第7课 核聚变（备课堂）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（人教版选修3-5）

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第7课 核聚变
备课堂
教学目标：
（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。
重点：聚变核反应的特点。
难点：聚变反应的条件。
教学方法：
教师启发、引导，学生自学、讨论、交流，多媒体展示。
教学用具：
投影片，多媒体辅助教学设备
讲法速递
（一）引入新课：
白天我们沐浴在明媚的阳光下，夜晚来临，我们仰望苍穹，繁星闪烁，美丽的太空又
把我们带入无限的遐想当中。
太阳为什么本领那么大，能把繁星照亮？
有一首歌，大海航行靠舵手，万物生长靠太阳。
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.
板书：第 7节 核聚变
（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
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10-15 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。
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！
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，
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的速度，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。我国在这方面的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？
投影材料二：可控热核反应发展进程
例：一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是 2
1H+3
1H→4
2He+1
0n，其中氘核的质
量：mD=2.014 102 u、氚核的质量：mT=3.016 050 u、氦核的质量：mα=4.002 603 u、中子的
质量：mn=1.008 665 u、1u=1.660 6×10-27kg，e = 1.602 2×10-19C，请同学们求出该核反应所释
放出来的能量。
学生计算：
根据质能方程，释放出的能量为：
MeVeVcmmmmmcE
nTD
6.17
106022.1
)103(106606.10186.0
)(
19
2827
22
教师点拔：平均每个核子放出的能量约为3.3MeV，而铀核裂变时平均每个核子释放的
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