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2019-2020年高中物理
19.7核聚变第2课时教学案新人教版选修课题19.7核聚变第2课时计划上课日期教学目标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教学重难点聚变核反应的特点、聚变反应的条件教学流程\内容\板书关键点拨加工润色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
[2]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21H+31H→42He+10n,其中氘核的质量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,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能量约为1MeV总结聚变与裂变相比,这是优点之一,即轻核聚变产能效率高教师点拔常见的聚变反应21H+21H→31He+11H+4MeV、21H+31H→42He+10n+
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,而氘是重水的组成部分,在覆盖地球表面三分之二的海水中是取之不尽的从这个意义上讲,轻核聚变是能源危机的终结者总结聚变与裂变相比,这是优点之二,即地球上聚变燃料的储量丰富如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汽油聚变与裂变相比,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的氦是没有放射性的,放射性废物主要是泄漏的氚以及聚变时高速中子、质子与其他物质反应而生成的放射性物质,比裂就所生成的废物的数量少,容易处理
(2)我国在可控热核反应方面的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的核聚变能源为目标,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的能源目前,由中科院等离子体物理研究所设计制造的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的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的成就,激发学生的爱国热情和献身科学的能力
(三)课堂小结本节主要研究了聚变核反应的特点和条件,聚变反应要比裂变反应释放更多的能量,但它发生的条件是要达到几百万度的高温,因而聚变反应也叫热核反应.可控热核反应的研究和实验将为人类和平利用核能开发新的途径作业布置教学心得。