第五章 原子核 高考強化2023-2024學年新教材高中物理選擇性必修第三冊同步教學設計（人教版2019）

第五章原子核高考強化2023-2024學年新教材高中物理選擇性必修第三冊同步教學設計（人教版2019）授課內容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間課程基本信息1.課程名稱：原子核

2.教學年級和班級：高中三年級

3.授課時間：2023-2024學年第一學期

4.教學時數(shù)：2課時

本課程設計依據人教版2019年高中物理選擇性必修第三冊教材，旨在通過對原子核章節(jié)的深入學習，幫助學生掌握原子核的基本概念、性質及衰變規(guī)律，為高考物理備考打下堅實基礎。核心素養(yǎng)目標分析本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標包括：培養(yǎng)學生對物理概念和規(guī)律的深入理解能力，提升學生的科學思維能力，尤其是對原子核結構及其衰變規(guī)律的科學探究能力；發(fā)展學生的實踐創(chuàng)新能力，通過實驗觀察和數(shù)據分析，培養(yǎng)學生的實驗操作能力和數(shù)據分析能力；以及提升學生的科學態(tài)度與責任意識，使學生在了解原子核知識的同時，意識到科學研究的嚴謹性和社會責任感。重點難點及解決辦法重點：

1.原子核的基本組成及其性質。

2.原子核的衰變類型及衰變規(guī)律。

3.原子核衰變過程中能量的釋放與吸收。

難點：

1.原子核衰變的內在機制。

2.衰變過程中能量變化的計算。

解決辦法：

1.對于原子核的基本組成及其性質，通過結合教材中的示意圖和實例，引導學生直觀理解原子核的結構，強化原子序數(shù)、質量數(shù)等基本概念。

2.利用動畫或實物模型展示原子核衰變過程，幫助學生形象理解衰變類型及規(guī)律，如α衰變、β衰變和γ衰變。

3.通過設計實驗或分析實驗數(shù)據，讓學生親自體驗衰變過程中能量的釋放與吸收，從而加深對衰變內在機制的理解。

4.對于能量變化的計算，通過講解例題和練習，讓學生掌握計算方法，并能夠熟練運用到實際問題中，突破計算難點。教學資源1.軟硬件資源：多媒體教學設備、互動式電子白板、計算機。

2.課程平臺：學校教學管理系統(tǒng)、網絡教學平臺。

3.信息化資源：電子版教材、教學PPT、教學動畫與視頻、在線物理實驗室模擬軟件。

4.教學手段：小組討論、實驗演示、問題驅動教學、實時反饋與評價系統(tǒng)。教學實施過程1.課前自主探索

教師活動：

發(fā)布預習任務：通過學校教學管理系統(tǒng)發(fā)布預習資料，包括教材相關章節(jié)的電子版、預習指導視頻以及預習問題清單。

設計預習問題：設計問題如“描述原子核的組成及不同類型的衰變”，“解釋α衰變和β衰變過程中的質量數(shù)和原子序數(shù)變化”。

監(jiān)控預習進度：通過平臺的數(shù)據統(tǒng)計功能監(jiān)控學生的預習進度和完成情況。

學生活動：

自主閱讀預習資料：學生根據預習任務要求，閱讀相關資料，記錄關鍵信息。

思考預習問題：學生思考預習問題，嘗試解答并記錄下不能解決的問題。

提交預習成果：學生將預習筆記和問題清單通過平臺提交給老師。

教學方法/手段/資源：

自主學習法：鼓勵學生獨立完成預習任務，培養(yǎng)自學能力。

信息技術手段：利用教學管理系統(tǒng)和在線資源，實現(xiàn)資源共享和進度監(jiān)控。

作用與目的：

幫助學生提前掌握基礎知識，為課堂深入學習做好準備。

培養(yǎng)學生的自主學習能力和科學探究精神。

2.課中強化技能

教師活動：

導入新課：通過展示原子模型和相關歷史實驗視頻，引發(fā)學生對原子核的興趣。

講解知識點：詳細講解原子核的組成、衰變類型及其能量變化等重難點知識。

組織課堂活動：設計實驗模擬和小組討論，如模擬原子核衰變實驗，討論衰變過程中能量變化。

解答疑問：及時回應學生在學習過程中提出的問題。

學生活動：

聽講并思考：學生認真聽講，思考老師提出的問題，積極參與課堂討論。

參與課堂活動：學生參與實驗模擬，通過小組討論加深對原子核衰變的理解。

提問與討論：學生在活動中提出問題，與同學和老師進行討論。

教學方法/手段/資源：

講授法：詳細講解知識點，確保學生理解重難點。

實踐活動法：通過實驗模擬等實踐活動，讓學生動手操作，加深理解。

合作學習法：小組討論促進學生合作交流，共同解決問題。

作用與目的：

幫助學生深入理解原子核的基本概念和衰變規(guī)律。

通過合作學習，提高學生的團隊合作能力和交流溝通能力。

3.課后拓展應用

教師活動：

布置作業(yè)：根據課堂學習內容，布置計算和概念應用類作業(yè)，鞏固學生對原子核衰變規(guī)律的理解。

提供拓展資源：提供相關學術文章和在線課程鏈接，幫助學生更深入地了解原子核物理學。

反饋作業(yè)情況：及時批改作業(yè)，針對學生的錯誤和不足提供個性化的反饋。

學生活動：

完成作業(yè)：學生完成作業(yè)，通過計算和應用題目鞏固知識點。

拓展學習：學生利用提供的資源進行自主學習，拓寬知識面。

反思總結：學生總結學習過程中的收獲和不足，為下一步學習做準備。

教學方法/手段/資源：

自主學習法：鼓勵學生自主完成作業(yè)和拓展學習，提升自學能力。

反思總結法：引導學生反思學習過程，培養(yǎng)自我監(jiān)控和自我提升的能力。

作用與目的：

通過自主學習，培養(yǎng)學生的探究興趣和終身學習能力。知識點梳理1.原子核的組成

-原子核由質子和中子組成，質子帶正電，中子不帶電。

-質子數(shù)決定了元素的種類，中子數(shù)可以不同，形成同位素。

-原子核的質量數(shù)等于質子數(shù)和中子數(shù)之和。

2.原子核的穩(wěn)定性

-原子核的穩(wěn)定性與其質子數(shù)和中子數(shù)的比例有關。

-比結合能越大，原子核越穩(wěn)定。

-鐵元素在恒星中具有最高的比結合能，因此是恒星核聚變過程的最終產物。

3.原子核衰變

-自然界中大多數(shù)原子核是穩(wěn)定的，但有些原子核是不穩(wěn)定的，會發(fā)生衰變。

-衰變是原子核自發(fā)地轉變成另一種核的過程，同時伴隨著輻射。

-常見的衰變類型有α衰變、β衰變和γ衰變。

4.α衰變

-α衰變是原子核釋放出一個α粒子（由2個質子和2個中子組成）的過程。

-α衰變后，原子序數(shù)減少2，質量數(shù)減少4。

-例如，鈾-238經過α衰變變成钚-234。

5.β衰變

-β衰變是原子核中的一個中子轉變?yōu)橐粋€質子，同時釋放出一個電子（β粒子）和一個反中微子。

-β衰變后，原子序數(shù)增加1，質量數(shù)不變。

-例如，碳-14經過β衰變變成氮-14。

6.γ衰變

-γ衰變是原子核從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時釋放出γ射線的現(xiàn)象。

-γ衰變不改變原子序數(shù)和質量數(shù)，但釋放出的γ射線能量較高。

-例如，鈷-60經過γ衰變釋放出γ射線。

7.衰變規(guī)律

-衰變過程遵循指數(shù)規(guī)律，即剩余核數(shù)隨時間指數(shù)減少。

-衰變常數(shù)λ是描述衰變速率的參數(shù)，半衰期T是原子核衰減到原來的一半所需的時間。

-半衰期與衰變常數(shù)的關系為T=ln(2)/λ。

8.放射性同位素的應用

-放射性同位素在醫(yī)學、工業(yè)、農業(yè)等領域有廣泛的應用。

-在醫(yī)學中，放射性同位素可用于疾病診斷和治療。

-在工業(yè)中，放射性同位素可用于無損檢測和材料改性。

-在農業(yè)中，放射性同位素可用于作物輻射育種和蟲害控制。

9.核能

-核能是通過核反應釋放出的能量，分為核裂變和核聚變兩種。

-核裂變是重核分裂成兩個輕核的過程，釋放出大量能量。

-核聚變是兩個輕核結合成一個重核的過程，也釋放出大量能量。

-核反應方程遵循質量守恒和電荷守恒原則。

10.核安全與輻射防護

-核設施需要嚴格的安全措施，以防止放射性物質泄漏和輻射事故。

-輻射防護包括個人防護和環(huán)境防護，使用屏蔽材料和方法減少輻射暴露。

-輻射監(jiān)測和應急響應是核安全的重要組成部分。內容邏輯關系①原子核的基本組成與性質

-重點知識點：原子核的組成（質子、中子）、原子序數(shù)、質量數(shù)、同位素。

-重點詞：質子、中子、同位素、原子序數(shù)、質量數(shù)。

②原子核的穩(wěn)定性與衰變

-重點知識點：原子核的穩(wěn)定性、比結合能、衰變的類型（α衰變、β衰變、γ衰變）。

-重點詞：穩(wěn)定性、比結合能、α衰變、β衰變、γ衰變。

③衰變規(guī)律與核能

-重點知識點：衰變規(guī)律（指數(shù)衰減、半衰期）、核能（核裂變、核聚變）、核反應方程。

-重點詞：衰變常數(shù)、半衰期、核裂變、核聚變、核反應方程。

每個方面的內容都是相互關聯(lián)的，原子核的基本組成與性質是理解其穩(wěn)定性和衰變行為的基礎。原子核的穩(wěn)定性與衰變則是深入理解原子核行為的關鍵，涉及到了原子核內部作用力和衰變過程中能量的釋放。最后，衰變規(guī)律與核能部分則將前面的知識點應用于核能的釋放和利用，以及核反應的基本原則，從而完成了從基礎理論到實際應用的知識鏈條。重點題型整理題型一：計算題

題目：一個原子核經過一次α衰變后，其原子序數(shù)和質量數(shù)分別減少了多少？

答案：原子序數(shù)減少2，質量數(shù)減少4。

題型二：填空題

題目：在β衰變過程中，原子核中的一個____轉變?yōu)橐粋€____，同時釋放出一個____和一個____。

答案：中子、質子、電子（β粒子）、反中微子。

題型三：應用題

題目：已知某放射性同位素的半衰期為10年，求100年后剩余的放射性同位素的質量是原來的多少？

答案：剩余質量為原來的(1/2)^(10/10)=1/2。

題型四：解答題

題目：簡述γ衰變的特點及其在工業(yè)中的應用。

答案：γ衰變是原子核從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時釋放出γ射線的現(xiàn)象。γ射線穿透力強，可用于工業(yè)中的無損檢測，如探測金屬內部的裂紋和缺陷。

題型五：論述題

題目：試論述核裂變和核聚變的過程及其在能源領域的應用。

答案：核裂變是重核分裂成兩個輕核的過程，釋放出大量能量，如原子彈和核電站。核聚變是兩個輕核結合成一個重核的過程，也釋放出大量能量，如太陽和氫彈。核聚變被認為是未來理想的清潔能源。

詳細補充和說明：

1.計算題通?？疾鞂W生對衰變規(guī)律的理解，需要學生掌握衰變過程中原子序數(shù)和質量數(shù)的變化規(guī)律。

2.填空題考察學生對衰變類型的認識，要求學生記住不同衰變類型的產物。

3.應用題涉及半衰期的概念，要求學生能夠運用半衰期公式進行計算，理解放射性衰變的指數(shù)規(guī)律。

4.解答題要求學生將理論知識與實際應用相結合，理解γ射線的特性及其在工業(yè)檢測中的作用。

5.論述題要求學生綜合運用所學知識，對核裂變和核聚變的過程及其在能源領域的應用進行闡述。這些題型均旨在檢驗學生對原子核章節(jié)核心知識點的理解和應用能力。作業(yè)布置與反饋1.作業(yè)布置

(1)理論作業(yè)：

-完成課后習題，包括選擇題、填空題、簡答題等，鞏固對原子核組成、衰變類型、衰變規(guī)律等知識點的理解。

-根據教材內容，整理一份關于原子核衰變的筆記，包括衰變類型、衰變規(guī)律、衰變常數(shù)、半衰期等知識點，要求條理清晰、重點突出。

(2)實踐作業(yè)：

-觀看有關原子核衰變的科普視頻，并撰寫一篇觀后感，要求結合所學知識，對視頻中提到的現(xiàn)象進行解釋和分析。

-利用在線物理實驗室模擬軟件，模擬原子核衰變實驗，記錄實驗數(shù)據，并分析實驗結果，撰寫實驗報告。

2.作業(yè)反饋

(1)理論作業(yè)反饋：

-及時批改學生的課后習題，針對錯誤進行詳細批注，指出錯誤原因，并給出正確答案和解題思路。

-對學生的筆記進行評價，肯定其優(yōu)點，同時指出需要改進的地方，如條理性、重點突出等。

(2)實踐作業(yè)反饋：

-及時批改學生的觀后感，對學生的觀點和分析進行評價，指出需要改進的地方，如觀點明確、分析深入等。

-對學生的實驗報告進行評價，重點關注實驗數(shù)據的準確性、分析方法的合理性等方面，給出改進建議。教學反思在教學過程中，我發(fā)現(xiàn)學生對原子核的基本概念和衰變規(guī)律的理解存在一定的困難。為了更好地幫助學生掌握這些知識，我嘗試了多種教學方法，并取得了一定的效果。

首先，我注重從學生的認知基礎出發(fā)，通過結合教材中的示意圖和實例，引導學生直觀理解原子核的結構。例如，在講解原子核的組成時，我利用多媒體課件展示了原子核的模型圖，讓學生清晰地看到質子和中子的分布。同時，我還列舉了一些常見的同位素，幫助學生理解同位素的概念。通過這樣的教學方法，學生對原子核的基本概念有了更深入的理解。

其次，我注重培養(yǎng)學生的科學思維能力。在講解原子核衰變類型及衰變規(guī)律時，我設計了一些具有啟發(fā)性和探究性的問題，引導學生自主思考。例如，我提出問題：“為什么有些原子核會發(fā)生衰變，而有些不會？”讓學生通過思考和分析，理解衰變的內在機制。同時，我還鼓勵學生提出自己的疑問和觀點，進行討論和交流，培養(yǎng)他們的批判性思維能力。

此外，我還注重培養(yǎng)學生的實踐創(chuàng)新能力。我設計了一些實驗模擬和實踐活動，讓學生親自體驗原子核衰變過程。例如，我利用在線物理實驗室模擬軟件，讓學生模擬原子核衰變實驗，觀察衰變過程中的能量變化和粒子釋放。通過這樣的實