高中物理選修3-5教學(xué)設(shè)計(jì)·核力與結(jié)合能（羅卓榮）.doc

高中物理選修3-5教學(xué)設(shè)計(jì)課題：核力與結(jié)合能【課前分析】（一）教材分析知道原子核的組成。知道放射性和原子核的衰變。會(huì)用半衰期描述衰變速度，知道半衰期的統(tǒng)計(jì)意義。 了解放射性同位素的應(yīng)用。知道射線的危害和防護(hù)。（二）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：1知道核力的概念、特點(diǎn)及自然界存在的四種基本相互作用；2知道穩(wěn)定原子核中質(zhì)子與中子的比例隨著原子序數(shù)的增大而減小；3理解結(jié)合能的概念，知道核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損；4知道愛因斯坦的質(zhì)能方程，理解質(zhì)量與能量的關(guān)系。 過程與方法：1會(huì)根據(jù)質(zhì)能方程和質(zhì)量虧損的概念計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能；2培養(yǎng)學(xué)生的理解能力、推理能力、及數(shù)學(xué)計(jì)算能力。 情感態(tài)度與價(jià)值觀：1使學(xué)生樹立起實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)理論對(duì)實(shí)踐有著指導(dǎo)和預(yù)見作用的能力；2認(rèn)識(shí)開發(fā)和利用核能對(duì)解決人類能源危機(jī)的重要意義。（三）教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：質(zhì)量虧損及愛因斯坦的質(zhì)能方程的理解。教學(xué)難點(diǎn)：結(jié)合能的概念、愛因斯坦的質(zhì)能方程、質(zhì)量與能量的關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)的突破措施：根據(jù)“結(jié)合能”的定義，通過游離態(tài)的核子結(jié)合成原子核的過程，把抽象的概念具體化，幫助學(xué)生理解。（四）教學(xué)對(duì)象分析1.學(xué)生的興趣：高二的學(xué)生已經(jīng)具有一定的知識(shí)儲(chǔ)備，并且開始對(duì)科學(xué)現(xiàn)象，特別是未知領(lǐng)域看似神秘的科學(xué)現(xiàn)象出現(xiàn)濃厚的興趣。2.學(xué)生的知識(shí)基礎(chǔ)：通過前面的系統(tǒng)學(xué)習(xí)，學(xué)生對(duì)于功和能量的關(guān)系等內(nèi)容已經(jīng)有了具體的接觸和掌握，對(duì)本節(jié)的學(xué)習(xí)和掌握相對(duì)容易。（五）教學(xué)策略設(shè)計(jì)在教學(xué)的指導(dǎo)思想上，堅(jiān)持“教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體”的原則，從課前預(yù)習(xí)到課堂活動(dòng)再到課后作業(yè)，學(xué)生在老師的指導(dǎo)下開展有關(guān)的學(xué)習(xí)和探究；在教學(xué)方法和手段上，利用多媒體技術(shù)進(jìn)行知識(shí)和物理現(xiàn)象的展示，利用網(wǎng)絡(luò)資源組織學(xué)生開展課前預(yù)習(xí)和課后探究活動(dòng)；在學(xué)法指導(dǎo)上，鼓勵(lì)學(xué)生通過主動(dòng)閱讀，分析教材內(nèi)容，提取知識(shí)點(diǎn)，形成知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。（六）教學(xué)用具：多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實(shí)物投影、放像、課件播放等?！窘虒W(xué)流程圖】原子核的結(jié)構(gòu)四種基本相互作用引入新課核能的開發(fā)和應(yīng)用比結(jié)合能物理意義愛因斯坦質(zhì)能方程方程理解和說明方程應(yīng)用結(jié)合能圖像比結(jié)合能圖像圖像法總結(jié)結(jié)合能比結(jié)合能原子核中子和質(zhì)子的比例【教學(xué)過程設(shè)計(jì)】教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖引入氦原子核中有兩個(gè)質(zhì)子，質(zhì)子質(zhì)量為mp=1.6710-27kg，帶電量為元電荷e=1.610-19C，原子核的直徑的數(shù)量級(jí)為10-15m，那么兩個(gè)質(zhì)子之間的庫侖斥力與萬有引力兩者相差多少倍?1、投影展示2、提出問題：為何原子核穩(wěn)定？計(jì)算回答：兩者相差1036倍引出：四種基本相互作用1核力與四種基本相互作用（1）強(qiáng)相互作用：大，短程力（2）弱相互作用：小，短程力（3）引力相互作用：長程力（4）電場(chǎng)相互作用：長程力板書指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本學(xué)生閱讀教材有關(guān)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)。培養(yǎng)學(xué)生閱讀材料，總結(jié)知識(shí)點(diǎn)的能力2. 總結(jié)：核力的特點(diǎn)（1）大距離：幾乎為零；小距離：強(qiáng)吸引力；更小距離：斥力（2）相鄰核子之間才發(fā)生核力（3）核子靠近時(shí)，核力做正功，勢(shì)能減小，釋放能量；核子離開時(shí)，核力做負(fù)功，勢(shì)能增大，吸收能量。引導(dǎo)學(xué)生從核力作用范圍、作用強(qiáng)弱、與能量關(guān)系等三方面進(jìn)行討論，總結(jié)。學(xué)生討論總結(jié)歸納。為結(jié)合能的學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。3、結(jié)合能（1）定義：核子結(jié)合成原子核時(shí)放出的能量，或者原子核分解成核子時(shí)吸收的能量。注意：不是核的狀態(tài)量指導(dǎo)學(xué)生分析游離態(tài)核子結(jié)合成原子核的過程，分析核力做功情況。學(xué)生分析游離態(tài)核子結(jié)合成原子核的過程，分析核力做功情況。1.回顧功-能關(guān)系2.通過自主討論突破難點(diǎn)問題。（2）平均結(jié)合能（比結(jié)合能）：隨A增大：先增后減。（圖象）l 平均結(jié)合能越大：核子結(jié)合成核后釋放能量更多：原子核能量越?。涸椒€(wěn)定l 中等核子數(shù)的平均結(jié)合能最大：原子核能量最小，最穩(wěn)定l 從平均結(jié)合能小的原子核聚合成平均結(jié)合能大的原子核：釋放能量；反之吸收能量n 大核裂變成中核，或小核聚變成中核：釋放能量（核能），且伴隨質(zhì)量虧損講授：平均結(jié)合能學(xué)生舉例子，分析核子結(jié)合成原子核的過程，或原子核分解為游離態(tài)核子的過程，討論核能的變化。ABCDEFFeOZ核子平均質(zhì)量引導(dǎo)學(xué)生從圖像了解結(jié)合能、平均結(jié)合能隨原子數(shù)變化而變化【例題1】下面關(guān)于結(jié)合能和比結(jié)合能的說法正確的是（ D ）A、 核子結(jié)合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量稱為結(jié)合能B、 比結(jié)合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結(jié)合能也一定越大C、 重核與中等質(zhì)量原子核比較，重核的結(jié)合能和比結(jié)合能都大D、 中等質(zhì)量原子核的結(jié)合能和比結(jié)合能均比輕核要大展示題目，提問。學(xué)生獨(dú)立作答鞏固結(jié)合能的理解4、質(zhì)量虧損，核能（1）定義：核反應(yīng)前與反應(yīng)后核子總質(zhì)量的質(zhì)量之差。l 0：質(zhì)量減少，釋放核能，新核的平均結(jié)合能更大，更穩(wěn)定；l 0：質(zhì)量增加，吸收能量，新核的平均結(jié)合能更小，更不穩(wěn)定。講授（2）核能：核反應(yīng)釋放的結(jié)合能與質(zhì)量虧損成正比：l 國際單位下：質(zhì)量虧損：kg；核能：J；l 非國際單位：質(zhì)量虧損：（C-12原子質(zhì)量1/12）；核能：931.5MeV。則：講授【材料】愛因斯坦談首枚原子彈爆炸：1945年8月6日，當(dāng)愛因斯坦在紐約知道了日本廣島遭原子彈轟炸的消息時(shí)，感到極度震驚。作為推動(dòng)美國開始原子彈研究的第一人，愛因斯坦不無遺憾地說：“我現(xiàn)在最大的感想就是后悔，后悔當(dāng)初不該給羅斯?？偨y(tǒng)寫那封信。我當(dāng)時(shí)是想把原子彈這一罪惡的殺人工具從瘋子希特勒手里搶過來。想不到現(xiàn)在又將它送到另一個(gè)瘋子手里。我們?yōu)槭裁匆獙兹f無辜的男女老幼，作為這個(gè)新炸彈的活靶子呢？”核能對(duì)人類來說是福還是禍？引導(dǎo)學(xué)生以辯證態(tài)度進(jìn)行分析學(xué)生進(jìn)行短暫討論后回答德育目標(biāo)：學(xué)生了解科學(xué)技術(shù)對(duì)人類生活和發(fā)展的重大影響，明白科學(xué)技術(shù)必須在理性、道德的規(guī)范下才能為人類謀取幸福?！纠}2】的質(zhì)量是3.016050u，質(zhì)子的質(zhì)量是1.007277u，中子的質(zhì)量是1.008665u。求：（1） 一個(gè)質(zhì)子和一兩個(gè)中子結(jié)合為氚核時(shí)，是吸收還是釋放能量？該能量為多少？（2） 氘核的結(jié)合能和比結(jié)合能多大？（3） 如果這些能量是以光子形式放出，則光子頻率多少？是哪種電磁波？學(xué)生獨(dú)立解答1.質(zhì)能方程的應(yīng)用；2.補(bǔ)充知識(shí)點(diǎn)：質(zhì)量的另外一個(gè)單位u5、核能的應(yīng)用（1）核電站（2）核動(dòng)力（3）核聚變電站結(jié)合圖片簡(jiǎn)要介紹核能的和平利用學(xué)生討論【材料】中國核電技術(shù)獲得新進(jìn)展 中國科學(xué)家日前宣布獲得“動(dòng)力堆/乏燃料/后處理技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)了對(duì)核動(dòng)力堆中燃燒后的核燃料的鈾、钚材料回收，大大提高了核燃料利用率。這一重大技術(shù)突破也引發(fā)外國媒體強(qiáng)烈關(guān)注。有媒體表示，此舉將極大促進(jìn)中國的核能工業(yè)發(fā)展，令中國有望在2030年超越美國成為全球最大原子能制造商。 目前國際上快堆燃料循環(huán)系統(tǒng)的研究開發(fā)雖未達(dá)到商用水平，但已積累了不少經(jīng)驗(yàn)。各主要核國家均掌握了熱堆乏燃料水法后處理技術(shù)。在快堆乏燃料干法后處理方面，美國已取得了實(shí)質(zhì)性突破，并于2001年成功地處理了500千克快堆乏燃料。俄羅斯在快堆乏燃料的干法后處理方面也已達(dá)到中試規(guī)模。2001年，俄羅斯干法后處理已達(dá)到半工業(yè)規(guī)模。引導(dǎo)學(xué)生思考：核電技術(shù)對(duì)國家的重要性討論：中國核電技術(shù)的突破具有的積極意義。德育目標(biāo)：1.科學(xué)技術(shù)對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的積極作用；2.了解祖國在核電技術(shù)上的成就，增強(qiáng)愛國主義精神?！景鍟O(shè)計(jì)】1核力與四種基本相互作用2原子核中質(zhì)子與中子的比例3結(jié)合能和平均結(jié)合能4質(zhì)量虧損【課堂評(píng)價(jià)】1、課堂練習(xí)已知1個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.007 277u，1個(gè)中子的質(zhì)量mn=1.008 665u.氦核的質(zhì)量為4.001 509 u. 這里u表示原子質(zhì)量單位，1 u=1.660 56610-27 kg. 由上述數(shù)值，計(jì)算2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成氦核時(shí)釋放的能量。（28.3MeV）學(xué)生：學(xué)習(xí)課本例題，做鞏固練習(xí)，加深對(duì)質(zhì)量虧損、原子核的結(jié)合能及比結(jié)合能的理解2、課后探究（1）