人教版 (2019)选择性必修 第三册核力与结合能教案设计

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册核力与结合能教案设计，共6页。
教学内容分析
本节课为第五章原子核的第3节课，按照大单元下次单元的划分属于第二小单元第一部分。
在“质子和中子是原子核的组成成分”提出以后，有个当时未能解释的问题，那就是原子核中带正电的质子为什么能挤在一起而不飞散？本节课在这个问题的基础上介绍了四种基本相互作用，阐明万有引力、电磁力和强相互作用分别在不同的尺度上发挥作用。物理学家还发现，在某些放射现象中起作用的是弱相互作用，它的力程比强相互作用更短，是引起原子核β衰变的原因。
结合能的概念是本章重要的基础知识。本节课在让学生了解核力性质的基础上，通过推理、类比进行了比较充分的阐述。首先，从学生熟悉的宏观现象出发，回顾两个物体为了结合而付出的代价——失去了一部分能量，如果要把它们分开，还要重新赋予它们能量；然后，又讨论了类似的情形，即氢原子的电离也需要吸收能量。依此类推，原子核是核子凭借核力结合在一起的，核子结合成原子核会释放能量。要把核子分开，也需要提供能量，从而引出结合能的概念。
可在此基础上介绍了比结合能的概念。之后，在介绍质量亏损的内容中特地安排了一个例题，让学生从具体的事例中认识到什么是质量亏损，从质量亏损推知原子核的结合能。这样就对结合能形成了一个比较完整的认识。
学情分析
学生已经熟知库仑定律和万有引力定律，知道地球围绕太阳运动时因为万有引力，电荷间的相互作用是因为库仑力，但不清楚是什么使原子核在那样狭小的空间里，把带正电的质 子紧紧地束缚在一起而不飞散开。本节课以此为契机，让学生产生强烈的认知冲突，激发其学习兴趣，从而引入新概念。
学生在前期的学习，已经具备一定的能量观念和守恒思想。按照书中提供的线索进行结合能的教学，学生容易把结合能理解为“原子核具有的能量”。因此这里要引导并强调要拆散原子核，必须赋予原子核能量，这个能量就是原子核的结合能。再次引导学生理解这个能量也等于核子结合成原子核而释放的能量。引导学生利用已学过的质能方程，计算结合能的数值，加深理解和运用。
学生能运用质能方程，能量守恒定律，思考原子核在发生变化时，其变化前后的总质量是不同的。引导学生理解这种质量的差异对应的就是核反应中所吸收或释放的能量，也就是质量亏损。受化学学科仲化学反应前后质量守恒影响，学生容易产生歧义，认为质量亏损意味着质量守恒定律在核反应中不成立。因此必须向学生说明，原子核反应中的质量亏损并不破坏质量守恒定律，因为质量、能量是物质存在的两种不同的表现形式，一定的质量和一定的能量相对应。
学习目标
1.学生通过阅读教材，知道四种基本相互作用，掌握核力的概念和特点。
2.学生通过阅读教材，了解结合能、比结合能，通过图像加深学生对原子核的比结合能。
3.学生观看和思考教师推导过程，能用质量亏损的概念结合质能方程计算核能相关的问题。
教学重 难点
重点：结合能和比结合能、质量亏损。
难点：利用质能方程计算结合能的方法，结合能和比结合能的区别和意义。
教学方法
演示教学、讲授法、推论法，小组讨论。
思政教育
光电效应推动了太阳能利用、光电通信等技术的发展，改善了全球能源结构和生活质量。我国 “一带一路” 倡议中国共享光伏技术、助力发展中国家绿色转型的实践，传递 “合作共赢” 的全球治理理念。
教学过程
教师活动
学生活动
课堂评价
设计意图
环节一
情境导入
探讨原子核是由中子和质子构成的。在原子核 那样狭小的空间里，是什么力量把带正电的质子紧紧地束缚在一起而不飞散开呢？
在教师引导回顾库仑定律和万有引力定律内容。
学生独立描述库仑定律和万有引力定律的表达式及物理意义。
运用教材开篇问题，让学生从熟悉的库仑定律和万有引力定律出发。
环节二
任务一：核力和四种基本相互作用
什么是核力，什么是四种相互作用，他们有什么特点呢？
带着问题引导学生阅读教科书关于核力和四种基本相互作用的内容，分组讨论、总结并回答核力的特点。
活动二：核力和四种基本相互作用
阅读教材，回答什么是核力以及四种相互作用。
核力：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力．
① 核力是四种相互作用中的强相互作用（强力）的一种表现。
②核力是短程力。约在 10-15m量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力, 距离为10×10-15m时核力几乎消失，距离小于0.8×10-15m时为斥力。
③核力具有饱和性。核子只对相邻的少数核子产生较强的引力，而不是与核内所有核子发生作用。
④核力具有电荷无关性。对给定的相对运动状态，核力与核子电荷无关。
评价二：核力和四种基本相互作用
、
1.说说四种基本相互作用。
2.学生独立描述相互作用力和弱相互作用力。
3.比较相互作用力和弱相互作用力的特点。
引导学生自主阅读，并进行小组学习，归纳总结展示。
环节三
任务二：结合能
思考讨论：如图氦原子核是由两个质子和两个中子凭借核力结合在一起的，要把它们分开，需要吸收能量。反过来，4个核子结合成氦原子核要放出能量。

通过图像，理论计算加深学生对比结合能和质量亏损的理解。
活动二：结合能
阅读教材，描述结合能和比结合能。
1.当核子结合成原子核时要放出一定能量；原子核分解成核子时，要吸收同样的能量．这个能量叫做原子核的结合能．
2.比结合能：结合能与核子数之比，称做为比结合能。也叫平均结合能。
比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。
评价二：结合能
下列关于结合能和比结合能的说法中,正确的有( )
A.核子结合成原子核吸收的能量或原子核拆解成核子放出的能量称为结合能
B.比结合能越大的原子核越稳定,因此它的结合能也一定越大
C.重核与中等质量原子核相比较,重核的结合能和比结合能都大
D.中等质量原子核的结合能和比结合能均比轻核的要大
结合能和比结合能的概念较为抽象，通过阐述比结合能和原子核稳定之间的关系，让学生能更好的理解记忆。
任务三：质量亏损
原子核的结合能够测量吗？如果能怎么操作，如果不能怎样的出原子核的结合能呢？
理论推导过程：
活动三：质量亏损
观看理论推导过程。
原子分解为核子时，质量增加；核子结合成原子核时，质量减少。原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损。
评价三：质量亏损
例题：已知中子的质量mn为1.6749x10-27 kg,质子的质量mp为1.6726 x10-27 kg,氘核的质量mD为3.343 6x 10-27 kg，求氘核的比结合能。
据学生已有的认识，它们会认为能量都是可以直接测量出来的。但结合能比较难与直接测量，可以结合爱因斯坦质能方程“推理”得出。
课堂小结
板书设计