高二物理人教版选修35核聚变.doc

高二物理人教版选修35核聚变
核聚变
重/难点
重点：聚变核反应得特点。
难点：聚变反应得条件。
重/难点分析
　 重点分析：本节主要研究了聚变核反应得特点和条件，聚变反应要比裂变反应释放更多得能量。但它发生得条件是要达到几百万度得高温,因而聚变反应也叫热核反应。可控热核反应得研究和实验将为人类和平利用核能开发新得途径。
难点分析:聚变反应条件是要达到几百万度得高温。
突破策略
1、聚变及其条件
提问:请同学们阅读课本第一段,回答什么叫轻核得聚变?
学生回答:两个轻核结合成质量较大得核，这样得反应叫做聚变。
投影材料一：核聚变发展得历史进程[1]
提问：请同学们再看看比结合能曲线,想一想为什么轻核得聚变反应能够比重核得裂变反应释放更多得核能?
让学生了解聚变得发展历史进程。
学生思考并分组讨论、归纳总结。
学生回答:因为较轻得原子核比较重得原子核核子得平均质量更大,聚变成质量较大得原子核能产生更多得质量亏损,所以平均每个核子释放得能量就更大
点评：学生阅读课本,回答问题,有助于培养学生得自学能力。
教师归纳补充：
(１）氢得聚变反应：
(2）释放能量:，平均每个核子释放能量３ MｅＶ以上,约为裂变反应释放能量得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得条件?
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：参与反应得原子核必须接近到原子核大小得尺寸范围，即，要使原子核接近到这种程度,必须使它们具有很大得动能以克服原子核之间巨大得库仑斥力。
宏观上：要使原子核具有如此大得动能，就要把它加热到几百万摄氏度得高温。
点评:从宏观和微观两个角度来考虑核聚变得条件，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，靠自身产生得热就可以维持反应持续进行下去,在短时间释放巨大得能量,这就是聚变引起得核爆炸。
教师补充说明:
（１)热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳和很多恒星得内部温度高达K以上，因而在那里进行着激烈得热核反应，不断向外界释放着巨大得能量。太阳每秒释放得能量约为，地球只接受了其中得二十亿分之一。太阳在“核燃烧”得过程中“体重”不断减轻。它每秒有７亿吨原子核参与碰撞，转化为能量得物质是400万吨。科学家估计，太阳得这种“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，了解更多得太阳能有关方面得知识及其应用。
（2）上世纪四十年代,人们利用核聚变反应制成了用于战争得氢弹,氢弹是利用热核反应制造得一种大规模杀伤武器，在其中进行得是不可控热核反应，它得威力是原子弹得十几倍。
提问:氢弹爆炸原理是什么？
学生阅读教材：课本氢弹原理图,它需要用原子炸药来引爆,以获得热核反应所需要得高温,而这些原子炸药又要用普通炸药来点燃。
［教师点拨]
［录像]氢弹得构造简介及其爆炸情况。
根据您收集得资料,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得方法实现低温核聚变。
点评:学生自学看书,自己归纳总结，有助于培养学生分析问题、解决问题得能力，逐步提高学生得归纳总结能力。
2、可控热核反应
（1）聚变与裂变相比有很多优点
提问：目前,人们还不能控制核聚变得速度，但科学家们正在努力研究和尝试可控热核反应,以使核聚变造福于人类。我国在这方面得研究和实验也处于世界领先水平。请同学们自学教材，了解聚变与裂变相比有哪些优点？
优点之一:轻核聚变产能效率高。
优点之二:地球上聚变燃料得储量丰富。如1Ｌ海水中大约有0、０３g氘,如果发生聚变,放出得能量相当于燃烧３00Ｌ汽油。
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，一旦出现故障,高温不能维持，反应就自动终止了。另外,氘和氚聚就反应中产生得氦是没有放射性得,放射性废物主要是泄漏得氚以及聚变时高速中子、质子与其她物质反应而生成得放射性物质,比裂变所生成得废物得数量少，容易处理。
(２）我国在可控热核反应方面得研究和实验发展情况。
EAＳT全超导托卡马克实验装置以探索无限而清洁得核聚变能源为目标,这个装置也被通称为“人造太阳”，能够像太阳一样给人类提供无限清洁得能源。目前,由中科院等离子体物理研究所设计制造得EAST全超导非圆截面托卡马克实验装置大部件已安装完毕,进入抽真空降温试验阶段。我国得科学家就率先建成了世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”实验装置，模拟太阳产生能量。
点评：通过了解我国在可控热核反应方面得成就,激发学生得爱国热情和献身科学得激情。
例1、 两个氘核聚变产生一个中子和一个氦核（氦得同位素)，已知氘核质量，氦核质量，中子质量。
(１)写出聚变方程并算出释放得核能（已知1 u相当于９３１、５ MeV)。
(２)若反应前两氘核得动能均为,它们正面相碰发生核聚变，且反应后释放得核能全部转变为动能，则反应产生得氦核和中子得动能各为多大？
解析:(１)聚变得核反应方程为。
这个核反应中得质量亏损为
释放得核能为
(2)把两个氘核作为一个系统,对撞过程中动量守恒,由于反应前两核动能相同,其动能等值反向,因此反应前后系统得总动量恒为零,即
又由于反应前后能量守恒,故反应后氦核和中子得总动能
解得氦核得动能和中子得动能分别为
突破反思
本节课虽然教学要求不高,但却是开展中学科技教育活动得生动内容。然而课本得编写,却限于篇幅等因素得影响,存在正如爱因斯坦所说得问题:“科学结论几乎是以完成得形式出现在读者面前,读者学生体验不到探索和发现得喜悦,感觉不到思想形成得生动过程也很难达到清楚地解释全部过程。”
在课堂教学过程中,结合内容得讲授,以史为鉴,虽着墨不多，却寓意深远，本材料正是以此为设计思想得:沿着科学家得足迹，剖析科学家得思维，领略科学家得创造;激发同学们得兴趣,培养同学们得能力,陶冶同学们得情操。