高中物理選修35教學設計核力與結合能羅卓榮

1、高中物理選修3-5教學設計課題：核力與結合能【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。會用半衰期描述衰變速度，知道半衰期的統計意義。 了解放射性同位素的應用。知道射線的危害和防護。（二）教學目標知識與技能：1知道核力的概念、特點及自然界存在的四種基本相互作用；2知道穩(wěn)定原子核中質子與中子的比例隨著原子序數的增大而減小；3理解結合能的概念，知道核反應中的質量虧損；4知道愛因斯坦的質能方程，理解質量與能量的關系。 過程與方法：1會根據質能方程和質量虧損的概念計算核反應中釋放的核能；2培養(yǎng)學生的理解能力、推理能力、及數學計算能力。 情感態(tài)度與價值觀：1使學生樹立起實踐是檢

2、驗真理的標準、科學理論對實踐有著指導和預見作用的能力；2認識開發(fā)和利用核能對解決人類能源危機的重要意義。（三）教學重點難點教學重點：質量虧損及愛因斯坦的質能方程的理解。教學難點：結合能的概念、愛因斯坦的質能方程、質量與能量的關系。教學難點的突破措施：根據“結合能”的定義，通過游離態(tài)的核子結合成原子核的過程，把抽象的概念具體化，幫助學生理解。（四）教學對象分析1.學生的興趣：高二的學生已經具有一定的知識儲備，并且開始對科學現象，特別是未知領域看似神秘的科學現象出現濃厚的興趣。2.學生的知識基礎：通過前面的系統學習，學生對于功和能量的關系等內容已經有了具體的接觸和掌握，對本節(jié)的學習和掌握相對容易。

3、（五）教學策略設計在教學的指導思想上，堅持“教師為主導，學生為主體”的原則，從課前預習到課堂活動再到課后作業(yè)，學生在老師的指導下開展有關的學習和探究；在教學方法和手段上，利用多媒體技術進行知識和物理現象的展示，利用網絡資源組織學生開展課前預習和課后探究活動；在學法指導上，鼓勵學生通過主動閱讀，分析教材內容，提取知識點，形成知識網絡。（六）教學用具：多媒體教學設備一套：可供實物投影、放像、課件播放等。【教學流程圖】原子核的結構四種基本相互作用引入新課核能的開發(fā)和應用比結合能物理意義愛因斯坦質能方程方程理解和說明方程應用結合能圖像比結合能圖像圖像法總結結合能比結合能原子核中子和質子的比例【教學過程

4、設計】教學環(huán)節(jié)和教學內容教師活動學生活動設計意圖引入氦原子核中有兩個質子，質子質量為mp=1.67×10-27kg，帶電量為元電荷e=1.6×10-19C，原子核的直徑的數量級為10-15m，那么兩個質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）電場相互作用：長程力板書指導學生閱讀課本學生閱讀教材有關內容進行總結。培養(yǎng)學生閱讀材料，總結知識點的能力2. 總結：核力的特點（1）

5、大距離：幾乎為零；小距離：強吸引力；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，核力做正功，勢能減小，釋放能量；核子離開時，核力做負功，勢能增大，吸收能量。引導學生從核力作用范圍、作用強弱、與能量關系等三方面進行討論，總結。學生討論總結歸納。為結合能的學習做好準備。3、結合能（1）定義：核子結合成原子核時放出的能量，或者原子核分解成核子時吸收的能量。注意：不是核的狀態(tài)量指導學生分析游離態(tài)核子結合成原子核的過程，分析核力做功情況。學生分析游離態(tài)核子結合成原子核的過程，分析核力做功情況。1.回顧功-能關系2.通過自主討論突破難點問題。（2）平均結合能（比結合能）：隨A增大：先增后減

6、。（圖象）l 平均結合能越大：核子結合成核后釋放能量更多：原子核能量越小：越穩(wěn)定l 中等核子數的平均結合能最大：原子核能量最小，最穩(wěn)定l 從平均結合能小的原子核聚合成平均結合能大的原子核：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），且伴隨質量虧損講授：平均結合能學生舉例子，分析核子結合成原子核的過程，或原子核分解為游離態(tài)核子的過程，討論核能的變化。ABCDEFFeOZ核子平均質量引導學生從圖像了解結合能、平均結合能隨原子數變化而變化【例題1】下面關于結合能和比結合能的說法正確的是（ D ）A、 核子結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合能B

7、、 比結合能越大的原子核越穩(wěn)定，因此它的結合能也一定越大C、 重核與中等質量原子核比較，重核的結合能和比結合能都大D、 中等質量原子核的結合能和比結合能均比輕核要大展示題目，提問。學生獨立作答鞏固結合能的理解4、質量虧損，核能（1）定義：核反應前與反應后核子總質量的質量之差。l >0：質量減少，釋放核能，新核的平均結合能更大，更穩(wěn)定；l <0：質量增加，吸收能量，新核的平均結合能更小，更不穩(wěn)定。講授（2）核能：核反應釋放的結合能與質量虧損成正比：l 國際單位下：質量虧損：kg；核能：J；l 非國際單位：質量虧損：（C-12原子質量1/12）；核能：931.5MeV。則：講授【材料】

8、愛因斯坦談首枚原子彈爆炸：1945年8月6日，當愛因斯坦在紐約知道了日本廣島遭原子彈轟炸的消息時，感到極度震驚。作為推動美國開始原子彈研究的第一人，愛因斯坦不無遺憾地說：“我現在最大的感想就是后悔，后悔當初不該給羅斯?？偨y寫那封信。我當時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。想不到現在又將它送到另一個瘋子手里。我們?yōu)槭裁匆獙兹f無辜的男女老幼，作為這個新炸彈的活靶子呢？”核能對人類來說是福還是禍？引導學生以辯證態(tài)度進行分析學生進行短暫討論后回答德育目標：學生了解科學技術對人類生活和發(fā)展的重大影響，明白科學技術必須在理性、道德的規(guī)范下才能為人類謀取幸福。【例題2】的質量是3.01

9、6050u，質子的質量是1.007277u，中子的質量是1.008665u。求：（1） 一個質子和一兩個中子結合為氚核時，是吸收還是釋放能量？該能量為多少？（2） 氘核的結合能和比結合能多大？（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？學生獨立解答1.質能方程的應用；2.補充知識點：質量的另外一個單位u5、核能的應用（1）核電站（2）核動力（3）核聚變電站結合圖片簡要介紹核能的和平利用學生討論【材料】中國核電技術獲得新進展 中國科學家日前宣布獲得“動力堆/乏燃料/后處理技術”，實現了對核動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。這一重大技術突破也引

10、發(fā)外國媒體強烈關注。有媒體表示，此舉將極大促進中國的核能工業(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)系統的研究開發(fā)雖未達到商用水平，但已積累了不少經驗。各主要核國家均掌握了熱堆乏燃料水法后處理技術。在快堆乏燃料干法后處理方面，美國已取得了實質性突破，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到中試規(guī)模。2001年，俄羅斯干法后處理已達到半工業(yè)規(guī)模。引導學生思考：核電技術對國家的重要性討論：中國核電技術的突破具有的積極意義。德育目標：1.科學技術對人類社會發(fā)展的積極作用；2.了解祖國在核電技術上的成就，增強愛國主義精神?！景鍟O計】1核力與四種基本相互作用2原子核中質子與中子的比例3結合能和平均結合能4質量虧損【課堂評價】1、課堂練習已知1個質子的質量mp=1.007 277u，1個中子的質量mn=1.008 665u.氦核的質量為4.001 509 u. 這里u表示原子質量單位，1 u=1.660 566×10-27 kg. 由上述數值，計算2個質子和2個中子結合成氦核時釋放的能量。（28.3MeV）學生：學習課本例題，做鞏固練習，加深對質量虧損、原子核的結合能及比結合能的理解2、課后探究（