人教版選修35 核聚變 第1課時(shí) 學(xué)案.docxVIP

6核聚變學(xué)習(xí)目標(biāo)重點(diǎn)難點(diǎn)1能記住核聚變的定義及發(fā)生條件2會(huì)判斷和填寫(xiě)核聚變方程，并會(huì)計(jì)算核聚變釋放的能量重點(diǎn)：聚變核反應(yīng)的特點(diǎn)難點(diǎn)：聚變反應(yīng)的條件1核聚變（1）定義：輕核結(jié)合成質(zhì)量_的原子核的反應(yīng)輕核聚變必須在高溫下進(jìn)行，因此又叫_（2）核反應(yīng)舉例：hh_n17.60 mev（3）特點(diǎn)預(yù)習(xí)交流1請(qǐng)同學(xué)們?cè)噺奈⒂^和宏觀兩個(gè)角度說(shuō)明核聚變發(fā)生的條件2可控核聚變反應(yīng)（1）聚變與裂變相比有很多優(yōu)點(diǎn)：輕核聚變產(chǎn)能_；地球上聚變?nèi)剂系膬?chǔ)量_；輕核聚變更為_(kāi)（2）約束核聚變材料的方法：_和_預(yù)習(xí)交流2氫彈的威力相比原子彈的威力誰(shuí)大？為什么？3恒星演化中的核反應(yīng)恒星主要是由宇宙中的極其彌散的氣態(tài)塵埃（氫為主要部分）形成的在某些區(qū)域塵埃會(huì)相對(duì)密集一些，由于相互之間的引力，物質(zhì)密集處就成為引力中心，使得物質(zhì)越聚越多，這便成為了恒星發(fā)源地這種由于物質(zhì)間相互吸引而聚集到一起的現(xiàn)象，叫做_聚集了足夠多的物質(zhì)落入這個(gè)中心后逐步凝聚壓縮造成局部升溫，直到滿足“點(diǎn)火”條件，核聚變反應(yīng)就開(kāi)始了，這部分物質(zhì)就逐步演變成一個(gè)新的恒星答案：1（1）較大熱核反應(yīng)（2）he（3）釋放更多自身產(chǎn)生熱核反應(yīng)堆預(yù)習(xí)交流1：答案：微觀上：參與反應(yīng)的原子核必須接近到原子核大小的尺寸范圍，即1015 m，要使原子核接近到這種程度，必須使它們具有很大的動(dòng)能以克服原子核之間巨大的庫(kù)侖斥力宏觀上：要使原子核具有如此大的動(dòng)能，就要把它加熱到幾百萬(wàn)攝氏度的高溫2（1）效率高豐富安全、清潔（2）磁約束慣性約束預(yù)習(xí)交流2：答案：氫彈的威力大氫彈內(nèi)部發(fā)生的是核聚變，比核裂變放出的能量更多3引力坍縮一、對(duì)核聚變的正確理解1分析課本比結(jié)合能曲線，想一想為什么輕核的聚變反應(yīng)能夠比重核的裂變反應(yīng)釋放更多的核能？2試通過(guò)學(xué)習(xí)分析實(shí)現(xiàn)熱核反應(yīng)的必要性、可能性和存在的困難？一個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子聚變?yōu)橐粋€(gè)氘核，已知質(zhì)子質(zhì)量mh1.007 3 u，中子質(zhì)量mn1.008 7 u，氘核質(zhì)量m3.018 0 u（1）寫(xiě)出聚變方程；（2）求釋放出的核能；（3）求平均每個(gè)核子釋放的能量1從比結(jié)合能的圖線看，輕核聚變后比結(jié)合能增加，因此聚變反應(yīng)是一個(gè)放能反應(yīng)例如hhnhe17.60 mev2聚變發(fā)生的條件要使輕核聚變，必須使輕核接近核力發(fā)生作用的距離1015 m，這要克服電荷間強(qiáng)大的斥力作用，要求使輕核具有足夠大的動(dòng)能要使原子核具有足夠大的動(dòng)能，就要給它們加熱，使物質(zhì)達(dá)到幾百萬(wàn)開(kāi)爾文的高溫3特點(diǎn)聚變反應(yīng)一旦發(fā)生，就不再需要外界給它能量，靠自身產(chǎn)生的熱就會(huì)使反應(yīng)繼續(xù)下去4應(yīng)用（1）核武器氫彈（2）可控?zé)岷朔磻?yīng)：目前處于探索階段二、恒星演化中的核反應(yīng)如何理解輕核聚變反應(yīng)？天文學(xué)家測(cè)得銀河系中氦的含量約為25%有關(guān)研究表明，宇宙中氦生成的途徑有兩種：一是在宇宙誕生后3分鐘左右形成；二是在宇宙演化到恒星誕生后形成的（1）把輕核聚變簡(jiǎn)化成為4個(gè)氫核（h）聚變成氦核（he），同時(shí)釋放出兩個(gè)正電子（e）和兩個(gè)中微子（e），請(qǐng)寫(xiě)出氫核聚變反應(yīng)的方程，并計(jì)算一次反應(yīng)釋放的能量（2）研究表明，銀河系的年齡約為t3.81017s，每秒鐘銀河系產(chǎn)生的能量約為11037j，現(xiàn)假定該能量全部來(lái)自于上述輕核聚變反應(yīng)，試估算銀河系中氦的含量（最后結(jié)果保留一位有效數(shù)字）（3）根據(jù)你的計(jì)算結(jié)果，對(duì)銀河系中氦的主要生成途徑作出判斷（可能用到的數(shù)據(jù)：銀河系的質(zhì)量m31041 kg，原子質(zhì)量單位1 u1.661027 kg，1 u相當(dāng)于1.51010 j的能量，電子質(zhì)量me0.000 5 u，氦核的質(zhì)量mhe4.002 6 u，氫核質(zhì)量mp1.007 8 u，中微子質(zhì)量為零）點(diǎn)撥：計(jì)算質(zhì)量虧損是求釋放能量或吸收能量的前提，要注意質(zhì)量與能量的聯(lián)系質(zhì)能方程的應(yīng)用通過(guò)此題加深對(duì)恒星演化過(guò)程的認(rèn)識(shí)和理解1原子核聚變可望給人類(lèi)未來(lái)提供豐富的潔凈能源當(dāng)氘等離子體被加熱到適當(dāng)高溫時(shí)，氘核參與的幾種聚變反應(yīng)可能發(fā)生，放出能量這幾種反應(yīng)的總效果可以表示為6hk hed h2 n43.15 mev由平衡條件可知（）ak1，d4 bk2，d2ck1，d6 dk2，d32關(guān)于受控?zé)岷朔磻?yīng)，下列說(shuō)法中正確的是（）a受控?zé)岷朔磻?yīng)已被應(yīng)用于核電站b受控?zé)岷朔磻?yīng)仍處于實(shí)驗(yàn)階段c受控?zé)岷朔磻?yīng)的應(yīng)用前景更為廣闊d人類(lèi)對(duì)核聚變的探索已由科學(xué)可行性階段進(jìn)入工程技術(shù)可行性階段3關(guān)于聚變，以下說(shuō)法正確的是（）a兩個(gè)輕核聚變?yōu)橹械荣|(zhì)量的原子核時(shí)釋放出能量b同樣質(zhì)量的物質(zhì)發(fā)生聚變時(shí)放出的能量比同樣質(zhì)量的物質(zhì)裂變時(shí)釋放的能量大好多倍c聚變反應(yīng)的條件是聚變物質(zhì)的體積達(dá)到臨界體積d發(fā)生聚變反應(yīng)時(shí)的原子核必須有足夠大的動(dòng)能4下面是一核反應(yīng)方程hhhex用c表示光速，則（）ax是質(zhì)子，核反應(yīng)放出的能量等于質(zhì)子質(zhì)量乘c2bx是中子，核反應(yīng)放出的能量等于中子質(zhì)量乘c2cx是質(zhì)子，核反應(yīng)放出的能量等于氘核與氚核的質(zhì)量和減去氦核與質(zhì)子的質(zhì)量和，再乘c2dx是中子，核反應(yīng)放出的能量等于氘核與氚核的質(zhì)量和減去氦核與中子的質(zhì)量和，再乘c25一個(gè)鈾235吸收一個(gè)中子后發(fā)生的反應(yīng)式是nsr10n，放出的能量為e，鈾235核的質(zhì)量為m，中子的質(zhì)量為m，氙136核的質(zhì)量為m1，鍶90核的質(zhì)量為m2，真空中光速為c，則釋放的能量e等于（）a（mm1m2）c2 b（mmm1m2）c2c（mm1m29m）c2 d（m1m29mm）c2答案：活動(dòng)與探究1：1提示：因?yàn)檩^輕的原子核比較重的原子核核子的平均質(zhì)量更大，聚變成質(zhì)量較大的原子核能產(chǎn)生更多的質(zhì)量虧損，所以平均每個(gè)核子釋放的能量就更大2提示：必要性：由于地球上化石燃料和裂變材料的儲(chǔ)量有限，開(kāi)發(fā)聚變能量非常重要，并且是一項(xiàng)十分緊迫的任務(wù)各國(guó)科學(xué)家都在加緊研究，以期盡快地在地球上制造出人類(lèi)自己的“太陽(yáng)”，緩解甚至消除能源危機(jī)的困擾可能性：地球上聚變?nèi)剂系膬?chǔ)量豐富每升水中含有0.03 g氘，地球上的河流、湖泊、海洋等有138.6億億立方米的水，大約有40多億噸氘反應(yīng)中所用的氚可以利用鋰來(lái)提取，地球上鋰的儲(chǔ)量有2 000億噸，用來(lái)抽取氚足以滿足聚變的需要困難：地球上沒(méi)有任何容器能夠經(jīng)受住熱核反應(yīng)所需要的高溫遷移與應(yīng)用1：答案：（1）h2nh（2）6.24 mev（3）2.08 mev解析：（1）聚變方程h2nh（2）質(zhì)量虧損mmh2mnm（1.007 321.008 73.018 0）u0.006 7 u，釋放的核能emc20.006 7931.5 mev6.24 mev（3）平均每個(gè)核子放出的能量為mev2.08 mev活動(dòng)與探究2：提示：（1）從比結(jié)合能曲線看，聚變后比結(jié)合能增加，因此反應(yīng)中會(huì)釋放能量（2）聚變發(fā)生的條件要使輕核聚變，就必須使輕核接近核力發(fā)生作用的距離1015 m，但是原子核是帶正電的，要使它們接近到1015 m，就必須克服很大的庫(kù)侖斥力作用，這就要求原子核應(yīng)具有足夠的動(dòng)能，方法是給原子核加熱，使其達(dá)到幾百萬(wàn)度的高溫（3）氫彈氫彈是一種利用輕核聚變反應(yīng)，在瞬間放出巨大能量的裝置由于輕核聚變需要幾百萬(wàn)度的高溫才能進(jìn)行，所以先利用原子彈爆炸達(dá)到這樣高的溫度，在高溫高壓下，進(jìn)而使核燃料發(fā)生核聚變反應(yīng)遷移與應(yīng)用2：答案：（1）4hhe2e2e4.141012j（2）2%（3）氦主要是宇宙誕生后不久生成的解析：（1）4hhe2e2e，核反應(yīng)過(guò)程中的質(zhì)量虧損：m4mpmhe2me0.027 6 u，核反應(yīng)過(guò)程中放出的能量為：em1.51010 j0.027 61.51010 j4.141012j（2）通過(guò)核聚變生成的氦的質(zhì)量：mmhe6.11039 kg，氦的含量為：k2%（3）由于2%遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于25%，所以銀河系中的氦主要是宇宙誕生后不久生成的當(dāng)堂檢測(cè)1b解析：根據(jù)核反應(yīng)過(guò)程中質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒知解得，b對(duì)2bcd3bd解析：兩個(gè)輕核聚合為較大質(zhì)量的原子核就可釋放能量，但不一定是中等質(zhì)量的核，故a錯(cuò)誤聚變反應(yīng)放出的能量比同樣質(zhì)量的物質(zhì)裂變時(shí)放出的能量大得多，這點(diǎn)我們由聚變反應(yīng)的特點(diǎn)就可以知道，故b正確裂變反應(yīng)的條件是裂變物質(zhì)的體積達(dá)到臨界體積，而聚變反應(yīng)的條件是原子核間