人教版选修35 核聚变 第1课时 学案.docx

6核聚变学习目标重点难点1能记住核聚变的定义及发生条件2会判断和填写核聚变方程，并会计算核聚变释放的能量重点：聚变核反应的特点难点：聚变反应的条件1核聚变（1）定义：轻核结合成质量_的原子核的反应轻核聚变必须在高温下进行，因此又叫_（2）核反应举例：hh_n17.60 mev（3）特点预习交流1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2可控核聚变反应（1）聚变与裂变相比有很多优点：轻核聚变产能_；地球上聚变燃料的储量_；轻核聚变更为_（2）约束核聚变材料的方法：_和_预习交流2氢弹的威力相比原子弹的威力谁大？为什么？3恒星演化中的核反应恒星主要是由宇宙中的极其弥散的气态尘埃（氢为主要部分）形成的在某些区域尘埃会相对密集一些，由于相互之间的引力，物质密集处就成为引力中心，使得物质越聚越多，这便成为了恒星发源地这种由于物质间相互吸引而聚集到一起的现象，叫做_聚集了足够多的物质落入这个中心后逐步凝聚压缩造成局部升温，直到满足“点火”条件，核聚变反应就开始了，这部分物质就逐步演变成一个新的恒星答案：1（1）较大热核反应（2）he（3）释放更多自身产生热核反应堆预习交流1：答案：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1015 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2（1）效率高丰富安全、清洁（2）磁约束惯性约束预习交流2：答案：氢弹的威力大氢弹内部发生的是核聚变，比核裂变放出的能量更多3引力坍缩一、对核聚变的正确理解1分析课本比结合能曲线，想一想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？2试通过学习分析实现热核反应的必要性、可能性和存在的困难？一个质子和两个中子聚变为一个氘核，已知质子质量mh1.007 3 u，中子质量mn1.008 7 u，氘核质量m3.018 0 u（1）写出聚变方程；（2）求释放出的核能；（3）求平均每个核子释放的能量1从比结合能的图线看，轻核聚变后比结合能增加，因此聚变反应是一个放能反应例如hhnhe17.60 mev2聚变发生的条件要使轻核聚变，必须使轻核接近核力发生作用的距离1015 m，这要克服电荷间强大的斥力作用，要求使轻核具有足够大的动能要使原子核具有足够大的动能，就要给它们加热，使物质达到几百万开尔文的高温3特点聚变反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就会使反应继续下去4应用（1）核武器氢弹（2）可控热核反应：目前处于探索阶段二、恒星演化中的核反应如何理解轻核聚变反应？天文学家测得银河系中氦的含量约为25%有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两种：一是在宇宙诞生后3分钟左右形成；二是在宇宙演化到恒星诞生后形成的（1）把轻核聚变简化成为4个氢核（h）聚变成氦核（he），同时释放出两个正电子（e）和两个中微子（e），请写出氢核聚变反应的方程，并计算一次反应释放的能量（2）研究表明，银河系的年龄约为t3.81017s，每秒钟银河系产生的能量约为11037j，现假定该能量全部来自于上述轻核聚变反应，试估算银河系中氦的含量（最后结果保留一位有效数字）（3）根据你的计算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断（可能用到的数据：银河系的质量m31041 kg，原子质量单位1 u1.661027 kg，1 u相当于1.51010 j的能量，电子质量me0.000 5 u，氦核的质量mhe4.002 6 u，氢核质量mp1.007 8 u，中微子质量为零）点拨：计算质量亏损是求释放能量或吸收能量的前提，要注意质量与能量的联系质能方程的应用通过此题加深对恒星演化过程的认识和理解1原子核聚变可望给人类未来提供丰富的洁净能源当氘等离子体被加热到适当高温时，氘核参与的几种聚变反应可能发生，放出能量这几种反应的总效果可以表示为6hk hed h2 n43.15 mev由平衡条件可知（）ak1，d4 bk2，d2ck1，d6 dk2，d32关于受控热核反应，下列说法中正确的是（）a受控热核反应已被应用于核电站b受控热核反应仍处于实验阶段c受控热核反应的应用前景更为广阔d人类对核聚变的探索已由科学可行性阶段进入工程技术可行性阶段3关于聚变，以下说法正确的是（）a两个轻核聚变为中等质量的原子核时释放出能量b同样质量的物质发生聚变时放出的能量比同样质量的物质裂变时释放的能量大好多倍c聚变反应的条件是聚变物质的体积达到临界体积d发生聚变反应时的原子核必须有足够大的动能4下面是一核反应方程hhhex用c表示光速，则（）ax是质子，核反应放出的能量等于质子质量乘c2bx是中子，核反应放出的能量等于中子质量乘c2cx是质子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与质子的质量和，再乘c2dx是中子，核反应放出的能量等于氘核与氚核的质量和减去氦核与中子的质量和，再乘c25一个铀235吸收一个中子后发生的反应式是nsr10n，放出的能量为e，铀235核的质量为m，中子的质量为m，氙136核的质量为m1，锶90核的质量为m2，真空中光速为c，则释放的能量e等于（）a（mm1m2）c2 b（mmm1m2）c2c（mm1m29m）c2 d（m1m29mm）c2答案：活动与探究1：1提示：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2提示：必要性：由于地球上化石燃料和裂变材料的储量有限，开发聚变能量非常重要，并且是一项十分紧迫的任务各国科学家都在加紧研究，以期尽快地在地球上制造出人类自己的“太阳”，缓解甚至消除能源危机的困扰可能性：地球上聚变燃料的储量丰富每升水中含有0.03 g氘，地球上的河流、湖泊、海洋等有138.6亿亿立方米的水，大约有40多亿吨氘反应中所用的氚可以利用锂来提取，地球上锂的储量有2 000亿吨，用来抽取氚足以满足聚变的需要困难：地球上没有任何容器能够经受住热核反应所需要的高温迁移与应用1：答案：（1）h2nh（2）6.24 mev（3）2.08 mev解析：（1）聚变方程h2nh（2）质量亏损mmh2mnm（1.007 321.008 73.018 0）u0.006 7 u，释放的核能emc20.006 7931.5 mev6.24 mev（3）平均每个核子放出的能量为mev2.08 mev活动与探究2：提示：（1）从比结合能曲线看，聚变后比结合能增加，因此反应中会释放能量（2）聚变发生的条件要使轻核聚变，就必须使轻核接近核力发生作用的距离1015 m，但是原子核是带正电的，要使它们接近到1015 m，就必须克服很大的库仑斥力作用，这就要求原子核应具有足够的动能，方法是给原子核加热，使其达到几百万度的高温（3）氢弹氢弹是一种利用轻核聚变反应，在瞬间放出巨大能量的装置由于轻核聚变需要几百万度的高温才能进行，所以先利用原子弹爆炸达到这样高的温度，在高温高压下，进而使核燃料发生核聚变反应迁移与应用2：答案：（1）4hhe2e2e4.141012j（2）2%（3）氦主要是宇宙诞生后不久生成的解析：（1）4hhe2e2e，核反应过程中的质量亏损：m4mpmhe2me0.027 6 u，核反应过程中放出的能量为：em1.51010 j0.027 61.51010 j4.141012j（2）通过核聚变生成的氦的质量：mmhe6.11039 kg，氦的含量为：k2%（3）由于2%远远小于25%，所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的当堂检测1b解析：根据核反应过程中质量数守恒、电荷数守恒知解得，b对2bcd3bd解析：两个轻核聚合为较大质量的原子核就可释放能量，但不一定是中等质量的核，故a错误聚变反应放出的能量比同样质量的物质裂变时放出的能量大得多，这点我们由聚变反应的特点就可以知道，故b正确裂变反应的条件是裂变物质的体积达到临界体积，而聚变反应的条件是原子核间