19.7《核聚变》
人教版高中物理教案-核聚变
第十九章原子核新課標要求1．內容標準（1）知道原子核的組成。
知道放射性和原子核的衰變。
會用半衰期描述衰變速度，知道半衰期的統計意義。
（2）瞭解放射性同位素的應用。
知道射線的危害和防護。
例1 瞭解放射性在醫學和農業中的應用。
例2 調查房屋裝修材料和首飾材料中具有的放射性，瞭解相關的國家標準。
（3）知道核力的性質。
能簡單解釋輕核與重核內中子數、質子數具有不同比例的原因。
會根據質量數守恆和電荷守恆寫出核反應方程。
（4）認識原子核的結合能。
知道裂變反應和聚變反應。
關注受控聚變反應研究的進展。
（5）知道鏈式反應的發生條件。
瞭解裂變反應堆的工作原理。
瞭解常用裂變反應堆的類型。
知道核電站的工作模式。
（6）通過核能的利用，思考科學技術與社會的關係。
例3 思考核能開發帶來的社會問題。
（7）初步瞭解恒星的演化。
初步瞭解粒子物理學的基礎知識。
例4 瞭解加速器在核子物理、粒子物理研究中的作用。
2．活動建議：（1）通過查閱資料，瞭解常用的射線檢測方法。
（2）觀看有關核能利用的錄影片。
（3）舉辦有關核能利用的科普講座。
新課程學習19．7 核聚變★新課標要求（一）知識與技能1．瞭解聚變反應的特點及其條件.2．瞭解可控熱核反應及其研究和發展.3．知道輕核的聚變能夠釋放出很多的能量,如果能加以控制將為人類提供廣闊的能源前景。
（二）過程與方法通過讓學生自己閱讀課本，培養他們歸納與概括知識的能力和提出問題的能力（三）情感、態度與價值觀1．通過學習，使學生進一步認識導科學技術的重要性，更加熱愛科學、勇於獻身科學。
2．認識核能的和平利用能為人類造福，但若用於戰爭目的將給人類帶來災難，希望同學們努力學習，為人類早日和平利用核聚變能而作出自己的努力。
★教學重點聚變核反應的特點。
★教學難點聚變反應的條件。
★教學方法教師啟發、引導，學生討論、交流。
★教學用具：多媒體教學設備一套：可供實物投影、放像、課件播放等。
★課時安排1 課時★教學過程（一）引入新課教師：1967年6月17日，我國第一顆氫彈爆炸成功。
19.7 核聚变(卡片)
§ 19.7 核聚变【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。
【预习卡片】一．聚变及其条件1.什么叫轻核的聚变？2.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？3.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？说明：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107K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3.8×1026J，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！4.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。
氢弹爆炸原理是什么？二．可控热核反应1．了解聚变与裂变相比有哪些优点？2.我国在可控热核反应方面的研究和实验发展情况。
【巩固提高】1．中子n、质子p、氘核D的质量分别为m n、m p、m D，现用光子能量为E的γ射线照射静止氘核使之分解，反应的方程为γ+D=p+n,若分解后中子、质子的动能可视为相等，则中子的动能是（）A．[]EcmmmnPD---2)(21B．[]EcmmmPnD+-+2)(21C．[]EcmmmnPD+--2)(21D．[]EcmmmPnD--+2)(212．下列说法中正确的是（）A ．质子与中子的质量不等，但质量数相等B ．两个质子间，不管距离如何，核力总是大于库仑力C ．同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子数可以不同D ．除万有引力外，两个中子之间不存在其它相互作用力 3．已知氘核质量为2.0136u ，中子质量为1.0087u ，He 32核的质量为3.0150u 。
核聚变
核聚变——人类理想新能源每讲小结第一讲：核聚变和聚变能源摩西等人认为，能最快接近核聚变的途径莫过于“杂交技术”，即用聚变反应来加速核废料中的裂变反应。
在这种被称为“激光惯性聚变引擎”(laser inertial fusion engine，LIFE)的方法中，大功率激光束将能量聚焦在很小的靶丸上，能量冲击将点燃初级核聚变反应，聚变产生的中子向外传播，击中外面包裹的裂变物质壳层，壳层可以是来自核电站的乏燃料(spentfuel，使用过的燃料)，也可以是军事上常用的贫核聚变能源。
铀(depleted uranium)。
放射性废料在中子的轰击下会触发更多衰变，释放出可用于发电的热，同时加速废料本身向稳定物质的转变(从而解决了核废料的处理问题)。
摩西称，他能在 2020年之前制造出一台基于 LIFE的工程原型，并在2030年之前实现并网发电。
第二讲：开发聚变能源的途径及进展磁约束核聚变是利用强磁场约束高温高密度等离子体，从而产生可以控制的核聚变反应。
按照普通的低约束模式运行，其装置规模极为庞大，加热及控制技术难度极高，建造及运行成本极为昂贵。
高约束模式是实现聚变能源开发的关键一步，一直是核聚变科学领域的前沿研究难题。
正在规划建设中的国际大科学工程――国际热核聚变实验堆将采用高约束模式运行。
国际上只有美国、日本、欧洲的一些装置能实现高约束模式运行。
第三讲：托卡马克原理及进展托卡马克(Tokamak)是一环形装置，通过约束电磁波驱动，创造氘、氚实现聚变的环境和超高温，并实现人类对聚变反应的控制。
它的名字Tokamak来源于环形(toroidal)、真空室(kamera)、磁(magnet)、线圈(kotushka)。
最初是由位于苏联莫斯科的库尔恰托夫研究所的阿齐莫维齐等人在20世纪50年代发明的。
受控热核聚变在常规托卡马克装置上已经实现。
但常规托卡马克装置体积庞大、效率低，突破难度大。
上世纪末，科学家们把新兴的超导技术用于托卡马克装置，使基础理论研究和系统运行参数得到很大提高。
核聚变劳森判据
核聚变劳森判据全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：核聚变是一种不断被人们追寻的可再生能源，可以取代煤炭、石油等传统的高污染能源，成为未来清洁能源的重要选择。
要实现核聚变反应需要克服许多技术上的难题，其中之一便是核聚变劳森判据。
劳森判据是指能否在核聚变等离子体中维持等离子体稳定性的判据。
在核聚变反应中，燃料为氢同位素氘和氚，在高温高压下，原子核融合形成氦和中子，释放出大量能量。
由于核聚变反应需要高温高压的条件，导致等离子体中的粒子高速运动，产生热运动和磁场效应，使得等离子体不稳定，难以保持聚变过程。
为了克服核聚变劳森判据，科学家们进行了大量的研究和实验。
一种常见的方法是通过磁约束来维持等离子体的稳定性，即通过超导磁体产生磁场，将等离子体困在磁场中，防止其与容器壁接触而失稳。
还可以通过加热等离子体至高温，增加粒子的热运动能量，使得等离子体更加稳定。
目前仍然存在许多挑战和难题需要解决。
要实现可控核聚变反应需要达到极高的温度和压力，目前还没有找到一种完全可行的方法来快速升温。
等离子体在高温下易受到外界扰动的影响，导致失稳，如何稳定等离子体仍然是一个难题。
核聚变反应产生的中子对反应堆材料造成巨大的辐射损伤，如何设计出能够长时间运行的反应堆仍然是一个难题。
尽管核聚变劳森判据存在许多挑战，但科学家们仍然在不懈努力。
目前，国际上正在进行一系列的核聚变实验项目，如ITER（国际热核聚变实验堆），致力于解决核聚变的技术难题。
通过合作和共享资源，科学家们希望能够尽快实现可控核聚变反应，实现清洁能源的梦想。
核聚变劳森判据是实现核聚变反应的重要挑战之一，但随着科技的进步和研究的深入，相信未来将会克服这一难题，实现清洁能源的革命。
希望未来不久的将来，我们可以看到核聚变技术在实际应用中取得突破，为人类社会带来更加清洁、高效的能源选择。
第二篇示例：核聚变劳森判据是指控制核聚变过程的稳定性和可控性的重要判据，也被称为劳森条件。
核聚变 每课一练 (含解析) (27)
17．指出下列核反应的类型：
（1） _3） ________
18．下列说法中正确的是______
A．氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，释放出一定频率的光子，同时电子的动能增大，电势能减小
B．普朗克为了解释光电效应的规律，提出了光子说
考点：爱因斯坦质能方程、裂变反应和聚变反应
【名师点睛】本题考查了核反应方程式、质能方程的应用、核反应的分类，核反应分为核聚变与核裂变，要注意它们的区别；本题难度不大，是一道基础题，熟练掌握基础知识，即可正确解题。
2．A
【解析】
试题分析：重核裂变是质量数较大的核裂变为质量中等的核，聚变是质量数较小的核转化为质量较大的核，核反应满足转化过程中质量数和电荷数都守恒．A、方程②是质量数较小的和转化为质量较大的核，属于轻核聚变，故A正确；B、方程①是质量数较大的核裂变为质量中等的核，属于重核裂变，故B错误；C、太阳能的产生是由于太阳内部高温高压条件下的热核聚变反应形成的，故C错误；D、同位素的质子数相同，故D错误．故选A。
A．这种装置中发生的核反应方程式是
B．由核反应过程质量守恒可知m1+m2=m3+m4
C．核反应放出的能量等于（m1+m2–m3–m4）c2
D．这种装置与我国大亚湾核电站所使用核装置的核反应原理不相同
2．“两弹”所涉及的基本核反应方程有：① ，② ，关于这两个方程，下列说法正确的是
A．方程②属于轻核聚变
C．在微观物理学中，能同时准确地质点粒子的位置和动量
D．科学研究发现太阳光是由于其内部不断发生从氢核到氦核的裂变反应
19．某科学家提出年轻热星体中核聚变的一种理论，其中的两个核反应方程为 + + ， + +X+ 方程式中 1、 表示释放的能量，相关的原子核质量见下表：
1 能源与环境 绪论
E q T dS
17
电能
电能是和电子流动与积累有关的一种能量， 通常由电池中的化学能转换而来，或是通过 发电机由机械能转换得到；反之，电能也可 以通过电动机转换为机械能，从而显示出电 做功的本领。
E e UI
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辐射能
辐射能是物体以电磁波形式发射的能量。 物体的辐射能Er可由下式计算：
我国天然气储量居世界第16位，人均为世界平
均水平的10%。
32
中国面临“贫血”的威胁
目前我国人年均能源消耗是1000kg标准煤，美 国是11000kg，英、德、法等国为5000~6000kg；
2030年以后，我国人年均能源消耗2000~3000kg
标准煤，人口达15亿以上； 从1996年开始，我国由原油出口国变成原油进 口国；2000年我国进口石油占消耗量的20%， 2011年已超过50%。
5
大作业安排
根据本课程的内容，选定某一主题，以PPT形式展示， 从第8周开始，每周可安排2位同学展示。每人展示时间 为10-15分钟。
请于第8周(11月3日) 前发邮件告知希望在哪周展示。展 示顺序以邮件顺序为准。
6
第一章 绪论
1.1 能源利用与能源问题 （1）基本概念——能源
能源：自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。凡
1、按时上课 2、课堂保持安静 3、完成大作业
1、大作业占30% 2、出勤及课堂表现占10% 3、期末测验占60%
4
主要参考书：
[1] 能源与环境，周乃君，中南大学出版社，2008.10
[2] 能源与环境，冯俊小等著，冶金工业出版社，2011.06
[3] 能源环境学，滨川圭弘 等编，郭成言译，科学出版社，2011.8 [4] 能源与环境效应，鄂勇、 伞成立 ，化学工业出版社，2006.7
教法分析19.7 核聚变
第7节核聚变
初步了解，知道可控核聚变的主要困难1945年7月16日，第一颗原子弹在新墨西哥州的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相当于1.8万吨TNT炸药。
爆炸时支承原子弹的钢塔全部熔化，在半径400 m的范围内，沙石都被烧成黄绿色的玻璃状物质，半径1 600 m范围内所有动植物全部死亡。
原子弹的巨大威力震惊了世界，也使反对原子武器的呼声空前高涨。
舆论不仅谴责下令使用原子弹的人，也要追究科学家的责任。
大部分原子弹研制的创议者成了反核战争的积极分子，奥本海默本人则辞去了职务，去进行宇宙线的纯科学研究。
为了打破核垄断，最终消灭核武器，1964年10月16日我国第一颗原子弹爆炸成功。
同时，我国政府郑重宣布：中国在任何时候、任何情况下，都不会首先使用核武器。
我国研制成功原子弹，极大地增强了我国的国防力量。
高中物理 19.7核聚变详解
高中物理| 19.7核聚变详解核聚变物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核能的反应叫做裂变。
把轻核结合成质量较大的核，释放出核能的反应叫做聚变。
1轻核的聚变（热核反应）某些轻核能够结合在一起，生成一个较大的原子核，这种核反应叫做聚变。
轻核的聚变:根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:发生聚变的条件:使原子核间的距离达到10的负15次方m.实现的方法有:1、用加速器加速原子核；2、把原子核加热到很高的温度；108～109K 聚变反应又叫热核反应核聚变的利用——氢弹2可控热核反应——核聚变的利用可控热核反应将为人类提供巨大的能源,和平利用聚变产生的核量是非常吸引人的重大课题，我国的可控核聚变装置“中国环流器1号”已取得不少研究成果。
1.热核反应和裂变反应相比较，具有许多优越性。
①轻核聚变产能效率高。
②地球上聚变燃料的储量丰富。
③轻聚变更为安全、清洁。
2.现在的技术还不能控制热核反应。
①热核反应的的点火温度很高；②如何约束聚变所需的燃料；③反应装置中的气体密度要很低，相当于常温常压下气体密度的几万分之一；3.实现核聚变的两种方案。
①磁约束（环流器的结构）②惯性约束（惯性约束）习题演练1. (2011年绍兴一中检测)我国最新一代核聚变装置“EAST”在安徽合肥首次放电、显示了EAST装置具有良好的整体性能，使等离子体约束时间达1000 s，温度超过1亿度，标志着我国磁约束核聚变研究进入国际先进水平．合肥也成为世界上第一个建成此类全超导非圆截面核聚变实验装置并能实际运行的地方．核聚变的主要原料是氘，在海水中含量极其丰富．已知氘核的质量为m1，中子的质量为m2，He的质量为m3，质子的质量为m4，则下列说法中正确的是()A．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是质子B．两个氘核聚变成一个He所产生的另一个粒子是中子C．两个氘核聚变成一个He所释放的核能为(2m1－m3－m4)c2D．与受控核聚变比较，现行的核反应堆产生的废物具有放射性2. 重核裂变和轻核聚变是人们获得核能的两个途径，下列说法中正确的是（）A．裂变过程质量增加，聚变过程质量亏损B．裂变过程质量亏损，聚变过程质量增加C．裂变过程和聚变过程都有质量增加D．裂变过程和聚变过程都有质量亏损。
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裂变
科目三考试 科目3实际道路考 试技巧、视频教程
科目四考试 科目四模拟考试题 C1 科目四仿真考试
轻核的聚变:
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H H 1
H H He H
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19.7《核聚变》
教学目标
1、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。 2、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 3、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。 教学重点:聚变核反应的特点。聚变反应的条件。 教学方法:教师启发、引导，学生讨论、交流。 教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。
E mc 0.01884 931.5MeV E 17.59MeV
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氢弹爆炸形成的磨姑云
H H He n
3 1 4 2 1 0
根据所给数据,计算下面核反应放出的能量:
2 3 4 1 1 1 2 0 氘核的质量：mD＝2.014102u 氚核的质量：mT＝3.016050u
H H He n
氦核的质量：mα＝4.002603u 中子的质量：mn=1.008665u
m mD mT (m mn ) 0.018884u
研究表明：原子核的质量虽然随着原子序数的 增大而增大，但是二者之间并不成正比关系，其核 子的平均质量与原子序数有如图的关系：
核子的平均质量是： 原子核的质量 核子数
核子平均质量
D E F A
C O
B Z
Fe 核子的平均质量与原子序数之间的关系
一、核聚变
物理学中把重核分裂成质量较小的核，释放核 能的反应叫做裂变．把轻核结合成质量较大的核， 释放出核能的反映叫做聚变． 〓 聚变