核裂变与核聚变 学案要点

主备人：备课组长签名：年级主任签名：

19.7高三物理核聚变教案

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。 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： 2 H+21H→31He+11H+4 MeV、 1 2 H+31H→42He+10n+17.6 MeV 1 （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。 得出结论 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。 点评：从宏观和微观两个角度来考虑核聚变的条件，有助于加深理解。 教师说强调：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。 教师补充说明： （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！ 教师：希望同学们课后查阅资料，了解更多的太阳能有关方面的知识及其应用。 （2）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。 提问：氢弹爆炸原理是什么？ 学生阅读教材：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。 ［教师点拨］ ［录像］氢弹的构造简介及其爆炸情况。 根据你收集的资料，还能通过什么方法实现核聚变？ 学生回答：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变。 点评：学生自学看书，自己归纳总结，

核聚变

学年论文 核聚变——未来的新能源 班级：08113 学号：27 姓名：宋广佳 指导教师：姚大力

核聚变——未来的新能源 0811327 宋广佳 【摘要】：氢弹应用的正是聚变原理，这是人类利用核聚变能的首次成功尝试。两个氢原子合为一个氦原子，叫核聚变，太阳就因此释放出巨大能量。核聚变产生的能量比核裂变还要多，而其辐射却要少得多，而且核聚变燃料可以说是取之不尽、用之不竭的。 关键词：核聚变未来新能源国际合作项目研究 能源是社会发展的基石。古人伐木为薪，后来柴薪逐渐被煤、石油、天然气等化石燃料取代。而今，化石能源面临“危机”，同时又对环境造成严重污染。以煤炭、石油、天然气等化石能源替代柴薪的第一次能源革命，带来了社会、经济的迅速发展。然而这些宝贵的化石能源是不可再生的，据估计，100年后地球上的化石能源将会枯竭。面对即将来临的能源危机，人类开始寻找新能源。回顾人类发展的历史，每一次高效能新能源的利用，都会使社会进入一个新的时代，带来一次新的飞跃。新能源的开发是社会发展的重要基础。 能源分为一次能源和二次能源，化石能源、太阳能、风能、地热能、核能、潮汐能等为一次能源，而焦煤、蒸汽、液化气、酒精、汽油、电能为二次能源。其次，按利用状况，可分为常规能源和新能源。前者是指在不同历史时期的科技发展水平下已被广泛应用的能源，现阶段指煤、石油、天然气、水能和核裂变能五种；后者指由于技术、经济或能源品质等因素而未能大规模使用的能源，如太阳能、风能、海洋能、地热能等。为了社会的稳定发展，人们正在利用高新科学技术开发新的能源。从长远来看，核能将是继石油、煤和天然气之后的主要能源，人类将从“石油文明”走向“核能文明”。原子弹、氢弹的爆炸，使人们认识到原子核内蕴藏着巨大的能量，核电站正是合理利用核能的一个途径。而今，太阳能、地热能、海洋能、生物能等各种新能源也正在开发过程中。日本政府于1993年就提出旨在开发利用新能源的“新阳光计划”，每年都要为新能源技术开发拨款约362亿日元。日本新能源利用的目标是，到2008年争取使新能源在一次能源中所占的比重由目前的1%提高到3%。美国《国家综合能源战略》确定的新能源开发利用目标是，发展先进的可再生能源技术，开发非常规的甲烷资源，发展氢能的储存、分配和转化技术。 为什么太阳能源源不断地向外释放能量，好像永远不会枯竭？这个疑问直到爱因斯坦提出了狭义相对论才有了答案。在极高的温度下，太阳物质发生核聚变反应，释放出巨大的聚变能，其中极小一部分来到地球，成为地球一切生命和能源之源。 一、什么叫核聚变 世界上的每一种物质都处于不稳定状态，有时会分裂或合成，变成另外的物质。物质无论是分裂还是合成，都伴随着能量的转移过程。大家熟知的原子弹利用的则是裂变原理，目前的核电站也是利用核裂变来发电的。核裂变虽然能产生巨大能量，但裂变堆的核燃料蕴藏极为有限，不仅其强大辐射会伤害人体，而且废料也很难处理，可能遗害千年。1946年，第一颗原子弹在广岛上空引爆，此后不久，氢弹爆炸又获得成功。氢弹应用的正是聚变原理，这是人类利用核聚变能的首次成功尝试。两个氢原子合为一个氦原子，叫核聚变，太阳就因此释放出巨大能量。核聚变产生的能量比核裂变还要多，而其辐射却要少得多，而且核聚变燃料可以说是取之不尽、用之不竭的。氢弹威力无比，却无法控制，一旦释放就无法挽回。是否可以控制聚变能，使之缓慢释放，造福人类呢？

高中物理 核聚变精品教案

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。 ★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： 2 1H+2 1 H→3 1 He+1 1 H+4 MeV、 2 1H+3 1 H→4 2 He+1 n+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。 得出结论 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。 点评：从宏观和微观两个角度来考虑核聚变的条件，有助于加深理解。 教师说强调：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。 教师补充说明： （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107K以上，因而在那里进行着激烈的热核反应，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！ 教师：希望同学们课后查阅资料，了解更多的太阳能有关方面的知识及其应用。 （2）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

《核聚变和受控热核反应》教案3.docx

核聚变和受控热核反应 ?教学目标 1、了解原子和原子核的组成。 2、了解裂变、链式反应、聚变的大致情况和原子弹、氢弹的制造原理，以及核反应堆的作用。 3、了解研究可控核聚变的重大意义。启发学生想象人类开发利用核能的美好前景，激发学生努力学习科学技术的热情。 ?教学重点 了解原子和原子核的组成。 ?教学难点 了解裂变、链式反应、聚变的大致情况和原子弹、氢弹的制造原理，以及核反应堆的作用。 ?教学方法 讲授、讨论。 ?教具准备 原子和原子核的挂图，链式反应的挂图（能用幻灯显示原子、原子核的结构和链式反应的情况更好）。 ?课时安排 1课时 ?教学过程 一、温故致新 板书：核能 指出核能是一种先进的、可以替代常规能源的新能源。目前世界上利用核能发电的核电站已有400多个。其年发电量约占全球年发电总量的17%,到下世纪，核能有时能成为一些国家的主耍能源。 要了解核能是怎么回事，就需要从物质结构一一原子和原子核的组成说起。 二、分组自学 1、原子和原子核的组成 2、什么叫裂变？ 3、裂变和链式反应是怎么回事？ 4、核反应堆的作用是什么？

5、什么叫聚变？ 三、重点突破 板书：原子和原子核的组成 提问：请根据化学课屮讲过的内容，说说原子和原子核的组成情况？ 教师展示原子和原子核的挂图，归纳小结学生的回答，要求学生明确：任何物质的原子都是由位于原子中心区域带正电的原子核和带负电的核外电子组成的；原子核又是由带正电的质子和不带电的中子（质子和中子统称为核子）组成的。 板书： 讲述:木世纪初，科学家们通过实验和理论研究对原子和有子核的组成有了止确的认识, 发现原子核是可以改变的，而且在改变过程中可以释放出巨大的能量一一原子核能，简称核能，通常也叫原子能（确切地说，原子能应是原子核能的缩写代名词）。那么，怎样才能有效地获得蕴藏在原子核里的大量核能呢？ 旁注：在原子中，原子核和核外电子之间有广阔的空间，而在原子核中，质子和中子则是紧密地结合在一起的。此注供教师参考。 板书：裂变 指导学生阅读教材上讲裂变那一段课文。提出其注意： （1）裂变指的是什么现象； （观察教材上铀核裂变的示意图，结合阅读课文屮的讲述，了解铀核裂变释放出核能, 转化为周］韦I物体的内能是怎么回事； 了解裂变释放出的核能十分巨大。 提问：什么叫裂变？ 1千克铀中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量大约是1千克标准煤完全燃烧所放出能量的多少倍？ 旁注：检查学生阅读教材的效果。 教师小结并强调：用中子轰击铀235,铀核（质量大的核）会分裂成两部分（两个中等质量的核），这种现象叫做核裂变，简称裂变。根据书上提供的数据很容易算出，1千克铀中的铀核如果全部发生裂变，释放出的能量大约是1千克标進煤完全燃烧所放出能量的2. 5 X 106（250万）倍。由此可知，裂变是获得大量核能的重要途径。 板书：链式反应

国际核聚变研究开发的现状和发展趋势_希物

中国核工业 ＺＨＯＮＧＧＵＯＨＥＧＯＮＧＹＥ中国核工业 ＺＨＯＮＧＧＵＯ ＨＥ ＧＯＮＧＹＥ ２００６年?第１２期?总第７６期 国际磁约束核聚变研究始于上世纪５０年代。国际上将核聚变研究的发展分为六个阶段，即：原理性研究阶段、规模实验阶段、点火装置实验阶段（氘氚燃烧实验）、反应堆工程物理实验阶段、示范反应堆阶段、商用化反应堆阶段。总体上看，国际磁约束核聚变界正处在点火装置和氘氚燃烧实验阶段，并逐步向反应堆工程实验阶段过渡。 上世纪９０年代，国际磁约束核聚变研究取得了突破性的进展，获得了聚变反应堆级的等离子体参数，初步进行的氘－氚反应实验，得到１６兆瓦的聚变功率。可以说，磁约束核聚变的科学可行性已得到证 实，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已经成熟。国际聚变研究在完成科学可行性验证后已于１９９６年正式定位为核聚变能源开发，其显著标志是国际原子能机构（ＩＡＥＡ）等离子体物理和受控核聚变研究国际会议于１９９６年正式更名为国际聚变能源大会。 近十年来，各国在托卡马克装置上的核聚变研究不断取得令人鼓舞的进展。１９９１年１１月９日，欧共体的ＪＥＴ托卡马克装置成功地实现了核聚变史上第一次氘－氚运行实验，在氘氚６比１的混合燃料（８６％氘，１４％氚）中，等离子体温度达到３ 亿摄氏度，核聚变反应持续了２秒钟，产生了１×１０１８个聚变中子，获得的聚变输出功率为０．１７万千瓦，能量增益因子Ｑ值达０．１１～０．１２。虽然高峰聚变功率输出时间仅有２秒，但这是人类历史上第一次用可控方式获得的聚变能，意义十分重大。这一突破性的进展极大地促进了国际托卡马克实验堆计划的开展。 １９９３年１２月９日和１０日，美国在ＴＦＴＲ装置上使用氘、氚各 ５０％的混合燃料，使温度达到３亿～４亿摄氏度，两次实验释放的聚变能分别为０．３万千瓦和０．５６万千瓦，大约为ＪＥＴ输出功率的２倍和４ 国际核聚变研究开发的现状和发展趋势 本期专题———关注中国核聚变研究 ◎撰文?希物 特斯拉、等离子体存在时间２９６０毫秒。 我国聚变研究的中心目标是在可能的条件下促使核聚变能尽早在中国实现。因此，参加国际热核聚变实验堆（ＩＴＥＲ）计划应该也只能是我国整体聚变能研发计划中的一个重要组成部分。国家将在参加ＩＴＥＲ计划的同时支持与之配套或与之互补 的一系列重要研究工作，如托卡马克等离子体物理的基础研究、聚变堆第一壁等关键部件所需材料的开发、示范聚变堆的设计及必要技术或关键部件的研制等。参加ＩＴＥＲ计划将是我国聚变能研究的一个重大机遇。 尽管就规模和水平来说，我国核聚变能的研究和美、欧、日 等发达国家还有不小的差距，但是我们有自己的特点，也在技术和人才等方面为参加ＩＴＥＲ计划作了相当的准备。这使得我们有能力完成约定的ＩＴＥＲ部件制造任务，为ＩＴＥＲ计划作出相应的贡献，并有可能在合作过程中全面掌握聚变实验堆的技术，达到我国参加ＩＴＥＲ计划总的目的。 １５

第十一章原子核的裂变和聚变123

第五章 核裂变与核聚变 5.1核裂变反应 1.自发裂变与诱发裂变 1).自发裂变－原子核没有外来粒子轰击自行发生裂变 一般表达式 212211Y Y X A Z A Z A Z +→ 21A A A +=；21Z Z Z +=。 (1)裂变能s f Q , 由能量守恒可以导出自发裂变的裂变能s f Q , ()()222111,,,A Z Y A Z Y s f T T Q += ()()()[]222112,,,c A Z M A Z M c A Z M ?+-= ()()()A Z B A Z B A Z B ,,,2211-+= ()[()()]2211,,A Z A Z A Z -?+?-?= 自发裂变发生的条件：0,>s f Q 。 从比结合能曲线看，90>A 即可满足此条件。 (2)裂变势垒与穿透势垒概率 从上面讨论可见，90>A 原子核就可能发生自发裂变。但实验发现很重的核才能发生，有能量放出只是原子核自发裂变的必要条件，具有一定大小的裂变概率，才能在实验上观察到裂变事件。 和α衰变的势垒穿透类似，原子核自发裂变也要穿透一个势垒，这种裂变穿透的势垒称为裂变势垒。势垒穿透概率的大小和自发裂变半衰期密切相关，穿透概率大，半衰期就短，穿透概率小，半衰期就长。而且，自发裂变半衰期对于裂变势垒的高度非常敏感，例如，垒高相差MeV 1，自发裂变半衰期可以差到5 10倍。根据核的液滴模型可得裂变势垒的近似公式 sp s b E A Z E ,3 2 219 .0183.0??? ? ? ?-= 式中sp s E ,球形核的表面能。 随着A Z 2的加大，裂变势垒高度降低。因而自发裂变的概率增加。A Z 2较小的核，尽管满足0 ,>s f Q ， 但因裂变势垒太高，很难穿透势垒，所以，这些核对自发裂变是稳定的。。 (3)裂变份额f R 重核大多数具有α放射性，自发裂变与α衰变是相互竞争的过程，它们是重核蜕变的两种形式。发生自发裂变过程的衰变常数记为f λ，发生α衰变过程的衰变常数记为αλ。 对 U 23592 ： a 101039.9-α?=λ，a f 181085.3-?=λ； 故裂变份额 0≈λ+λ λ= α f f f R 对Cf 25298 ：a 725.0=λα，a f 3 10 10.8-?=λ； 故裂变份额 %8.2=λ+λ λ= α f f f R 对 Cf 254 98 ：则裂变份额:%7.99=f R 。 裂变碎片是很不稳定的原子核，一方面碎片处于较高的激发态，另一方面它们是远离β稳定线的丰中子核而发射中子，所以自发裂变核又是一种很强的中源。 ２)诱发裂变－在外来粒子的轰击下，靶核与入射粒子形成复合核，复合核一般处于激发态，会进而发生裂变。入射粒子可以是带电粒子或中子，主要研究是中子，它是链式核反应的主要过程。 其一般表达式为 Y Y X X n A Z A Z A Z A Z 2211*1+→→ ++

教科版高中物理选修3-5：《核聚变》教案-新版

3.6《核聚变》教案 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漠的能源前景。 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，更加心爱科学、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衡质量更大，聚变成质量较大的原子核能产生更多的质量亏损，所以平衡每个核子释放的能量就更大） 归纳补充： （1）氢的聚变反应： 22312341 1H+ 1H→ 1He+ 1H+4 MeV、 1H+ 1H→ 2He+ 0n+17.6 MeV （2）释放能量： ΔE＝Δmc2 ＝17.6 MeV，平衡每个核子释放能量3 MeV以上，约为裂变反应释放能量的3～4倍

高三物理裂变和聚变

裂变和聚变 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量。 2．知道什么是链式反应。 3．会计算重核裂变过程中释放出的能量。 4．知道什么是核反应堆。了解常用裂变反应堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。 5．了解聚变反应的特点及其条件. 6．了解可控热核反应及其研究和发展. 7．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 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．激发学生热爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培养学生基本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系。 2．通过教学，让学生认识到和平利用核能及开发新能源的重要性。 3．确立世界是物质的，物质是运动变化的，而变化过程必然遵循能量守恒的观点。 ★教学重点 1．链式反应及其释放核能的计算。 2．重核裂变的核反应方程式的书写。 3. 聚变核反应的特点。 ★教学难点 1、通过核子平均质量与原子序数的关系，推理得出由质量数较大的原子核分裂成质量数较小的原子核释放能量这一结论。 2、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 重核裂变 （一）引入新课 教师：大家都知道在第二次世界大战即将结束的时候，美国于1945年8月6日、9日先后在日本的广岛、长崎上空投下了两颗原子弹，刹那间，这两座曾经十分美丽的城市变成一片废墟．大家还知道目前世界上有少数国家建成了许多核电站，我国也相继建成了浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站等。我想，现在大家一定想知道原子弹爆炸及核发电的原理，那么，我们这节课就来学习裂变，通过学习，大家就会对上述问题有初步的了解。

物理选修3-5教学案核聚变教案

第十九章《原子核》 课题七轻核的聚变 ★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。 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 复习提问1：利用核能的两大途径分别是什么？ ☆学生：轻核的聚变核重核的裂变。 复习提问2：利用重核裂变获取核能时，有哪些不利因素？ ☆学生：燃料利用率低，废料处理存在隐患。 复习提问3：什么是核子平均质量？从核子平均质量曲线可以看出，最大效能利用核能的途径是什么？ ☆学生：原子核的质量除以核子总数；轻核聚变。

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 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： 2 1H+2 1H→ 3 1He+ 1 1H+4 MeV、 2 1H+3 1H→ 4 2He+ 1 0n+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。 得出结论 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10-15m，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。 点评：从宏观和微观两个角度来考虑核聚变的条件，有助于加深理解。 教师说强调：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。 教师补充说明： （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

为什么说核聚变是终极能源

为什么说核聚变是终极能源？ 随着社会的进步，人类对能源的需求越来越大，传统的化石能源已经接近枯竭。可控核聚变是解决能源危机的最终手段。一升海水中的氘元素蕴含的能量相当于300升汽油。 01磁场约束核聚变——托克马克装置 托卡马克，是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字Tokamak 来源于环形、真空室、磁、线圈。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。 相比其他方式的受控核聚变，托卡马克拥有不少优势。1968年8月在苏联新西伯利亚召开的第三届等离子体物理和受控核聚变研究国际会议上，阿齐莫维齐宣布在苏联的T-3托卡马克上实现了电子温度 1 keV，质子温度 0.5 keV，n τ=10的18次方m-3.s，这是受控核聚变研究的重大突破，在国际上掀起了一股托卡马克的热潮，各国相继建造或改建了一批大型托卡马克装置。其中比较著名的有：美国普林斯顿大学由仿星器-C改建成的 ST Tokamak，美国橡树岭国家实验室的奥尔马克，法国冯克奈-奥-罗兹研究所的 TFR Tokamak，英国卡拉姆实验室的克利奥（Cleo），西德马克斯-普朗克研究所的 Pulsator Tokamak。 2006年9月28日，中国耗时8年、耗资2亿元人民币自主设计、自主建造而成的新一代热核聚变装置EAST首次成功完成放电实验，获得电流200千安、时间接近3秒的高温等离子体放电。EAST成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置。 早在1933年，即发现核裂变现象五年前，人类就发现了核聚变。虽然核裂变比核聚变发现得晚，但是很快就实现了核裂变爆炸。随着受控核裂变发电获得成功，世界范围内大规模核电站建设迅速展开，并投入商业运行。 在核聚变实现后，同样，人们也试图能和平利用受控核聚变，如建立受控核聚变发电厂。与利用核裂变发电相比，利用受控核聚变的能量来发电具有许多优点：一是理论和实践都证明，核聚变比核裂变释放出的能量要大得多；二是资源

中国特稿：“人造太阳”突破不断 中国拟2050年前实现核聚变发电

中国特稿：“人造太阳”突破不断中国拟2050年前实现核聚变发电 能源紧缺、环境污染，全球对清洁能源需求增大。分析指中国在核聚变领域的研究已进入世界领先行列，而率先实现核聚变能源商用，将让中国摆脱能源制约，在经济、地缘政治等国际竞争中占据优势。 我们希望通过东方超环，扩大国际合作，实现未来核聚变能为人类所用。——宋云涛 夸父逐日的中国神话故事讲述古人战胜自然的愿望，中国科学家如今正缔造新的科技神话——建造一个能释放无限能量的人造太阳，让中国在2050年以前用上取之不尽用之不竭的核聚变能源。 有分析指出，中国在核聚变领域的研究已进入世界领先行列，而率先实现核聚变能源商用，将让中国摆脱能源制约，在经济、地缘政治等国际竞争中占据优势。

由中国科学家自主研发的人造太阳又叫“东方超环”，建在安徽合肥市郊的科学岛上。它是一个全超导托卡马克核聚变实验装置（Experimental Advanced Superconducting Tokamak，简称EAST），能让氘和氚在超高温条件下像太阳一样发生聚变，产生大量能量。 主原料是海水比现核裂变发电安全 面对能源紧缺、环境污染，全球对清洁能源需求增大。核聚变的主要原料是海水，也比现有的核裂变发电安全，因此被视为清洁能源的未来，有人也将它称为“能源圣杯”。据科学家估计，一升海水能产生的聚变能源相当于500升汽油所能产生的能量。 各国科学家数十年来建设各种俗称“人造太阳”的核聚变实验装置，但目前尚无法实现核聚变能源为人类所用。这些装置要真正实现发电，必须能达到上亿度高温、长时间稳态运行，并且具有可控性。 目前来看，中国研发的“东方超环”在稳定性上已是全球领头羊。2017年，它成功实现了101.2秒稳态运行，成为全球首个可以稳定运行长达100秒以上的装置。 一些西方科学家认为，这项突破显示中国聚变研究的发展速度已领先其他国家。东方超环国际顾问委员会当时评估，该设施是“国际磁约束聚变装置中最前沿的，并且是未来五年间世界上唯一有能力实现400秒长脉冲高性能放电的聚变装置”。

核聚变教案1

学习目标: （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。 学习重点: 聚变核反应的特点。 学习难点: 聚变反应的条件。 知识链接： 1、写出卢瑟福发现质子的核反应方程。 2、写出核力的特点： 3、什么是结合能？ 4、什么是比结合能？ 5、什么是质量亏损？

6、什么是裂变？ 7、什么是链式反应？ 8、写出一种典型的链式反应的方程。 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。 学习过程： 1、什么叫轻核的聚变？ 2、从微观角度说说轻核聚变的产生条件。 3、从宏观角度说说轻核聚变的产生条件。 4、写出一个氘核与一个氚核结合成氦核是的核反应方程。 注：（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

高中物理-核聚变、核裂变练习

高中物理-核聚变、核裂变练习 基础夯实 一、选择题(1～3题为单选题，4、5题为多选题) 1．(江苏徐州市高二下学期期末)一典型的铀核裂变方程是23592U＋X→14456Ba＋8936Kr＋310n，关于该反应，下列说法正确的是( C ) A．X是质子 B．该反应是核聚变反应 C．23592U的比结合能小于14456Ba的比结合能 D．释放出的中子对于链式反应的发生没有作用 解析：该反应是裂变反应，X是中子，释放的中子引起链式反应，故A、B、D错误；23592 U的比结合能小于14456Ba的比结合能，C正确。 2．2010年3月31日欧洲大型强子对撞机实现首次质子束对撞成功。科学家希望以接近光速飞行的质子在发生撞击之后，能模拟宇宙大爆炸的能量，并产生新的粒子，帮助人类理解暗物质、反物质、以及其他超对称现象，从根本上加深了解宇宙本质，揭示宇宙形成之谜。欧洲科研机构宣布他们已经制造出9个反氢原子。请推测反氢原子的结构是( B ) A．由1个带正电荷的质子和1个带负电荷的电子构成 B．由1个带负电荷的反质子和1个带正电荷的正电子构成 C．由1个带负电荷的反质子和1个带负电荷的电子构成 D．由1个不带电荷的中子和1个带正电荷的正电子构成 解析：根据反粒子定义，“反粒子”与“正粒子”具有相同的质量，但带有等量的异性电荷。因此“反氢原子”应该具有与氢原子相同的质量，相反的电荷符号且等量的电荷量。所以反氢原子是由1－1H核和01e构成的。 3．2002年，美国《科学》杂志评出的《2001年世界十大科技突破》中，有一次是加拿大萨德伯里中微子观测站的结果，该站揭示了中微子失踪的部分中微子在运动过程中转化为一个μ子和一个τ子。在上述研究中有以下说法，正确的是( B ) ①若发现μ子和中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定相反 ②若发现μ子和中微子的运动方向一致，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能一致 ③若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向一定一致 ④若发现μ子和中微子的运动方向相反，则τ子的运动方向与中微子的运动方向可能

2019-2020年高二物理《核聚变》教学设计教案

2019-2020年高二物理《核聚变》教学设计教案 ★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。 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： 2 H+21H→31He+11H+4 MeV、 1 2 H+31H→42He+10n+17.6 MeV 1 （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。 得出结论 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10-15m，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。 点评：从宏观和微观两个角度来考虑核聚变的条件，有助于加深理解。 教师说强调：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。 教师补充说明： （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107K 以上，因而在那里进行着激烈的热核反应，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

参观成都理工大学工程技术学院核聚变博物馆感后感

参观核聚变博物馆 在我们大一新生时，每个专业在学校的安排下参观了学校核聚变博物馆，在老师深情地讲解和自我所见所闻中知道，中国核聚变博物馆是原核工业585所基地。这是我国第一个核聚变博物馆，也是我国第一个也是唯一一个对公众开放的核聚变博物馆。 名称中国核聚变博物馆 定位四川省爱国主义教育 基地 四川省科普基地 核工程认知中心 所属单位成都理工大学工程技 术学院 目前，可行性较大的可控核聚变反应装置就是托卡马克装置---环流器。 托卡马克是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字Tokamak 来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnit)、线圈(kotushka)。最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。 托卡马克的中央是一个环形的真空室，外面缠绕着线圈。在通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场，将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。 核聚变的优劣势 优势： （1）.核聚变释放的能量比核裂变更大 （2）.无高端核废料，可不对环境构成大的污染 （3）.燃料供应充足，地球上重氢有10万亿吨（每1升海水中含30毫克氘，而30毫克氘聚变产生的能量相当于300升汽油） 劣势： 反应要求极高，技术要求极高。 从理论上看，用核聚变提供部分能源，是非常有益的。但目前人类还没有办法，对它们进行较好的利用。 （对于核裂变，由于原料铀的储量不多，政治干涉很大，放射性与危险性大，核裂变的优势无法完全利用。截至2006年，核能（核裂变能）发电占世界总电力约15%。说明了核裂变的应用的规模之大，更能说明优势比核裂变更大的核聚变能源前景更加光明。科学家们估计，到2025年以后，核聚变发电厂才有可能投入商业运营。2050年前后，受控核聚变发电将广泛造福人类。） 博物馆占地面积约300平方米，博物馆内放着我国第一个人造太阳装置--中国环流器一号以及环流器工作时所需要的其他设备，其发生核聚变反应的原材料为重氢与超重氢，在磁笼的约束下加速发生核聚变。博物馆四周墙壁挂满了我国核聚变发展的一些历史资料，核工业西南物理研究员在ITER计划中承担的角色，以及核聚变的一些科普资料。

高中物理专题19核裂变和核聚变练习(含解析)

课时19 核裂变和核聚变 1．太阳放出的能量来自于（） A．重核裂变 B．天然衰变 C．轻核聚变 D．人工转变 【答案】C 【解析】太阳放出的能量来自于太阳内部剧烈的热核反应，即轻核聚变，故C正确，ABD错误。 故选：C 2．一颗恒星的寿命取决于它的（） A．温度 B．颜色 C．质量 D．体积 【答案】C 【解析】因为天体大，质量大，万有引力就大，在巨大的引力下原子核之间的距离就更近，更容易引起核聚变，所以越大的恒星他的内部核聚变就越激烈，释放的能量也越大，燃料聚变的速度就越快，恒星死亡的也就越快。故选C. 质量小的恒星其寿命几乎同宇宙一样长，达一百多亿年；质量大的恒星，其寿命却只有几百万到几千万年．一般来说，质量越大，寿命越短． 3．在下列叙述中，不正确的是（） A．光电效应现象说明光具有粒子性 B．重核裂变和轻核聚变都会产生质量亏损 C．根据玻尔理论，氢原子从高能态跃迁到低能态时，原子向外释放光子，原子电势能和核外电子的动能均匀减小 D．电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性 【答案】C 【解析】光电效应说明光具有粒子性，故A说法正确；重核裂变和轻核聚变都释放能量，都有质量亏损，故B说法正确；氢原子辐射出一个光子后，原子能量减小，轨道半径减小，根据，知核外电子的动能增大，原子能量等于动能和电势能之和，则电势能减小。故C说法错误；任何一个运动着的物体，小到电子质子大到行星太阳，都有一种波与之对应这种波称为物质波，故电子和其他微观粒子，都具有波粒二象性，故D说法正确。 3．现行人教版高中物理教材中有很多经典的插图能够形象的表现出物理实验、物理现象及物理规律，下列

四幅图涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（） A．甲图中，卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，发现了质子和中子 B．乙图中，在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大 C．丙图中，射线甲由电子组成，射线乙为电磁波，射线丙由粒子组成 D．丁图中，链式反应属于轻核裂变 【答案】B 【解析】 A. 卢瑟福通过分析粒子散射实验结果，提出了原子的核式结构模型，A错误。 B.根据光电效应规律可知在光颜色保持不变的情况下，入射光越强，饱和光电流越大，B正确。 C.因为射线甲受洛仑兹力向左，所以甲带正电，是由粒子组成，C错误。 D.链式反应属于重核裂变，D错误。 4．铀原子核发生衰变时衰变方程为，其中、、X的质量分别为m1、m2、m3，光在真空中的传播速度为c，则（） A．X是质子 B．m1＝m2＋m3 C．衰变时释放的能量为（m2＋m3－m1）c2 D．若提高温度，的半衰期不变 【答案】D 【解析】 A项：根据电荷数守恒、质量数守恒知，X原子核中的电荷数为2，质量数为4，是氦核，故A错误； B项：依据质量亏损，则m1＞m2+m3，故B错误； C项：根据爱因斯坦质能方程得，释放的能量（ ） ，故C错误； D项：衰期的大小与温度无关，故D正确。 5．下列说法正确的是（） A．动能相等的质子和电子，它们的德布罗意波长也相等