物理人教版 (新课标)7 核聚变学案设计

第二节 核聚变 学案

【学习目标】

（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。

【学习重点】

聚变核反应的特点。聚变反应的条件。

【知识要点】

1、聚变及其条件

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

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

（1）氢的聚变反应：

21H+21H→31He+11H+4 MeV、    21H+31H→42He+10n+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

    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。

    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。

氢弹爆炸原理：

   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。

2、可控热核反应

（1）聚变与裂变相比有很多优点

可控热核反应发展进程：

优点之一，即轻核聚变产能效率高。

优点之二，即地球上聚变燃料的储量丰富。

（2）我国在可控热核反应方面的研究和实验发展情况。

【典型例题】

例1：一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是21H+31H→42He+10n，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，求出该核反应所释放出来的能量。

解析：根据质能方程，释放出的能量为：

【达标训练】

1．核聚变能是一种具有经济性能优越、安全可靠、无环境污染等优势的新能源。近年来，受控核聚变的科学可行性已得到验证，目前正在突破关键技术，最终将建成商用核聚变电站。一种常见的核聚变反应是由氢的同位素氘（又叫重氢）和氚（又叫超重氢）聚合成氦，并释放一个中子。若已知氘原子的质量为2.0141u，氚原子的质量为3.0160u，氦原子的质量为4.0026u，中子的质量为1.0087u，1u = 1.66×10-27kg。则这个核反应释放出来的能量E =    _______________  J。（光速c=3.00×108m/s，1u相当于935MeV，结果取二位有效数字）

答案：

1．解析：核反应释放出来的能量：  E =△mc2 ，

而△m = （m氘 ＋m氚）－（m He ＋m n）=0.0188 u，

由计算得：E = 2.8×10-12J 。

【学后反思】