轻核的聚变物理教案
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教学目标
1.知道聚变的概念。2.了解发生聚变反应的条件及聚变反应的特点。3.了解可控热核反应研究的进展情况。4.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。教学重点、难点分析
发生聚变的条件及聚变反应的特点。课时安排
1课时课前准备
教师：有关氢弹构造及其情况的影象资料、查找有关可控热核反应的最新动态。学生：上网或去图书馆查找有关热核反应的资料。教具
教具：实物投影仪，多媒体课件。教学过程○引入新课
能源是推动科学技术和经济高速发展的动力保障，需求正在急剧增加。煤、石油等化石能源的不可再生，使资源日益枯竭，而且给地球带来了巨大的污染，这些因素促使人们更加重视寻找洁净的、可持续发展的新能源。近年来，核能作为一种新能源倍受人们关注，重核裂变和轻核聚变是获得核能的两个重要途径。这节课我们学习轻核的聚变。○新课教学
【板书】第七节轻核的聚变
一、轻核的聚变学生阅读课本第一、二段，分组讨论，归纳总结，回答问题。问题：
1.是否任意核聚变在一起都释放出能量？为什么？
2.什么叫轻核的聚变？
3.发生轻核聚变的条件是什么？
结合裂变知识，引导学生回答问题1：不是任意核聚变在一起都能释放能量。由爱因斯坦质能方程可知，只有在反应中出现质量亏损，即生成物的总质量小于反应物的总质量时，才能放出能量。
【板书】1.什么叫轻核的聚变？
把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做轻核的聚变，简称聚变。
教师补充，常见的聚变反应有
H+H→H+H+4MeV
H+H→He+n+17.6MeV
【板书】2.发生聚变的条件
要使轻核发生聚变，必须使它们核子间的距离接近到10-15m，由于原子核都是带正电的，要使他们接近到这种程度，必须克服巨大的库仑斥力，这就要求原子核有很大的动能。
怎样才能使轻核获得足够大的动能来产生聚变呢？
方法之一就是将物质加热。温度越高，分子的热运动越剧烈，分子热运动的平均动能越大。当物质达到几百万摄氏度以上的高温时，剧烈的热运动使得一部分原子核具有足够的动能，可以克服原子核间的库仑斥力，在碰撞时发生聚变。因此，聚变反应有叫热核反应。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。
根据你收集的资料，还能通过什么方法实现核聚变？
日英开发出激光核聚变新方法，有关在近日出版的英国《自然》杂志上。
有人提出利用电解重水的方法实现低温核聚变，但是未经证实。
学生阅读课本，总结聚变反应的特点。
【板书】3.聚变反应的特点
⑴和裂变相比，聚变反应释放的能量更多
例如，一个氘核和一个氘核发生聚变，其核反应方程是
H+H→He+n
教师给出数据，让学生计算该反应释放的能量。
氘核的质量：mD=2.014102u
氚核的质量：mT=3.016050u
氦核的质量：mα=4.002603u
中子的质量：mn=1.008665u
1u=1.6606×10-27kg，e=1.6022×10-19C
根据质能方程，释放出的能量
△E=△m·c2
=（mD+mT-mα-mn）c2
=eV
=17.6MeV
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能量约为1MeV。
【板书】⑵.聚变材料丰富
1L海水中大约有0.03g氘，如果发生聚变，放出的能量相当于燃烧300L汽油。
常见的聚变反应
H+H→H+H+4MeV
H+H→He+n+17.6MeV
在这两个反应中，前一反应的材料是氘，后一反应的材料是氘和氚，而氚又是前一反应的产物。所以氘是实现这两个反应的原始材料，而氘是重水的组成成分，在覆盖地球表面三分之二的海水中是取之不尽的。
【板书】⑶安全、无污染
聚变产物基本上是稳定的氦核，没有放射性，不污染周围环境。而常规裂变反应堆会产生寿命长放射性较强的核废料，容易引起环境污染。
师述：可见，轻核的聚变是一种理想的解决能源的途径。通过阅读课本和大家查找的资料了解目前对聚变能的应用情况。
【板书】二、可控热核反应
1.聚变能的应用
⑴太阳能。热核反应在宇宙中是很普通的。太阳和许多恒星内部，温度高达107K以上，就满足热核反应的条件。太阳内部的氢核在极高温下聚变成氦核，每秒释放的能量达3.8×1026J。地球只接收了其中的二十亿分之一左右。对太阳能的应用主要是：地球上万物生长离不开太阳的光和热；太阳能热水器、太阳能电池等等。
师述：查阅资料，更多、更详细地了解太阳能的应用。
【板书】⑵氢弹。氢弹是利用热核反应制造的一种大规模杀伤武器，在其中进行的是不可控热核反应。
师述：氢弹比原子弹复杂一些，它需要用原子炸药来引爆。以获得热核反应所需的高温，而这些原子炸药又要用普通炸药点燃。
【录像】氢弹的构造简介及其爆炸情况。
但要使聚变反应所产生的能量用于和平目的，则需实现可控热核反应。
【板书】2.可控热核反应
世界上许多国家都在积极研究可控热核反应的理论和技术。我国在这方面已经具有一定的实力，取得一定的成果。最近，位于合肥西郊的中国科学院等离体物理研究日前传出喜讯：基于超导托卡马克装置HT—7的可控热核聚变研究再获突破，运行参数居世界前两位。据介绍，本轮实验有来自美、日等14个研究机构的18位外籍专家参与，HT—7装置成为名副其实的国际可控热核聚变研究大舞台。
据专家估计，可控热核聚变可能在本世纪40年入商业运营，人类从此将拥有用之不竭的洁净能源。在这个中外科学家百年共同努力的造福人类的“千年工程”上，人们将会看到中国人月HT—7搭建的里程碑。相关内容可上网上查询。【教学设计说明】1.本节课重在让学生知道聚变反应能够释放能量，了解发生热核反应的条件及其特点。课本的内容只是点到为止，在高中阶段不易展开，所以处理本节课时，采取让学生阅读、讨论、总结的方法，培养学生收集和处理信息的能力、口头交流的能力。教师在教学过程中可以补充一些相关知识。2.聚变反应作为一种理想能源，备受人们关注。鼓励学生查阅一些有关现代科技的资料，多了解一些有关聚变反应的知识。例如，太阳能的应用，对“可控热核反应”研究的进展等等。【参考资料】受控热核反应是一门新兴的科学至今才有二十年的历史。由于工农业生产的发展，能源的需要急剧上升。据统计，世界能源的需要每八年翻一番，受控热核反应是核能利用的第二条途径，有可能是一个新的廉价的巨大能源，因此，这门学科受到各国的普遍重视，发展极为迅速。有关资料可在下列网站查找：①②61.142.127.149/resoure③④【作业】1.查阅资料，进一步了解人类对聚变能利用的研究及取得的成果。2.练习四第⑶题。
