第3章 第6节 核聚变（课件）-2018年物理同步优化指导（教科版选修3-5）

第三章　原子核 第六节　核聚变 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 1．掌握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． 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 质量较大 极高温度 一、核聚变 1．定义：轻核结合成____________的核的反应． 2．热核反应：轻核的聚变反应必须在____________下进行，因此又叫热核反应． 3．核聚变反应举例：eq \o\al(2,1)H＋eq \o\al(3,1)H→________＋eq \o\al(1,0)n＋17.6 MeV. eq \o\al(4,2)He 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 二、受控热核反应 1．聚变反应的特点 (1)与裂变相比，聚变反应产能效率________. (2)聚变反应的燃料储量________. (3)聚变反应中产生的基本上是稳定的________，没有放射性，因此更为安全、清洁． 2．科学家设想约束核聚变的两种方案是：磁约束和______________. 高 丰富 氦核 惯性约束 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 1．为什么实现核聚变要使聚变的燃料加热到几百万开尔文的高温？ 提示：(1)微观上：参与反应的原子核必须接近到核力的作用范围内，约为10－15 m这种程度，因而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做功，由原子核的动能转化为原子核的电势能，使核子之间的核力发生作用，轻核才能聚变成质量较大的核．(2)宏观上：要使原子核具有足够大的动能，就得把它加热到几百万开尔文的高温，才能使聚变反应发生，因此聚变又叫热核反应． 探究　轻核的聚变 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 2．与重核的裂变相比聚变有哪些特点？ 提示：(1)在消耗相同质量的核燃料时，轻核聚变比重核裂变释放更多的能量．(2)热核反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，靠自身产生的热就可以使反应进行下去．(3)普遍性：热核反应在宇宙的恒星中时时刻刻地进行着，太阳就是一个巨大的热核反应堆． 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 3．目前人们实现的核聚变是什么？实现热核反应存在的困难是什么？ 提示：(1)目前人们能实现的热核反应是氢弹的爆炸，是由普通炸药引爆原子弹，再由原子弹爆炸产生的高温高压引发热核反应，但这是不可控制的．(2)实现热核反应存在的困难是：地球上没有任何容器能够经受住热核反应所需要的高温． 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 4．如何实现对热核反应的控制？可控热核反应有哪些优点？ 提示：(1)可能实现对热核反应的控制方法：①磁约束：利用磁场来约束参加反应的物质．环流器是目前性能最好的一种磁约束装置．②惯性约束：利用强激光从各个方向照射参加反应的物质，使它们由于惯性还来不及扩散就完成了核反应．(2)可控热核反应的优点：放射性污染小，不产生核废料，核燃料十分丰富． 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 太阳的能量来自下面的反应：四个质子(氢核)聚变成一个α粒子，同时发射两个正电子，若太阳辐射能量的总功率为P，质子eq \o\al(1,1)H、氦核eq \o\al(4,2)He、正电子eq \o\al(0,1)e的质量分别为mp、mα、me，真空中的光速为c，求： (1)写出核反应方程． (2)核反应所释放的能量ΔE. (3)1 s内参与上述热核反应的质子数目． 反馈·课堂达标 物理 选修3-5(配教科版) 预习·自主学习 探究·课堂互动 [思路点拨] (1)根据质量数守恒和电荷数守恒书写核反应方程． (2)由爱因斯坦质能方程求解释放的能量． (3)由功率的定义求1 s内参与反应的质子数． 解析：(1)根据质量数守恒和电荷数守恒，可得核反应方程为4eq \o\al(1,1)H―→eq \o\al(4,2)He＋2eq \o\al(0,1)e. (2)质量亏损Δm＝4mp－mα－2me，根据爱因斯坦质能方程：ΔE＝Δmc2，核反应释放的能量，ΔE＝(4mp－