教科版高中物理选修3-5：《核聚变》教案-新版
高中物理核聚变的条件教案
高中物理核聚变的条件教案教学目标：1. 了解核聚变的基本概念和原理2. 掌握实现核聚变所需的条件3. 认识核聚变在太阳等恒星中的重要性教学准备：1. 教材资料：有关核聚变的相关知识点2. 实验器材：示波器、真空室等3. 多媒体设备：投影仪、PPT等教学过程：一、导入（5分钟）教师通过展示太阳能等能源的重要性引入核聚变的话题，引发学生对核聚变的好奇和兴趣。
二、讲解核聚变的概念和原理（15分钟）1. 介绍核聚变的概念，即两个轻核融合成一个更重的核，释放出大量能量。
2. 讲解核聚变的原理，包括核聚变过程中涉及的核反应和能量释放机制。
三、探究核聚变的条件（20分钟）1. 分组讨论：让学生自由讨论实现核聚变所需的条件，并列出关键条件。
2. 总结归纳：引导学生总结并归纳所列条件，如高温、高密度等。
四、实验演示（15分钟）1. 展示核聚变实验装置，并通过实验演示展示核聚变的过程和条件。
2. 引导学生观察实验现象，并就实验过程中的条件进行讨论和分析。
五、小结与拓展（10分钟）1. 总结核聚变的条件，强调核聚变在能源产生中的重要性。
2. 拓展讨论核聚变在太阳等恒星中的应用和意义，引导学生思考核聚变在宇宙中的普遍性。
六、作业布置（5分钟）布置作业：要求学生对核聚变的条件进行总结和归纳，并撰写一篇关于核聚变在太阳中的应用的文章。
教学反思：通过本节课的教学，学生应该能够掌握核聚变的基本概念和原理，了解实现核聚变所需的条件，并认识核聚变在太阳等恒星中的重要性。
同时，教师需要关注学生的学习兴趣和思维能力，引导学生进行积极的讨论和思考，提高学生的学习主动性和创造性。
教科版高中物理选修3-5课件 3 核聚变课件2
3．聚变方程： 21H＋13H―→24He＋10n＋γ .
4．重核裂变与轻核聚变的区别
反应方式 比较项目
重核裂变
轻核聚变
放能原理
重核分裂成两个 或多个中等质量 的原子核，放出 核能
两个轻核结合成质量 较大的原子核，放出 核能
放能多少
聚变反应比裂变反应平均每个核子放 出的能量大约要大3～4倍
核废料处理难度
针对训练1 以下说法正确的是
()
A．聚变是裂变的逆反应
B．如果裂变释放能量，则聚变反应必定吸收能量
C．聚变须将反应物加热至数百万开尔文以上的高温，显
然是吸收能量
D．裂变与聚变均可释放巨大的能量
答案 D
解析 A选项从形式上看，裂变与聚变似乎是互为逆反应， 但其实不然，因为二者的反应物和生成物完全不同．裂变是 重核分裂成中等核，而聚变则是轻核聚合成为次轻核，无直 接关联，并非互为逆反应；B选项既然裂变与聚变不是互为 逆反应，则在能量流向上也不必相反；C选项要实现聚变反 应，必须使参加反应的轻核充分接近，需要数百万开尔文的 高温提供能量．但聚变反应一旦实现，所释放的能量远大于 所吸收的能量．因此，总的来说，聚变反应还是释放能量．
Δm＝Δc2E＝（33.8××11008）26 2 kg＝4.2×109 kg.
针对训练2 一个质子和两个中子聚变为一个氚核，已知质子 质量mH＝1.007 3 u，中子质量mn＝1.008 7 u，氚核质量mT ＝3.018 0 u．求： (1)写出聚变方程； (2)释放出的核能多大？ (3)平均每个核子释放的能量是多大？
答案 (1)11H＋210n―→31H (2)6.24 MeV (3)2.08 MeV
解析 (1)聚变方程11H＋210n―→31H. (2)质量亏损 Δ m＝ mH＋ 2mn－ mT＝ (1.007 3＋ 2×1.008 7－ 3.018 0)u＝ 0.006 7 u， 释放的核能 ΔE＝Δmc2＝0.006 7×931.5 MeV＝6.24 MeV.
人教版选修(3-5)《核聚变》学案
人教版选修(3-5)《核聚变》学案．7 核聚变【知识要点】（一）核聚变1.聚变聚变：两个轻核结合成质量较大的核，这样的反应叫做聚变。
2.轻核的聚变反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能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例氢的聚变反应：2H+21H→31He+11H+4 MeV、12H+31H→42He+10n+17.6 MeV1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3.核聚变发生的条件微观上：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。
4.两种核聚变实例：（1）氢弹；（2）太阳（二）受控热核反应1.聚变与裂变相比有很多优点第一、轻核聚变产能效率高第二、地球上聚变燃料的储量丰富第三、是轻核聚变反应更为安全、清洁。
2. 科学家设想的受控热核反应有两种方案：即磁约束和惯性约束【典型例题】例：三个α粒子结合成一个碳12 6C，已知碳原子的质量为12.0000 u，氦原子的质量为4.0026 u．(1 u＝1.66×10－27 kg)(1)写出核反应的方程；(2)这个核反应放出的能量是多少焦？(3)这个能量合多少MeV?解析：(1)342He―→12 6C＋ΔE(2)Δm＝3×4.0026 u－12.0000 u＝0.0078 uΔm＝0.0078×1.66×10－27 kg＝12.948×10－30 kgΔE＝Δmc2≈1.165×10－12 J(3)ΔE＝1.165×10－12/(1.6×10－19) eV≈7.28×106 eV＝7.28 MeV【巩固练习】1．把两个质量较________的原子核结合成质量较________的原子核的过程叫_______________，由于这种反应需要在几百万度的高温下进行，所以也叫_________________。
高中物理概念核聚变教案
高中物理概念核聚变教案教案范本教学目标：1. 了解核聚变的定义和原理；2. 掌握核聚变在太阳等恒星中的重要作用；3. 理解核聚变在地球上的应用。
教学重点：1. 核聚变的定义和原理；2. 核聚变在太阳等恒星中的作用；3. 核聚变在地球上的应用。
教学难点：1. 理解核聚变过程中的能量转化；2. 掌握核聚变在太阳等恒星中的核心作用。
教学过程：一、核聚变的定义和原理（15分钟）1. 介绍核聚变的概念和定义；2. 解释核聚变是指两个轻核聚合成一个较重的核的过程；3. 讲解核聚变是放出能量的过程，是一种巨大的能源。
二、核聚变在太阳等恒星中的作用（20分钟）1. 介绍太阳的能量来源是核聚变；2. 解释太阳中氢原子核融合成氦原子核释放出大量的能量；3. 讲解核聚变是维持太阳恒星运行的能源。
三、核聚变在地球上的应用（20分钟）1. 介绍地球上的核聚变实验；2. 解释核聚变在地球上的应用可以产生清洁、高效的能源；3. 讲解核聚变在地球上广泛应用的前景。
四、核聚变实验（25分钟）1. 给学生展示一些核聚变实验的视频；2. 让学生做实验演示，体验核聚变的过程；3. 引导学生思考核聚变的未来应用。
五、课堂小结（10分钟）1. 复习核聚变的定义和原理；2. 总结核聚变在太阳和地球上的重要作用；3. 引导学生思考核聚变的未来发展。
六、作业布置（5分钟）1. 布置学生阅读相关资料，了解更多关于核聚变的知识；2. 撰写一篇关于核聚变的作文，表达对于核聚变的看法和未来展望。
教学反思：通过本节课的学习，学生能够全面了解核聚变的概念、原理和应用，增强对核聚变的兴趣和认识。
同时，通过核聚变实验的演示和讨论，培养学生的实验能力和动手能力，激发学生的创新和探索精神。
在未来的教学中，可以结合实际案例和科技发展，进一步深化学生对核聚变的理解和应用。
教科版选修3《核聚变》教案及教学反思
教科版选修3《核聚变》教案及教学反思一、教案编写1.教学目标本次教学旨在让学生了解核聚变的基本原理、重要意义和实际应用，并培养学生的科学思维和实验操作能力。
2.教学重点（1）核聚变的基本原理与过程；（2）核聚变在能源、军事和医学等方面的实际应用；（3）国家在核聚变领域的发展现状及前景。
3.教学难点（1）核聚变的物理原理及实验方法；（2）核聚变与能源、环境等方面的关系。
4.教学内容第一部分：引入1.引入核聚变与核裂变的概念，引出本节课所要学习的核聚变内容。
2.展示慢化中子如何引发核聚变的实验过程，引导学生了解核聚变的科学基础。
第二部分：探究核聚变的基本原理1.通过教师引导和学生参与的方式，简单了解原子核与核力的基本概念。
2.介绍核聚变的基本原理和过程，让学生了解核聚变产生能量的原理。
3.辅以课件及图片演示，让学生更好的理解核聚变的原理与过程。
第三部分：研究核聚变的实际应用1.介绍核聚变在能源、军事和医学等方面的实际应用。
2.通过展示相关实验装置及相关应用案例，引导学生进一步了解核聚变在实际中的应用价值。
第四部分：探究核聚变在环境和国家发展中的作用1.介绍核聚变与能源、环境等方面的关系。
2.介绍当前国家在核聚变领域的发展现状及前景。
3.引导学生深入思考核聚变对人类发展和环境保护的重要性。
5.教学方式课堂讲授、讨论和小组合作。
6.教学时间2课时（90分钟）。
7.教学评价以学生讨论和小组合作成果为主，加以自我评价。
二、教学反思在本节课的教学过程中，教师采取了多种教学方式，引导学生学习和参与讨论。
通过引入实验装置及案例，让学生从多个角度全面了解核聚变的基本原理和实际应用。
小组合作环节更是提高了学生学习的积极性和参与度，让学生在小组合作中互相学习和共同进步。
但是，在教学过程中，也存在一些问题。
首先，因为此次教学涉及的内容较多，时间不够充裕，有些内容没有得到充分的阐述，需要加强训练和实践。
其次，课堂讨论环节的组织和引导还不够充分，需要更好的组织和引导。
高中物理选修三5.4核裂变和核聚变教案1
第4节 核裂变和核聚变一、教学目标1、知道重核裂变、核聚变的概念。
2、知道什么是链式反应。
3、了解聚变反应的特点及其条件，了解可控热核反应及其研究和发展.4、会计算核反应中释放的能量。
二、教学重难点1、核反应方程式的书写2、释放核能的计算。
三、教学过程（一）重核裂变1、重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变。
2、核裂变是释放核能的方法之一。
3、铀核的裂变（1）铀核的裂变的一种典型反应。
最典型的一种核反应方程式是2351141921920563603U n Ba Kr n +→++(2)释放的核能的计算Δm=（235.043u+1.0087u)(1409139u+91.8973u+3.0261u)=0.2153uΔE=0.2153u ×931.5Mev=200.55Mev(3)铀核裂变的产物不同，释放的能量也不同。
（二）链式反应1、这种由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代继续下去的过程，叫做核裂变的链式反应。
（见示意图523）2、临界体积（临界质量）：通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量。
（三）轻核聚变1、轻核聚变成较重核，引起结合能变化的方式获得核能，这样的核反应称为核聚变。
2、氢核聚变：21H+31H→42He+10n3、能量计算：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。
4、氚的获得：（四）可控热核聚变1、（1）聚变与裂变相比，轻核聚变产能效率高。
（2）聚变与裂变相比，地球上聚变燃料的储量丰富。
（3）聚变与裂变相比，轻核聚变反应更为安全、清洁。
2、发生条件：要使轻核发生聚变，必须使它们的间距达到核力作用的范围。
要使它们达到这种程度，必须克服原子核间巨大的库仑斥力，这就得让核子获得足够大的动能。
以氘核发生聚变为例，必须在大约108 K高温下，使氘核获得至少70 keV的动能才能达到核力作用的范围而发生核聚变。
人教版高中物理选修(3-5)-19.7《核聚变》名师教案
19．7 核聚变江苏省启东中学黄卫华【核心素养】通过《核聚变》的学习过程，使学生进一步认识到科学技术的重要性，更加热爱科学。
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释放的能量而作出自己的努力。
【教学目标】1．知道核聚变概念和核聚变反应的特点及其条件，能写出聚变方程并计算核能。
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。
【教学重点】聚变核反应的特点。
【教学难点】聚变反应的条件。
【教学过程】课前：登陆平台，发送预习任务。
根据平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。
（提示：请登陆平台，发送本节预习任务）（一）引入新课美国宇航局所拍摄到的太阳前所未有的细节图。
太阳磁场爆发时，太阳表面的耀斑和冕环。
太阳如何运作？太阳的年龄是多少？50亿多年！如果太阳是燃烧汽油或木头的话，几千年就烧完了，那为何太阳能够50亿年屹立不倒呢？太阳就像飘在宇宙中的核反应堆，是靠氢原子聚变成氦原子或其他更重的原子释放的能量来燃烧的。
这个过程中太阳慢慢将自己的质量转变为能量，并通过太阳光散发，这些燃料足够太阳燃烧几十亿年。
那么什么是聚变？怎样可以在地球上实现聚变呢？这节课我们就来学习聚变的问题。
【知识储备】1、质量亏损与质能方程在核反应前后，原子核的质量小于组成它的核子的质量之和的现象叫质量亏损。
爱因斯坦质能方程E=mc2，爱因斯坦相对论指出，物体的能量和质量之间存在着密切关系，物体具有的能量与其质量成正比，如果核反应前后出现质量亏损Δm，可以推算出反应中释放的核能ΔE=Δmc2补充说明：（1）利用原子质量单位u和电子伏特eV计算1u=1.6606×10-27kg，1eV=1.6×10-19J，E=mc2=931. 5 MeV1原子质量单位u相当于931.5MeV能量（2）质能方程揭示了质量和能量的不可分割性，方程建立了这两个属性在数值上的关系，这两个量分别遵守质量守恒定律和能量守恒定律，质量和能量在数值上的联系绝不等于这两个量可以相互转化；（3）质量亏损不是否定了质量守恒定律，根据爱因斯坦的相对论，辐射出的光子静质量虽然为零，但它有动质量，而且这个动质量刚好等于亏损的质量，所以质量守恒、能量守恒仍成立。
高三物理教案 核聚变-教育文档
高三物理教案核聚变核聚变三维教学目标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。
(一)引入新课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。
(二)进行新课1、聚变及其条件提问：什么叫轻核的聚变?(两个轻核结合成质量较大的核，这样的反应叫做聚变)提问：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?(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)归纳补充：(1)氢的聚变反应：21H+21H31He+11H+4 MeV、 21H+31H42He+10n+17.6 MeV (2)释放能量：E=mc2=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?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。
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3.6《核聚变》教案
三维教学目标
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漠的能源前景。
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，更加心爱科学、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。
（一）引入新课
1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸胜利。
从第一颗原子弹爆炸胜利到第一颗氢弹爆炸胜利，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。
（二）进行新课
1、聚变及其条件
提问：什么叫轻核的聚变？（两个轻核结合成质量较大的核，这样的反应叫做聚变）
提问：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？（因为较轻的原子核比较重的原子核核子的平衡质量更大，聚变成质量较大的原子核能产生更多的质量亏损，所以平衡每个核子释放的能量就更大）
归纳补充：
（1）氢的聚变反应：
22312341
1H+
1H→
1He+
1H+4 MeV、
1H+
1H→
2He+
0n+17.6 MeV
（2）释放能量：
ΔE＝Δmc2
＝17.6 MeV，平衡每个核子释放能量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？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强大的库仑斥力。
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，在短时间释放强大的能量，这就是聚变引起的核爆炸。
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107K以上，因而在那里进行着激动的热核反应，不断向外界释放着强大的能量。
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！
（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？
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？
可控热核反应发展进程：
例1：一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：m
D=2.014 102 u、氚核的质量：m
T=3.016 050u、氦核的质量：m
α=4.002 603 u、中子的质量：m
n=1.008 665 u、1u=1.660 6×10-27
kg，e = 1.602 2×10-19
C，请同学们求出该核反应所释放出来的能量。
根据质能方程，释放出的能量为：
0.0186 1.66061027(3108)2
E mc(m
D m
T m
m
n)c eV17.6MeV19
1.602210
22
平衡每个核子放出的能量约为3.3MeV，而铀核裂变时平衡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。
22312341
多见的聚变反应：
1H+
1H→
1He+
1H+4MeV、
1H+
1H→
2He+
0n+17.6 MeV。
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盛。
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。
总结：聚变与裂变相比，优点之三，是轻核聚变反应更为安全、纯洁。
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，简易处理。
（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纯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纯洁的能源。
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。