《核聚变》教学设计 2020

《核聚变》教学设计

教学目标

1．知道核聚变现象，理解核聚变放出巨大能量的原理

2．能根据ΔE=Δmc2计算核聚变放出的能量

3．了解氢弹结构和反应过程，了解太阳核聚变反应

4．了解核聚变反应的优点、困难。

5、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。

重点难点

重点：(1)核聚变发生机制(2)能根据ΔE=Δmc2核裂变、核聚变情况下放出的能量

难点：从两个方面分析核聚变放出巨大能量的原理

设计思想

核聚变对学生而既熟悉又陌生，学生或多或少都了解一些，这部分内容学生一定很感兴趣，所以，讲授时我们可以以问题的形式让学生观看PPT，自已去看书、思考，整理相关的知识，掌握要掌握的内容。

教学资源多媒体课件

教学设计

【课堂引入】分析聚变反应放出巨大能量的原因之一

学习活动一：根据原子核的比结合能曲线，知道中等核的比结合能最大，两个较轻原子核结合成质量数较大原子核时要释放能量还是要吸收能量呢？（回答：释放能量并分析原因）问题1：写核反应方程应注意什么？

(1)满足“质量数、核电荷数”守恒；

(2)只能用单箭头，不能用等号；

(3)两边的中子不能约去。

学习活动二：分析聚变反应放出巨大能量的原因之二（聚变平均每个核子释放能量是裂变反应的4倍左右）

在核裂变235

92U＋1

n →141

56

Ba＋92

36

Kr＋310n反应中，质量亏损Δm=0.2153u，则

(1)一个铀核裂变释放多少能量E？平均每个核子释放的能量E0是多少

解：E=Δm×931.5Mev=200.55Mev E0=E/235=0.853Mev

（2）核聚变：把轻原子核聚合成较重原子核的反应(氢弹主要利用的核聚变) 2

1

H+21H 42He＋10n +17.6Mev

平均每个核子放的能量E0=E/3=3.52Mev

(经过以上对比计算，学生得出不难得出聚变平均每个核子释放能量是裂变反应的4倍左右！)

问题3：核聚变有何条件？(课本P56)

(原子核带正电，之间存在库仑斥力，故需要足够高的温度(足够的动能)使两原子核达到核力的作用范围，然后通过核力作用发生聚变，此后就不需要外界再提供能量，靠自身的能量就可以使反应继续)

问题4：核聚变为何又称“热核反应”？

问题5：核聚变与核裂变相比有那些优点？

(1)相同质量的燃烧核聚变能释放更多的能量

(2)核聚变没有象核裂变产生放射性废料

(3)核聚变的燃烧氘在地球上非常丰富

问题6：核聚变应用-氢弹结构及反应机制

问题7：与核裂变相比有很多优点，为什么现在仍利用核裂变发电？

(核聚变在技术难以控制)

●可控核聚变反应研究进展

★聚变反应堆：可控热核反应(托卡马克受控热核反应)

★聚变反应具有普遍性，它在宇宙中时刻进行着，太阳内部就是一个巨大的热核反应

★核聚变是一种安全、不产生放射性物质、原料成本低的能源

学习活动五：已知氘核质量为2.0136u，中子质量为1.0087u，32He核的质量为3.0150u.(1)写出两个氘核结合成32He的核反应方程。(2)计算上述核反应中释放的核能.(已知1u相当于9 31.5MeV能量)

解：(1)21H＋21H 32He＋10n (2)E=3.26Mev

【板书设计】

轻核聚变

●核聚变：把轻原子核聚合成较重原子核的反应(氢弹)——热核反应

2

1H+2

1H 4

2He+＋1

0n 17.6Mev

●可控核聚变反应研究进展:中国环流器一号和中国环流器二号

★聚变反应堆：可控热核反应(托卡马克受控热核反应)

★太阳内部就是一个巨大的热核反应

★核聚变是一种安全、不产生放射性物质、原料成本低的能源

【课堂反馈】

1.U 235

92吸收一个慢中子后，分裂成Xe 139

54和Sr 9438，同时还放出( )

A ．1个α粒子

B ．1个氘核

C ．2个中子

D ．3个中子

2.设质子、中子、氘核的质量分别为m 1、m 2和m 3，那么，当一个质子和一个中子结合 成一个氘核时，释放的能量是( )

A ．mc 2.

B ．(m 1+m 2)c 2

C ．(m 3-m 2-m 1)c 2

D ．(m 1+m 2-m 3)c 2

3．一核反应方程为10n+11H →21H+2.22MeV ，以下说法中不正确．．．

的是( ) A.10n 和11H 结合成21H 要释放2.22MeV 核能.

B.该逆过程的反应式是:2

1H+γ→1

0n+1

1H.

C.把21H 分解成一个质子和一个中子至少要吸收2.22MeV 的能量才行.

D.1

0n 和1

1H 结合成2

1H 要吸收2.22MeV 核能.

4．下列核反应方程式中，表示轻核聚变过程的是(

) A.30

15P →30

14Si+01e B.21H+31H→42He+10n

C.146C→147N+0-1e

D.

238

92U→23490Th+4

2He

5．对于下述四个核反应方程说法中正确的有( )

①n

C He Be 101264

29

4+→+ ②+→+He H H 421131能量 ③n x Xe Sr n U 101365490

3810235

92++→+ ④He

O Y F 42168199+→+ A ．①是发现中子的核反应方程 B ．②是链式反应方程

C ．③是核裂变方程，其中x=10

D ．④是α衰变方程，其中Y 是质子

6．科学研究发现太阳发光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的核聚变反应，即在太阳内部4个氢核(1

1H)转化成一个氦核(4

2He)和两个正电子(0

1e)并放出能量。已知质子质量m P = 1.