做______。

(2)轻核聚变后，比结合能______，反应中会______能量。

(3)一个氘核与一个氚核结合生成一个氦核时，释放出17.6 MeV的能量，核反应方程是31H＋21H→42He＋________。

(4)要使轻核发生聚变，必须使它们的距离达到______以内，核力才能起作用。

(5)轻核聚变需在几百万开尔文的高温下才能进行，因此，轻核聚变又叫______反应。

(6)氢弹原理：首先由普通炸药引爆原子弹，再由________爆炸产生的高温高压引发热核爆炸。

(7)热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的________。

2．受控热核反应(1)聚变与裂变相比有很多优点，第一，__________________。

第二，__________________。

第三，______________。

(2)为了实现核聚变，科学家设想了两种方案，即____约束和______约束，________是目前性能最好的一种磁约束装置。

答案：1．(1)轻核聚变(2)增加释放(3)10n (4)10－15 m (5)热核(6)原子弹(7)热核反应堆2．(1)轻核聚变产能效率高地球上聚变燃料的储量丰富轻核聚变安全、清洁(2)磁惯性环流器一、对轻核聚变的理解二、重核裂变和轻核聚变的比较三、热核反应的控制方法1．磁约束：利用强磁场来约束参加反应的物质。

目前性能最好的磁约束装置是环流器(又称托卡马克)。

2002年12月“中国环流器二号”开始运行。

海南省海口市第十四中学高中物理第十九章原子核的组成学案选修3-5(1)

海南省海口市第十四中学高中物理第十九章原子核的组成学案新人教版选修3-5 【学习目标】1.明白什么是放射性及放射性元素。

2.明白三种射线的特性，明白原子核的组成，会正确书写原子核符号。

3.通过核结构模型的研究，经历分析和解决问题进程，体会物理研究方法。

重点和难点：1天然放射现象；2.三种射线的特性及本质。

3.原子核的组成。

一、天然放射现象1．天然放射现象：(1)天然放射现象的发觉1896年，法国物理学家_________发觉，铀和含铀的矿物能发出看不见的射线，这种射线可使被黑纸包裹的照相底版____ _。

(2)放射性和放射性元素①放射性：物质_________的性质。

②放射性元素：具有__ ____的元素。

③原子序数大于或等于83的元素，都是____ ___元素，原子序数小于83的元素有的也具有放射性。

(3)天然放射性元素：能_______发出射线的放射性元素。

2.三种射线：(1)α射线事实上确实是_________，速度可达光速的 .。

其__ ___能力强，__ ___能力较差，在空气中只能前进几厘米，用_______就能够把它挡住。

(2)β射线是高速__ _____，它速度专门大，可达光速的99%，它的__ ___能力较弱，穿透能力较强，很容易穿透黑纸，也能穿透几毫米厚的___ __。

(3)γ射线呈电中性，是能量很高的___ ____，它的_____作用更小，但穿透能力更强，乃至能穿透几厘米厚的_ ____和几十厘米厚的混凝土。

二、原子核的组成1.质子：质子是_______用α粒子轰击氮核时发觉的一种新的带正电的粒子。

2.中子：原子核内存在着一种_____与质子超级接近，可是不带___的粒子，这种粒子叫做中子。

中子是由_________发觉的。

3.核子：质子和中子除是不是带电的不同和质量上的微小不同外，其余性质十分相似，而且都是_______的组成成份，统称为核子。

4.原子核的符号：原子核的质量数=_______+中子数—元素符号核电荷数=原子核的_______=原子序数5.同位素：(1)概念：具有相同_______而_______不同的原子，在元素周期表中处于_____位置，因此互称同位素。

高中物理第十九章原子核核聚变课堂互动学案新人教选修

7 核聚变课堂互动三点剖析一、轻核的聚变聚变发生的条件(1)微观上，参与反应的原子核大小的尺寸范围，即10-15 m ，所有的核都带有正电，相互间存在着库仑排斥力.要使原子接近这种程度，必须使它们具有很大的动能来克服原子核之间强大的库仑斥力.(2)宏观上，要使原子核具有如此大的动能，就有把它加热到几百万摄氏度以上的高温.二、聚变能量的释放热核反应在宇宙中是很普遍的，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，不断向外界释放巨大的能量.聚变一旦发生，就不需要外界给它能量，靠自身的热就可以维持反应持续下去，在短时间释放巨大的能量，这就是核聚变引起的核爆炸，人们利用核聚变反应制成的氢弹，其威力是原子弹的十几倍.三、核聚变与核裂变的差异(1)放能原理不同.核裂变是重核分裂成两个或多个中等质量的原子核放出核能的反应；核聚变是两个轻核结合成质量较大的原子核放出核能的反应.(2)放能多少不同.聚变比裂变放能要大得多.(3)原料的蕴藏量不同.聚变材料丰富，主要原料氘的储量比裂变的原料铀多得多.(4)可控性不同.裂变反应早已实现人工控制，被人类和平利用；聚变反应还未实现人工控制，未被人类和平利用.(5)安全、污染小.裂变堆的核燃料不仅产生强大的辐射，伤害人体，而且贻害千年的废料也很难处理，核聚变的辐射则小得多.各个击破【例1】下列关于聚变的说法中，正确的是( )A.要使聚变产生，必须克服库仑斥力做功B.轻核聚变需要几百万摄氏度的高温，因此聚变又叫热核反应C.原子弹爆炸能产生几百万摄氏度的高温，所以氢弹利用原子弹引发热核反应D.太阳和许多恒星内部都在激烈地进行着热核反应解析：聚变时，要使轻核之间的距离达到10-15 m ，所以必须克服库仑斥力做功.原子核必须有足够的动能，才能使它们接近核力能发生作用的范围.实验证明，原子核必须处在几百万摄氏度以上的高温才有这样的能量，这样高的温度通常利用原子弹爆炸获得.在太阳和许多恒星内部存在着热核反应.答案：ABCD【例2】一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是n He H H 10423121+→+.已知H 21的质量为2.013 553 u 、H 31的质量为3.013 723 u 、He 42质量为4.002 000 u 、中子的质量为1.007 276 u 、1 u 相当于931.5 MeV 的能量.求出释放的核能.解析：聚变前的总质量：聚变后的总质量：质量亏损为：Δm=0.018 100 u释放的能量为：ΔE=Δmc 2=0.018 100×931.54 MeV=17.6 MeV.答案：17.6 MeV【例3】热核反应是一种理想能源的原因是( )A.就每一个核子平均来说，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解析：实践表明，聚变反应平均每个核子比裂变反应中平均每个核子放出的能量要大3—4倍，且其原料均为氢的同位素，在地球上储量极为丰富，其放射性污染也较裂变轻.但是，目前只能是轻核聚变制造，人们还不能控制聚变反应及和平利用聚变时释放的核能，故正确选项为A 、B 、C.答案：ABC【例4】两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核(氦的同位素)，已知氘核质量m D =2.013 6 u ，氦核质量m He =3.015 0 u ，中子质量m n =1.008 7 u,写出聚变方程并求出释放的核能.(已知1uc 2=931.5 MeV)解析：聚变的核反应方程为：n He H H 10322121+→+核反应中的质量亏损为：Δm=2m D -(m He +m n )=(2×2.0136 0-3.015 0-1.008 7) u=0.003 5 u核反应释放的能量为：ΔE=Δmc 2=0.003 5 uc 2=0.003 5×931.5 MeV=3.26 MeV.答案：n He H H 10322121+→+，3.26 MeV高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

高中物理第十九章原子核核聚变课前预习学案新人教选修

7.核聚变课前预习情景导入1.太阳是人类最大的能源.千万年来，它的光辉未见有丝毫的减弱.人们对如此巨大和持久的太阳能的来源充满了各种设想.最初人们设想太阳是一只大煤炉，靠燃烧煤的化学能维持它的光和热.可是研究表明，太阳表面温度超过6 000 K.太阳辐射功率约3.9×1026 W，碳和氧的化合反应很难达到这样的高温，也很难持久地辐射如此巨大的能量.太阳能究竟来自何方?简答：氢是太阳中的燃料，太阳内不断发生着轻核聚变成氦核的反应，同时放出大量的能量.2.2002年12月2日，标志着我国核聚变研究踏上新征程的核聚变研究装置——中国环流器二号Ａ(HL—2A)装置在位于四川成都的核工业西南物理研究院建成.该装置，其物理目标是在这个带封闭式偏滤器的托卡马克装置上开展偏滤器和刮离层物理研究，壁处理、再循环控制及相关物理课题研究，近堆芯条件下的等离子体稳定性和约束研究，较高参数条件下的等离子体加热、电流驱动、加料和剖面控制研究.该项研究的目的是什么？图19-7-1简答：最终目标是建成聚变能核电站，这是一种具有经济性能优异、安全可靠、无环境污染等优势的核电站，这一目标的实现将为人类提供取之不尽、用之不竭的新能源.知识预览1.由轻原子核聚合成较重原子核的反应__________.答案：称聚变反应2.温度__________，分子的热运动越剧烈，分子热运动的平均动能越大.要使轻核发生聚变需要达到很高的温度——__________摄氏度.这时，剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能来克服原子核间巨大的__________，达到__________m的近距离，在碰撞时发生聚变.因此，聚变反应又叫__________.答案：越高几百万库仑斥力 10-15热核反应高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

海南省海口市第十四中学高中物理第十九章重核裂变学案选修3-5(1)

海南省海口市第十四中学高中物理第十九章重核裂变学案新人教版选修3-5 学习目标1.明白重核的裂变反映。

2.明白链式反映的发生条件。

3.了解裂变反映堆的工作原理，明白核核电站的工作模式。

重点与难点：链式反映及其条件；核反映速度的操纵。

一、核裂变1.概念：重核被中子轰击____ _为两个或三个质量中等的原子核并释放___ __的进程。

2.铀核的裂变：用__ ___轰击铀核时发生的裂变，其典型的反映：3.链式反映：由重核裂变产生的_____使裂变反映一代接一代继续下去的进程。

4.链式反映的条件：裂变反映的物质必需_________发生链式反映的最小体积即_____体积，或大于等于相应的质量即__ ___质量。

5.能量的释放：核裂变释放的能量庞大，1kg铀235全数裂变时释放的能量相当于__ ___t标准煤完全燃烧时释放的化学能。

二、核电站1.核电站：利用核能发电，它的核心设施是_______，它要紧由以下几部份组成：(1)燃料：_____;(2)慢化剂：铀235容易捕捉慢中子发生反映，采纳_____、_____或_______作慢化剂;(3)操纵棒：为了操纵能量释放的速度，就要想方法减少中子的数量，采纳在反映堆中插入镉棒的方式，利用镉_________的特性，就能够够容易地操纵链式反映的速度。

2.工作原理：核燃料裂变释放能量，使反映区温度升高。

3.能量输出：利用水或液态的金属钠等流体在反映堆内外__________，把反映堆内的热量传输出去，用于发电。

4.核污染的处置：为幸免_______对人体的损害和___________对水源、空气和工作场所造成的放射性污染，在反映堆的外面需要修建很厚的_______，用来屏蔽裂变反映放出的各类射线，核废料具有很强的_______，需要装入特制的容器中，_________。

问题1 关于链式反映的条件：有的同窗以为：因为重核裂变时每次都会释放两个或三个中子，这些中子又使其他铀核发生裂变，因此链式反映必然会自动进行下去，不需要什么条件，这种观点正确吗?【规律方式】发生链式反映的三大条件(1)要有足够浓度的铀235(浓缩铀)——因为铀235能够俘获各类能量的中子。

海南省海口市第十四中学高中物理第十九章核力与结合能学案新人教版选修35(1)

海南省海口市第十四中学高中物理第十九章核力与结合能学案新人教版选修3-5学习目标1.了解四种基本相互作用，知道核力的性质。

2.认识认识原子核结合能和质量亏损，并且能应用质能方程进行计算。

3.能简单解释轻核和重核分子数、质量数具有不同比例的原因。

重点与难点：结合能及其原子核的稳定性；质能方程的应用。

一、核力与四种基本相互作用1.核力：(1)定义：原子核里的_____间存在着的把核子紧紧地_____在核内，形成稳定的原子核的_________。

(2)特点：①核力是___________(强力)的一种表现。

②作用范围在___________之内。

③核力存在于核子之间，每个核子只跟_____的核子发生核力作用，这种性质称为_____________。

2.四种基本相互作用：自然界中存在四种最基本的相互作用，它们是：___________、___________、_____________和_____________。

其中强相互作用和弱相互作用是_______，电磁相互作用和引力相互作用是_ ______。

二、原子核中质子与中子的比例1.较轻原子核：质子数和中子数_________。

2.较重原子核：中子数__ ___质子数，越重的原子核两者相差越多。

三、结合能与质量亏损1.结合能：原子核是核子结合在一起的，要把它们___ __，需要能量，这就是原子核的结合能。

2.比结合能：原子核的结合能与___ ____之比称做比结合能。

比结合能越大，表示原子核中核子结合得越__ ___，原子核越 __ ___。

_____ ____的核的比结合能最大、最稳定。

3.质量亏损：(1)爱因斯坦质能方程_ ____。

(2)质量亏损：原子核的质量____ _组成它的核子的质量之和的现象。

探究一核力与四种基本相互作用问题1. 有的同学认为“原子核内质子间的库仑斥力与质子、中子间的万有引力平衡而使原子达到稳定状态”，这种说法正确吗?问题2 为什么核子不能融合在一起?问题3 有人认为质量亏损就是核子的个数变少了，这种认识对不对?探究二结合能以及质量亏损问题4 什么是比结合能?问题5 什么样的原子核比结合能最大？问题6 如何获得核能?问题7 核子结合成原子核时，质量减少，说明在核反应过程中质量不守恒，这种说法正确吗?它们是如何转化的?问题8如何根据质量亏损计算核能?还有哪些计算核能的方法?【针对性练习】3. α粒子的质量mα=6.6467×10-27kg，质子的质量m p=1.6726×10-27kg，中子的质量m n=1.6749×10-27kg。

海南省海口市第十四中学高中物理第十九章放射性元素的衰变学案新人教版选修3-5

海南省海口市第十四中学高中物理第十九章放射性元素的衰变学案新人教版选修3-5学习目标1.知道原子核的衰变2.会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义。

3.知道两种衰变的规律，能够熟练写出衰变方程。

重点：1、认识α衰变、β衰变的实质和半衰期的物理意义2、正确书写衰变方程难点：半衰期概念的理解一、原子核的衰变1.原子核衰变的定义：原子核放出_______粒子，由于__________变了，它在元素周期表中的位置就变了，变成另一种________。

我们把这种变化称为_____________。

2.原子核衰变的种类：(1)α衰变:放出_______的衰变叫做α衰变。

铀238核放出一个α粒子后，核的质量数______，核电荷数______，变成新核——钍234核。

衰变方程式: 。

(2)β衰变: 放出_______的衰变叫做β衰变。

钍234核也具有放射性，它能放出一个β粒子而变成(镤)。

衰变方程式：。

3.原子核衰变的规律：原子核衰变时_______和_______都守恒二、半衰期1.定义：放射性元素的原子核有_____发生衰变所需的时间。

2.决定因素：放射性元素衰变的快慢是由___________的因素决定的，跟原子所处的化学状态和外部条件没有关系。

不同的放射性元素，半衰期_____。

3.应用：利用半衰期非常_____这一特点，可以测量其衰变程度，推断时间。

探究一原子核的衰变问题1. (1)原子核辐射射线会发生什么变化？(2)原子核衰变时遵守什么规律？问题2. 发生α衰变时，原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化？衰变方程是怎样的？问题3. 发生β衰变的原子核的电荷数和质量数发生了怎样的变化？β衰变时的核电荷数为什么会增加？写出β衰变方程。

探究二探究半衰期问题4 .半衰期的含义是什么？它是怎么得到的？对于某个或特定的几个原子核什么时候发生衰变能否根据半衰期算出？【基础达标检测】1.(基础理论辨析题)下列说法正确的是( )A.核反应方程只能用单向箭头表示反应方向，不能用等号连接B.只要符合质量数守恒、电荷数守恒，任何物质之间都可以相互转化C.原子核全部衰变所需时间的一半称为半衰期D.原子核有半数发生衰变所需的时间称为半衰期E.相对原子质量减少一半所需的时间称为半衰期F.元素质量减少一半所需的时间称为半衰期2.某放射性元素经过11.4天有的原子核发生了衰变，该元素的半衰期为( )A.11.4天B.7.6天C.5.7天D.3.8天3.在存放放射性元素时，若把放射性元素①置于大量水中;②密封于铅盒中;③与轻核元素结合成化合物。

高中物理第十九章原子核 7 核聚变名师导航学案新人教版选修35

7 核聚变名师导航知识梳理1.热核反应的优越性（1）相同质量的核燃料，热核反应所释放的能量_____________.（2）热核反应产物基本上是稳定的氦核，生成的_____________易处理.（3）热核反应所用的燃料——氘，地球上_____________.2.聚变：把_____________结合成质量数_____________的核，释放核能的反应，称为聚变.3.热核反应：_____________反应又叫热核反应，热核反应一旦发生就_____________外界供给能量，靠自身产生的热就可使反应进行下去.疑难突破对受控热核反应的理解剖析：要实现受控热核反应，首先就要加热聚变物质，达到几千万度乃至上亿度的高温，使热核反应能够发生.这可以用输入大功率的电磁波、注入高能量的中性粒子或带电粒子束、绝热压缩、欧姆加热(在电阻性等离子体中由电流耗散的焦耳热)等方法来解决.其次是要把一定密度的高温等离子体约束在一定的空间，使其不致扩散，以便产生足够数量的聚变反应，来抵偿加热过程中消耗的能量.只有这样，才能达到“点火”的目的，使热核反应持续不断地进行下去.怎样来约束等离子体呢？用普通的容器是不行的，因为没有任何一种容器能承受几千万度的高温.目前常一种是用磁场来约束.我们知道，带电粒子在磁场中或者是沿磁力线运动，或者是绕磁力线旋转，磁场越强，带电粒子旋转的半径越小.所以强磁场能起约束等离子体的作用.目前，很有前途的一种磁约束装置——托卡马克装置，就是利用磁场把聚变物质约束在环形室内.它的基本原理是，把盛有聚变物质的金属环形室装在变压器上做次级线圈，初级线圈跟充电的电容器连接.当电容器通过初级线圈放电时，环形室中就有大电流的气体脉冲放电，放电时还产生环绕电流的磁场，使等离子体被压缩到环形室的中心部分.压缩作用和电流的欧姆热都使等离子体的温度升高，环形室的外面还绕有线圈，放电时有电流通过，产生环向磁场(图19-7-1).但是，由于高温等离子体很不稳定，而且能够强烈地向外辐射能量，所以要把它们约束较长的时间又能保持高温，是很不容易的.图19-7-1问题探究问题：聚变发生的初始条件是什么？探究：要使轻核聚变，就必须使轻核接近核力发生作用的距离10-15m，但是原子核是带正电的，要使它们接近10-15 m就必须克服电荷间很大的斥力作用，这就要求使核具有足够的动能，就要给核加热，使物质达几百万摄氏度的高温.当物质达到几百万摄氏度以上的高温时，原子核核外电子已经完全和原子脱离，成为等离子体.这时少部分原子核就有足够的动能克服相互间的库仑斥力，在相互碰撞中近到可发生聚变反应的距离发生核反应.探究结论：核聚变在反应刚开始时需要超高温条件，以增大原子核的动能.典题精讲【例题】以下说法正确的是（）A.聚变是裂变的逆反应B.如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量C.聚变须将反应物加热至数百万度以上高温，显然是吸收能量D.裂变与聚变均可释放巨大能量思路解析：A 从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应，但其实不然，因为二者的反应物与生成物全然不同.裂变是重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直接关联，并非互为逆反应.B 既然裂变与聚变不是互为逆反应，则在能量的流向上也不必相反C 诚然，要实现聚变反应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万度高温提供能量.但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于所吸收的能量.因此，总的说来，聚变反应还是释放热量，故D 正确. 答案：D知识导学和上节学习的重核裂变一样，本节将学习轻核聚变也是核能释放的主要形式之一，而且核聚变时放出的能量往往裂变时放出很多倍.为什么会产生这样的效果？大家在学习的过程中要注意思考这一问题，并尝试用本节知识去解释.在学习本节的过程中要对原子核裂变和聚变的规律进行分析和总结，对比两者之间的异同，尤其是它们各自的反应条件.同时还要对受控热核反应进行一个全面的了解. 疑难导析对等离子体的另一种约束方法，是利用聚变物质的惯性进行约束.先把氘、氚制成液体或固体的靶丸(半径0.1 mm 到几毫米)，用激光(或高能带电粒子)从四面八方进行照射(图1972)，在10-9 s 的时间内把靶丸加热到1亿度的高温，表层物质迅速气化，产生一个向心的压力，使球内物质密度增加1万倍，从而实现聚变反应.因为引爆的时间非常之短，聚变物质由于自身的惯性，还来不及扩散就产生了核反应，所以叫惯性约束.这种用激光引爆的热核反应跟氢弹一样难以控制，但由于每次参加热核反应的物质很少，所以可以用一连串的微型“聚爆”达到连续燃烧的目的.不过采用这种约束方法，目前达到的密度压缩还不够大，与理论上的点火条件，还有相当大的距离.图19-7-2从目前情况来看，有实际应用价值的受控热核反应装置，可能要再过几十年才能实现. 问题导思聚变（1）定义：轻核结合成质量较大的原子核的反应叫聚变，聚变反应又叫热核反应.（2）聚变反应方程式：n He H H 10423121+→+应用实例：原子弹爆炸时，就能产生这样的高温，然后就可以引起核的聚变，氢弹就是根据这样的原理制成的.氢弹内部相当于还有一颗小原子弹.典题导考绿色通道：所有原子核均具有结合能，很轻的核结合能较高（较小负能），很重的核，平均每核子结合能也较高，而次轻核与中等质量核的每核子结合能较低（较大负能）.反应向低能态方向进行，应释放能量.正因为如此，裂变与聚变均释放能量.【典题变式】下列说法中正确的是（）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的距离接近到10-15 m 答案：BD。

海南省海口市第十四中学高中物理 第十九章 核聚变学案

新人教版学案：高中第十九章原子核第7节第8节核聚变粒子和宇宙学案选修3-5(物理)

高中物理 第十九章 第七节 重核的裂变学案 新人教版选

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教学设计6：19.7 核聚变

高中物理第十九章7核聚变教案新人教版选修3_5

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高中物理 第十九章 原子核 第7节 核聚变学案 新人教版选修35

海南省海口市第十四中学高中物理 第十九章 原子核的组成学案 选修3-5(1)