2024-2025學(xué)年高中物理 第19章 原子核 1 原子核的組成教案 新人教版選修3-5

2024-2025學(xué)年高中物理第19章原子核1原子核的組成教案新人教版選修3-5學(xué)校授課教師課時授課班級授課地點教具教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容選自2024-2025學(xué)年高中物理第19章“原子核”的第一節(jié)“原子核的組成”，新人教版選修3-5。內(nèi)容涉及原子核的構(gòu)成、核內(nèi)作用力、原子核的穩(wěn)定性等。此部分內(nèi)容與學(xué)生已有知識——如原子結(jié)構(gòu)、基本粒子的性質(zhì)等——相聯(lián)系，旨在幫助學(xué)生建立從微觀粒子層面到原子核層面的認識過渡。通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，學(xué)生將能理解原子核由質(zhì)子和中子組成，掌握核力的性質(zhì)，并探討影響原子核穩(wěn)定性的因素。核心素養(yǎng)目標1.科學(xué)探究：使學(xué)生能夠運用科學(xué)方法探究原子核的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)其觀察、提問、假設(shè)、實驗和驗證的能力。

2.物理觀念：建立學(xué)生對原子核穩(wěn)定性的認識，理解物質(zhì)世界的基本組成和相互作用，形成宏觀與微觀相結(jié)合的物理觀念。

3.科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生運用物理知識分析問題，邏輯推理和批判性思維能力，特別是在理解原子核力與核反應(yīng)中的應(yīng)用。

4.科學(xué)態(tài)度與責任：激發(fā)學(xué)生對原子物理學(xué)科的興趣，培養(yǎng)其尊重科學(xué)、求真務(wù)實的學(xué)習(xí)態(tài)度，以及關(guān)注原子能利用中的社會責任感。重點難點及解決辦法重點：原子核的組成、核力的特性、影響原子核穩(wěn)定性的因素。

難點：理解核力的作用范圍和特點，以及如何判斷原子核的穩(wěn)定性。

解決辦法及突破策略：

1.通過動畫和模型展示原子核的組成，幫助學(xué)生形象理解核內(nèi)質(zhì)子和中子的排列，增強記憶。

2.采用比較法，將核力與電磁力進行對比，突出核力的短程特性和作用強度，降低理解難度。

3.設(shè)計實驗探究活動，讓學(xué)生通過實驗數(shù)據(jù)觀察和分析不同原子核的穩(wěn)定性，引導(dǎo)他們總結(jié)規(guī)律，突破難點。

4.結(jié)合實際例子，如核反應(yīng)堆和核爆炸，使學(xué)生理解穩(wěn)定性的實際意義，提高學(xué)習(xí)的興趣和效果。教學(xué)方法與手段1.教學(xué)方法：

(1)講授法：通過生動的語言和豐富的實例，闡述原子核的基礎(chǔ)知識，確保學(xué)生對概念的理解。

(2)討論法：組織學(xué)生分組討論，針對核力、核穩(wěn)定性等難點問題進行深入探討，激發(fā)學(xué)生的思考。

(3)實驗法：設(shè)計模擬實驗，讓學(xué)生親自動手操作，觀察核反應(yīng)現(xiàn)象，增強學(xué)生的實踐體驗。

2.教學(xué)手段：

(1)多媒體設(shè)備：運用PPT、視頻等展示原子核結(jié)構(gòu)、核反應(yīng)過程等，提高教學(xué)的直觀性。

(2)教學(xué)軟件：利用模擬軟件，讓學(xué)生模擬原子核組合，探索核力的作用，增強學(xué)習(xí)趣味性。

(3)網(wǎng)絡(luò)資源：引導(dǎo)學(xué)生利用網(wǎng)絡(luò)資源進行拓展學(xué)習(xí)，了解更多關(guān)于原子核的前沿知識。教學(xué)過程首先，我會導(dǎo)入新課，引起學(xué)生的興趣。

1.導(dǎo)入新課

同學(xué)們，我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了原子的基本結(jié)構(gòu)，知道了原子由原子核和電子云組成。那么，大家有沒有好奇過，原子核內(nèi)部又是由什么構(gòu)成的呢？今天，我們就來學(xué)習(xí)第19章“原子核”的第一節(jié)“原子核的組成”。

2.自主學(xué)習(xí)

請同學(xué)們翻到教材第19章第1節(jié)，閱讀課本內(nèi)容，然后回答以下問題：

（1）原子核由哪些粒子組成？

（2）核力與電磁力有什么不同？

（3）影響原子核穩(wěn)定性的因素有哪些？

給大家5分鐘的時間自主學(xué)習(xí)，然后我會請同學(xué)們分享他們的答案。

3.課堂講解

根據(jù)同學(xué)們的回答，我會進行總結(jié)講解。

（1）原子核由質(zhì)子和中子組成。質(zhì)子帶正電，中子不帶電。

（2）核力是一種短程力，作用范圍約為1.5×10^-15米，比電磁力的作用范圍小得多。核力在原子核尺度上非常強大，可以克服質(zhì)子間的電磁排斥力，使原子核保持穩(wěn)定。

（3）影響原子核穩(wěn)定性的因素包括：質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例、原子核的形狀等。

4.實驗演示

實驗一：放射性元素的衰變

我會向同學(xué)們展示一個放射性元素（如銫-137）的樣品，并解釋放射性衰變的過程。通過觀察放射性衰變產(chǎn)生的粒子，讓同學(xué)們了解原子核的不穩(wěn)定性。

實驗二：核反應(yīng)

我會利用一個簡易的核反應(yīng)裝置，模擬核反應(yīng)過程。通過觀察反應(yīng)后的產(chǎn)物，讓同學(xué)們了解核反應(yīng)的基本原理。

5.課堂討論

在實驗演示之后，我會組織同學(xué)們進行課堂討論。

討論一：核力的性質(zhì)

請同學(xué)們結(jié)合實驗觀察，討論核力的性質(zhì)，如短程力、作用強度等。

討論二：原子核穩(wěn)定性

請同學(xué)們探討影響原子核穩(wěn)定性的因素，并舉例說明。

6.課堂小結(jié)

7.作業(yè)布置

為了鞏固所學(xué)知識，我會布置以下作業(yè)：

（1）完成課后習(xí)題1-3題。

（2）查閱資料，了解目前人類利用原子核能的情況，下節(jié)課分享。

8.課堂延伸

最后，我會鼓勵同學(xué)們在課后繼續(xù)探究原子核的奧秘，關(guān)注原子物理學(xué)科的前沿動態(tài)，培養(yǎng)他們的科學(xué)素養(yǎng)。學(xué)生學(xué)習(xí)效果1.知識掌握：

-學(xué)生理解并掌握了原子核的組成，知道原子核由質(zhì)子和中子構(gòu)成，以及它們之間的相互作用力——核力的特點。

-學(xué)生能夠描述核力的性質(zhì)，包括其短程特性、作用強度，并能夠與電磁力進行比較。

-學(xué)生掌握了影響原子核穩(wěn)定性的因素，如質(zhì)子與中子的比例、原子核的形狀等，并能舉例說明。

2.科學(xué)探究能力：

-學(xué)生通過參與課堂實驗和觀察，提升了科學(xué)探究能力，能夠運用實驗方法觀察和分析原子核相關(guān)的物理現(xiàn)象。

-學(xué)生在討論過程中，學(xué)會了提出問題、假設(shè)和驗證，以及如何運用科學(xué)思維解決問題。

3.思維能力：

-學(xué)生通過比較、分析和綜合，提高了邏輯思維和批判性思維能力，特別是在理解核力與原子核穩(wěn)定性方面。

-學(xué)生能夠運用所學(xué)知識，對原子核相關(guān)的復(fù)雜問題進行簡化，形成清晰的解題思路。

4.應(yīng)用與實踐：

-學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識應(yīng)用到實際問題中，例如解釋放射性元素的衰變過程，理解核反應(yīng)的基本原理。

-學(xué)生通過查閱資料，了解原子核能在實際生活中的應(yīng)用，如核電站、核醫(yī)學(xué)等，提高了知識的應(yīng)用能力。

5.學(xué)習(xí)興趣與態(tài)度：

-本節(jié)課的學(xué)習(xí)激發(fā)了學(xué)生對原子物理學(xué)科的興趣，培養(yǎng)了他們主動探索科學(xué)問題的熱情。

-學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中表現(xiàn)出尊重科學(xué)、求真務(wù)實的學(xué)習(xí)態(tài)度，對原子核相關(guān)的科學(xué)問題持有好奇心和敬畏心。

6.社會責任感：

-學(xué)生通過學(xué)習(xí)原子核知識，認識到科學(xué)技術(shù)的雙刃劍性質(zhì)，意識到科學(xué)家和公民在使用原子核能時應(yīng)承擔的社會責任。

-學(xué)生在學(xué)習(xí)中培養(yǎng)了對環(huán)境保護和核安全的關(guān)注，提高了未來作為社會成員的素養(yǎng)。板書設(shè)計①條理清楚、重點突出：

-知識點：原子核組成、核力特性、原子核穩(wěn)定性

-關(guān)鍵詞：質(zhì)子、中子、核力、穩(wěn)定性、放射性、核反應(yīng)

-重點句：原子核由質(zhì)子和中子組成，核力是一種短程力，影響原子核穩(wěn)定性的因素有質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例、原子核的形狀等。

②簡潔明了：

-板書結(jié)構(gòu)：采用層級式布局，主標題“原子核的組成”，下設(shè)三個副標題“1.原子核的粒子”、“2.核力的特性”、“3.原子核穩(wěn)定性”。

-簡潔表達：使用符號和圖示，如原子核結(jié)構(gòu)圖、核力作用示意圖等，直觀展示復(fù)雜概念。

③藝術(shù)性和趣味性：

-使用不同顏色粉筆：區(qū)分質(zhì)子、中子、電子，增強視覺效果。

-創(chuàng)意圖示：設(shè)計有趣的原子核結(jié)構(gòu)圖，如將質(zhì)子和中子擬人化，增強趣味性。

-互動環(huán)節(jié)：在板書設(shè)計中預(yù)留空間，讓學(xué)生在課堂上填寫放射性衰變過程、核反應(yīng)方程等，提高學(xué)生參與度。典型例題講解例題一：

題目：解釋為什么原子核中的質(zhì)子不會因為電磁力而互相排斥開。

答案：原子核中的質(zhì)子雖然帶正電，存在電磁力的排斥作用，但由于核力的存在，它能夠克服這種排斥力，將質(zhì)子和中子緊密地結(jié)合在一起。

例題二：

題目：簡述核力與電磁力的主要區(qū)別。

答案：

-核力是一種短程力，作用范圍非常小，約為1.5×10^-15米；

-核力比電磁力強得多，在原子核尺度上可以克服電磁力的排斥；

-核力只作用于相鄰的核子之間，而電磁力作用于所有帶電粒子之間。

例題三：

題目：列舉三種影響原子核穩(wěn)定性的因素，并簡述其影響原理。

答案：

-質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例：當質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例適中時，原子核更穩(wěn)定。過多的質(zhì)子會導(dǎo)致較強的電磁排斥力，而過多的中子可能使核力不足以維持穩(wěn)定。

-原子核的形狀：原子核的形狀（如球形、橢球形等）也會影響其穩(wěn)定性。通常，接近球形的原子核更穩(wěn)定。

-核子之間的相互作用：核子之間的相互作用強度和方式也會影響原子核的穩(wěn)定性。例如，核子之間的配對作用可以增加原子核的穩(wěn)定性。

例題四：

題目：解釋放射性衰變的過程，并給出一個放射性衰變的例子。

答案：放射性衰變是原子核自發(fā)地從一個能級躍遷到另一個能級的過程，通常會放出α粒子、β粒子和γ射線。

例子：^238U→^206Pb+8^4He+6^2He

例題五：

題目：寫出氘核（^2H）和氚核（^3H）的聚變反應(yīng)方程，并說明聚變反應(yīng)釋放能量的原理。

答案：

-聚變反應(yīng)方程：^2H+^3H→^4He+n+17.6MeV

-聚變反應(yīng)釋放能量的原理：在聚變過程中，兩個輕核結(jié)合成一個更重的核時，會釋放出核能。這是因為在反應(yīng)過程中，質(zhì)量的虧損轉(zhuǎn)化為能量，根據(jù)愛因斯坦的質(zhì)能方程E=mc2，這部分質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量被釋放出來。課堂小結(jié)，當堂檢測課堂小結(jié)：

1.原子核的組成：原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子帶正電，中子不帶電，核力將它們緊密地結(jié)合在一起。

2.核力的特性：核力是一種短程力，作用范圍約為1.5×10^-15米，比電磁力強得多，在原子核尺度上可以克服電磁力的排斥。

3.原子核穩(wěn)定性：影響原子核穩(wěn)定性的因素包括質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例、原子核的形狀等。

4.放射性衰變：放射性衰變是原子核自發(fā)地從高能級向低能級躍遷的過程，通常會放出α粒子、β粒子和γ射線。

5.核反應(yīng)：核反應(yīng)是原子核之間的相互作用，如聚變反應(yīng)和裂變反應(yīng)，這些反應(yīng)伴隨著能量的釋放。

當堂檢測：

1.判斷題：

-原子核中的質(zhì)子會因為電磁力而互相排斥。（×）

-核力是一種長程力，作用范圍比電磁力大。（×）

-原子核的穩(wěn)定性只與質(zhì)子數(shù)有關(guān)。（×）

2.選擇題：

-以下哪個因素不影響原子核的穩(wěn)定性？（C）

A.質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例

B.原子核的形狀

C.原子核的大小

D.核