2024年高中物理5.3核力與結(jié)合能教學(xué)實錄新人教版選擇性必修第三冊授課內(nèi)容授課時數(shù)授課班級授課人數(shù)授課地點授課時間教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容為核力與結(jié)合能，涉及原子核結(jié)構(gòu)、核力的性質(zhì)、結(jié)合能與比結(jié)合能的計算等內(nèi)容。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識的聯(lián)系：本節(jié)課內(nèi)容與高中物理選修第三冊第5章原子核結(jié)構(gòu)相關(guān)，包括學(xué)生對原子核、原子結(jié)構(gòu)以及量子力學(xué)等基礎(chǔ)知識的掌握。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究、科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度與責(zé)任的核心素養(yǎng)。通過探究核力的性質(zhì)，學(xué)生能夠提高運用物理學(xué)方法解決問題的能力；通過學(xué)習(xí)結(jié)合能的概念，學(xué)生將深化對能量轉(zhuǎn)化和守恒的理解；同時，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識到科學(xué)知識對社會發(fā)展的推動作用，培養(yǎng)其對科學(xué)探索的熱情和責(zé)任感。重點難點及解決辦法重點：

1.核力的性質(zhì)及其與庫侖力的比較，理解核力的短程性和飽和性。

2.結(jié)合能和比結(jié)合能的概念及其計算方法。

難點：

1.核力的微觀機制和數(shù)學(xué)描述，理解核力與庫侖力在原子核內(nèi)部的競爭關(guān)系。

2.結(jié)合能計算中的數(shù)學(xué)處理，特別是如何從實驗數(shù)據(jù)推導(dǎo)出比結(jié)合能。

解決辦法：

1.通過實驗數(shù)據(jù)和類比法，幫助學(xué)生理解核力的性質(zhì)，并運用圖像和模型輔助教學(xué)。

2.通過分步講解和小組討論，逐步引導(dǎo)學(xué)生掌握結(jié)合能的計算方法，并利用實例強化理解。

3.對于核力的微觀機制，結(jié)合現(xiàn)代物理學(xué)理論，通過多媒體展示和案例分析，幫助學(xué)生建立概念模型。教學(xué)資源準(zhǔn)備1.教材：確保每位學(xué)生都有本節(jié)課所需的《高中物理選擇性必修第三冊》教材。

2.輔助材料：準(zhǔn)備與教學(xué)內(nèi)容相關(guān)的核力性質(zhì)、結(jié)合能計算的圖片、圖表、視頻等多媒體資源。

3.實驗器材：準(zhǔn)備原子模型、彈簧秤、電磁鐵等實驗器材，用于演示核力的性質(zhì)。

4.教室布置：布置分組討論區(qū)，確保學(xué)生能夠進行互動學(xué)習(xí)；設(shè)置實驗操作臺，方便學(xué)生進行實驗操作。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課

1.教師通過提問：“同學(xué)們，大家知道原子是由什么組成的嗎？”引導(dǎo)學(xué)生回顧原子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識，激發(fā)學(xué)生的興趣。

2.教師進一步提問：“那么，原子核內(nèi)部的力量是如何將質(zhì)子和中子束縛在一起的呢？”引出本節(jié)課的主題——核力與結(jié)合能。

二、新課講解

1.教師講解核力的性質(zhì)，通過比較核力與庫侖力的不同，引導(dǎo)學(xué)生理解核力的短程性和飽和性。

2.教師引入結(jié)合能的概念，講解其計算方法，通過實例幫助學(xué)生掌握計算過程。

三、課堂探究

1.教師提問：“為什么原子核內(nèi)部需要核力？”引導(dǎo)學(xué)生思考核力的作用。

2.教師引導(dǎo)學(xué)生探究核力的微觀機制，結(jié)合現(xiàn)代物理學(xué)理論，通過多媒體展示和案例分析，幫助學(xué)生建立概念模型。

3.教師提出問題：“如何計算比結(jié)合能？”引導(dǎo)學(xué)生進行小組討論，分享各自的學(xué)習(xí)心得。

四、實驗演示

1.教師演示原子模型，講解核力的作用，幫助學(xué)生直觀地理解核力的性質(zhì)。

2.教師使用彈簧秤和電磁鐵，演示核力的短程性和飽和性，加深學(xué)生對核力的認(rèn)識。

五、課堂練習(xí)

1.教師布置課堂練習(xí)題，要求學(xué)生運用所學(xué)知識解決實際問題。

2.教師巡視課堂，解答學(xué)生疑問，指導(dǎo)學(xué)生正確解題。

六、課堂總結(jié)

1.教師引導(dǎo)學(xué)生回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，強調(diào)核力與結(jié)合能的重要性。

2.教師提問：“本節(jié)課學(xué)習(xí)了哪些內(nèi)容？有哪些收獲？”引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)所學(xué)知識。

七、課后作業(yè)

1.教師布置課后作業(yè)，要求學(xué)生復(fù)習(xí)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，完成相關(guān)練習(xí)題。

2.教師強調(diào)作業(yè)要求，確保學(xué)生按時完成作業(yè)。

具體教學(xué)步驟如下：

1.導(dǎo)入新課（5分鐘）

-提問：原子由什么組成？原子核內(nèi)部的力量是如何將質(zhì)子和中子束縛在一起的？

-引出主題：核力與結(jié)合能

2.新課講解（20分鐘）

-講解核力的性質(zhì)，比較核力與庫侖力的不同

-介紹結(jié)合能的概念，講解其計算方法

3.課堂探究（15分鐘）

-探究核力的作用

-探究核力的微觀機制

-計算比結(jié)合能

4.實驗演示（10分鐘）

-演示原子模型

-演示核力的短程性和飽和性

5.課堂練習(xí)（15分鐘）

-布置課堂練習(xí)題

-巡視課堂，解答學(xué)生疑問

6.課堂總結(jié)（5分鐘）

-回顧本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容

-總結(jié)核力與結(jié)合能的重要性

7.課后作業(yè)（5分鐘）

-布置課后作業(yè)

-強調(diào)作業(yè)要求教學(xué)資源拓展一、拓展資源

1.核力與核能的歷史背景：介紹原子核物理學(xué)的發(fā)展歷程，包括原子核的發(fā)現(xiàn)、核力的研究以及核能的應(yīng)用等歷史事件。

2.核反應(yīng)類型：探討不同類型的核反應(yīng)，如裂變、聚變、α衰變、β衰變等，以及它們在自然界和人類活動中的應(yīng)用。

3.核能發(fā)電原理：介紹核能發(fā)電的基本原理，包括核反應(yīng)堆的工作原理、核燃料循環(huán)、核廢料處理等。

4.核物理實驗技術(shù)：介紹核物理實驗的基本技術(shù)，如粒子加速器、核磁共振、中子散射等實驗方法。

5.核物理在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用：探討核物理在醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域的應(yīng)用。

二、拓展建議

1.閱讀相關(guān)書籍：推薦學(xué)生閱讀《原子核物理學(xué)》、《核反應(yīng)原理》等書籍，深入了解核力的性質(zhì)和核能的應(yīng)用。

2.觀看科普視頻：推薦學(xué)生觀看關(guān)于核能和核物理的科普視頻，如《核能揭秘》、《原子核物理學(xué)之旅》等，以直觀的方式理解核物理知識。

3.參與科學(xué)講座：鼓勵學(xué)生參加學(xué)?；蛏鐓^(qū)舉辦的核物理科學(xué)講座，與專業(yè)人士交流，拓寬知識面。

4.進行小實驗：指導(dǎo)學(xué)生進行簡單的核物理實驗，如制作放射性物質(zhì)模型、模擬核反應(yīng)等，通過實踐加深對核物理知識的理解。

5.探索核物理競賽：鼓勵學(xué)生參加核物理競賽，如國際物理奧林匹克競賽中的核物理部分，提升學(xué)生的研究能力和創(chuàng)新能力。

6.研究核能政策：引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注國家核能政策，了解核能發(fā)展的現(xiàn)狀和未來趨勢，培養(yǎng)學(xué)生的社會責(zé)任感。

7.參觀核設(shè)施：組織學(xué)生參觀核電站、核實驗室等核設(shè)施，實地了解核能的生產(chǎn)和應(yīng)用過程，增強學(xué)生的實踐能力。

8.開展小組研究：鼓勵學(xué)生組成小組，針對核物理的某個特定領(lǐng)域進行深入研究，培養(yǎng)學(xué)生的團隊合作能力和科研能力。內(nèi)容邏輯關(guān)系①核力的性質(zhì)

-核力的定義

-核力的短程性和飽和性

-核力與庫侖力的比較

②結(jié)合能的概念

-結(jié)合能的定義

-結(jié)合能與原子核穩(wěn)定性的關(guān)系

-比結(jié)合能的計算方法

③核力的微觀機制

-核力的量子力學(xué)描述

-強相互作用理論

-核力的數(shù)學(xué)表達形式

④結(jié)合能的計算

-結(jié)合能與核子數(shù)的依賴關(guān)系

-結(jié)合能的計算公式

-結(jié)合能的實驗測量與理論計算的比較

⑤核力的應(yīng)用

-核能的釋放

-核反應(yīng)堆的工作原理

-核能的安全與環(huán)境保護重點題型整理1.計算題：已知某原子核的質(zhì)量為1.675×10^-27kg，質(zhì)子的質(zhì)量為1.672×10^-27kg，中子的質(zhì)量為1.675×10^-27kg，計算該原子核的結(jié)合能。

解答：首先計算原子核中質(zhì)子和中子的總質(zhì)量：

總質(zhì)量=8×質(zhì)子質(zhì)量+8×中子質(zhì)量

總質(zhì)量=8×1.672×10^-27kg+8×1.675×10^-27kg

總質(zhì)量=1.3536×10^-26kg+1.34×10^-26kg

總質(zhì)量=2.6936×10^-26kg

然后計算原子核的實際質(zhì)量：

實際質(zhì)量=1.675×10^-27kg

結(jié)合能=(總質(zhì)量-實際質(zhì)量)×c^2

結(jié)合能=(2.6936×10^-26kg-1.675×10^-27kg)×(3×10^8m/s)^2

結(jié)合能=(1.0186×10^-26kg)×(9×10^16m^2/s^2)

結(jié)合能=9.1684×10^-10J

2.應(yīng)用題：解釋為什么重核的比結(jié)合能比輕核的比結(jié)合能低。

解答：重核的比結(jié)合能比輕核的比結(jié)合能低是因為在重核中，核力與庫侖力之間的競爭更加激烈。隨著核子數(shù)的增加，庫侖排斥力顯著增強，而核力雖然也隨距離減小而增強，但增長速度不如庫侖力快。因此，為了維持原子核的穩(wěn)定性，重核需要更多的結(jié)合能來克服庫侖排斥力，導(dǎo)致比結(jié)合能降低。

3.比較題：比較核力與電磁力的強度。

解答：核力遠(yuǎn)強于電磁力。核力的強度大約是電磁力的10^38倍。這種巨大的強度使得質(zhì)子和中子能夠在原子核中緊密結(jié)合，即使它們帶有正電荷。

4.分析題：分析核反應(yīng)堆中發(fā)生裂變反應(yīng)的條件。

解答：核反應(yīng)堆中發(fā)生裂變反應(yīng)的條件包括：

-裂變材料：通常使用鈾-235或钚-239作為裂變材料。

-中子能量：裂變反應(yīng)通常需要中子的能量在2MeV以上。

-中子慢化：通過慢化劑（如石墨、重水）減速中子，提高中子與鈾-235核發(fā)生裂變的概率。

-反應(yīng)鏈：裂變產(chǎn)生的中子可以引發(fā)更多的裂變反應(yīng)，形成鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

5.應(yīng)用題：計算一個鈾-235核吸收一個中子后發(fā)生的裂變反應(yīng)，假設(shè)裂變產(chǎn)生的兩個中子都參與新的裂變反應(yīng)。

解答：鈾-235吸收一個中子后，可能會發(fā)生裂變，產(chǎn)生兩個中子和兩個裂變產(chǎn)物。假設(shè)每個裂變產(chǎn)物質(zhì)量為M，裂變過程中釋放的能量為Q，則每個裂變反應(yīng)釋放的能量為Q。

裂變反應(yīng)的能量釋放計算公式為：

E=(M1+M2+1)×c^2-(M1+M2)×c^2

其中，M1和M2為裂變產(chǎn)物的質(zhì)量，c為光速。

假設(shè)裂變產(chǎn)物的質(zhì)量為235u（原子質(zhì)量單位），光速c為3×10^8m/s，則每個裂變反應(yīng)釋放的能量為：

E=(235+235+1)×(3×10^8m/s)^2-(235+235)×(3×10^8m/s)^2

E=470×(3×10^8m/s)^2-470×(3×10^8m/s)^2

E=470×(9×10^16m^2/s^2)

E=4.23×10^18J

如果每個裂變反應(yīng)產(chǎn)生的兩個中子都參與新的裂變反應(yīng)，則總的能量釋放為：

E_total=E×2^n

其中，n為裂變反應(yīng)的代數(shù)。

假設(shè)發(fā)生了一代裂變反應(yīng)，則n=1，總的能量釋放為：

E_total=4.23×10^18J×2^1

E_total=8.46×10^18J

因此，每個鈾-235核吸收一個中子后，通過一代裂變反應(yīng)釋放的總能量約為8.46×10^18J。課堂1.課堂評價

課堂評價是教學(xué)過程中不可或缺的一部分，它有助于教師了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，及時調(diào)整教學(xué)策略，確保教學(xué)目標(biāo)的有效達成。

①提問評價

在課堂上，教師通過提問的方式可以檢驗學(xué)生對知識的掌握程度。以下是一些提問評價的方法：

-開放性問題：鼓勵學(xué)生發(fā)散思維，提出自己的觀點和見解。

-知識回顧性問題：檢查學(xué)生對已有知識的理解和記憶。

-應(yīng)用性問題：考察學(xué)生將理論知識應(yīng)用于實際問題的能力。

②觀察評價

教師通過觀察學(xué)生的課堂表現(xiàn)，如參與度、合作精神、實驗操作等，來評價學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。

-學(xué)生參與度：觀察學(xué)生在課堂上的發(fā)言次數(shù)、提問情況等。

-合作精神：評估學(xué)生在小組討論中的表現(xiàn)，如傾聽他人意見、共同解決問題等。

-實驗操作：檢查學(xué)生在實驗課上的操作技能和實驗結(jié)果。

③測試評價

定期進行課堂測試，如小測驗、練習(xí)題等，可以客觀地評價學(xué)生的學(xué)習(xí)成果。

-小測驗：在課程進行過程中，針對某一知識點進行的小規(guī)模測試。

-練習(xí)題：布置課后練習(xí)題，檢驗學(xué)生對知識的掌握程度。

2.作業(yè)評價

作業(yè)是課堂學(xué)習(xí)的重要補充，教師對作業(yè)的批改和點評能夠及時反饋