C.原子核的組成教學(xué)設(shè)計(jì)-2025-2026學(xué)年高中物理滬科版上海高二第二學(xué)期試用版-滬科版上海2004課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：單位：一、教學(xué)內(nèi)容分析1.本節(jié)課的主要教學(xué)內(nèi)容為原子核的組成，涉及原子核的構(gòu)成、質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)的關(guān)系、核力的性質(zhì)等內(nèi)容。

2.教學(xué)內(nèi)容與學(xué)生已有知識(shí)的聯(lián)系：本節(jié)課與高一物理中原子結(jié)構(gòu)、電荷守恒等知識(shí)緊密相連，為學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)原子核反應(yīng)和核物理打下基礎(chǔ)。教材章節(jié)為滬科版上海2004高二物理教材第二章“原子與原子核”。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)1.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，通過實(shí)驗(yàn)和數(shù)據(jù)分析，引導(dǎo)學(xué)生探究原子核的組成。

2.提升學(xué)生的科學(xué)思維能力，通過核力的性質(zhì)和質(zhì)量數(shù)與質(zhì)子數(shù)的關(guān)系，引導(dǎo)學(xué)生形成邏輯推理和抽象思維能力。

3.強(qiáng)化學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到物理學(xué)在解釋自然現(xiàn)象中的重要性，激發(fā)對(duì)科學(xué)的興趣和追求。三、教學(xué)難點(diǎn)與重點(diǎn)1.教學(xué)重點(diǎn)，

①理解原子核的組成，包括質(zhì)子、中子和核力的概念，以及它們之間的數(shù)量關(guān)系。

②掌握質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)的關(guān)系，能夠計(jì)算原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)。

③理解核力的性質(zhì)，包括它的短程性和強(qiáng)相互作用，以及如何影響原子核的穩(wěn)定性。

2.教學(xué)難點(diǎn)，

①原子核結(jié)構(gòu)的抽象理解，學(xué)生需要從宏觀的原子結(jié)構(gòu)過渡到微觀的核結(jié)構(gòu)，理解質(zhì)子和中子如何構(gòu)成原子核。

②核力的復(fù)雜性和短程性，學(xué)生需要理解核力是如何在非常短的距離內(nèi)起作用的，以及它如何影響原子核的穩(wěn)定性。

③質(zhì)量虧損和結(jié)合能的概念，學(xué)生需要理解質(zhì)量虧損是如何轉(zhuǎn)化為結(jié)合能的，以及這對(duì)原子核穩(wěn)定性有何影響。

④核反應(yīng)方程的書寫和能量守恒的應(yīng)用，學(xué)生需要能夠根據(jù)核反應(yīng)方程計(jì)算反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)，并理解能量守恒在核反應(yīng)中的體現(xiàn)。四、教學(xué)資源-硬件資源：原子模型教具、核力演示裝置、質(zhì)子、中子模型等

-軟件資源：高中物理教學(xué)軟件、核物理模擬軟件

-課程平臺(tái)：學(xué)校內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)

-信息化資源：核物理相關(guān)的在線視頻、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)集

-教學(xué)手段：多媒體教學(xué)設(shè)備、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)操作、課堂討論五、教學(xué)過程1.導(dǎo)入新課

-（教師）同學(xué)們，上一節(jié)課我們學(xué)習(xí)了原子結(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)，了解了電子云和能級(jí)的概念。今天，我們將進(jìn)一步探討原子核的組成，揭開原子內(nèi)部的神秘面紗。請(qǐng)大家打開課本，翻到第二章“原子與原子核”的相關(guān)內(nèi)容。

2.新課講授

-（教師）首先，我們來看原子核的組成。同學(xué)們，請(qǐng)看課本中的圖2-1，這是原子核的示意圖。在原子核中，主要由質(zhì)子和中子構(gòu)成，它們通過強(qiáng)相互作用力結(jié)合在一起。接下來，我們來具體學(xué)習(xí)一下質(zhì)子和中子的性質(zhì)。

-（學(xué)生）好的，老師。

-（教師）質(zhì)子帶正電，電荷量為+1.6×10^-19庫侖；中子不帶電，電荷量為0。原子核中的質(zhì)子數(shù)決定了原子的種類，也就是我們常說的原子序數(shù)。而原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和稱為質(zhì)量數(shù)。

-（學(xué)生）老師，質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)有什么關(guān)系呢？

-（教師）這是一個(gè)很好的問題。質(zhì)量數(shù)A等于質(zhì)子數(shù)Z和中子數(shù)N之和，即A=Z+N。在原子核中，質(zhì)子和中子的數(shù)量決定了原子核的性質(zhì)，包括它的穩(wěn)定性和放射性。

-（教師）接下來，我們來討論核力的性質(zhì)。核力是一種非常短程的力，它比電磁力要強(qiáng)得多，但作用范圍卻非常小，僅在10^-15米左右。核力是一種強(qiáng)相互作用力，它使得質(zhì)子和中子能夠緊密結(jié)合在一起，形成穩(wěn)定的原子核。

-（學(xué)生）核力的短程性和強(qiáng)相互作用性聽起來很復(fù)雜，能否給我們舉一個(gè)例子說明一下？

-（教師）當(dāng)然可以。比如，氫原子核只有一個(gè)質(zhì)子，而氦原子核由兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)中子組成。雖然它們都包含質(zhì)子，但由于氦原子核的核力更強(qiáng)，因此氦原子核更加穩(wěn)定。

-（教師）現(xiàn)在，讓我們來看一個(gè)實(shí)驗(yàn)，了解核力的變化規(guī)律。請(qǐng)大家觀看課本中的圖2-2，這是核力隨距離變化的示意圖?？梢钥吹剑?dāng)質(zhì)子與質(zhì)子或中子與中子之間的距離較遠(yuǎn)時(shí)，核力幾乎為零；當(dāng)距離縮短到一定程度時(shí)，核力急劇增強(qiáng)；當(dāng)距離進(jìn)一步縮短時(shí)，核力會(huì)達(dá)到一個(gè)最大值；當(dāng)距離繼續(xù)縮短時(shí)，核力會(huì)急劇減小并趨于零。

-（學(xué)生）原來核力有如此復(fù)雜的變化規(guī)律。

-（教師）是的。接下來，我們來學(xué)習(xí)核力的另一種性質(zhì)——飽和性。飽和性意味著每個(gè)質(zhì)子和中子只能與有限的質(zhì)子或中子發(fā)生強(qiáng)相互作用，這就是為什么原子核不能無限大。

3.課堂討論

-（教師）同學(xué)們，剛才我們學(xué)習(xí)了原子核的組成、核力的性質(zhì)等知識(shí)?，F(xiàn)在，讓我們來討論一下，為什么原子核會(huì)存在放射性？

-（學(xué)生）老師，原子核中的質(zhì)子和中子數(shù)量不平衡，當(dāng)質(zhì)子數(shù)多于中子數(shù)時(shí)，原子核不穩(wěn)定，會(huì)發(fā)生放射性衰變。

-（教師）非常好，放射性衰變是原子核不穩(wěn)定的一種表現(xiàn)?，F(xiàn)在，請(qǐng)大家思考一下，如何通過改變?cè)雍酥械馁|(zhì)子數(shù)和中子數(shù)，來預(yù)測原子的放射性？

-（學(xué)生）我們可以根據(jù)質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例來判斷，如果比例失衡，原子核就可能會(huì)放射性衰變。

-（教師）很好，同學(xué)們的回答很到位。通過學(xué)習(xí)原子核的組成和性質(zhì)，我們能夠更好地理解放射性現(xiàn)象。

4.實(shí)驗(yàn)演示

-（教師）接下來，我們進(jìn)行一個(gè)實(shí)驗(yàn)演示，觀察核反應(yīng)過程。請(qǐng)大家注意安全，穿戴好實(shí)驗(yàn)服。實(shí)驗(yàn)過程中，我將向試管中加入適量的鈾礦石粉末，并加入硝酸進(jìn)行反應(yīng)。在反應(yīng)過程中，我們會(huì)觀察到放射性衰變現(xiàn)象。

-（學(xué)生）老師，這個(gè)實(shí)驗(yàn)看起來很有趣，我們很期待。

-（教師）請(qǐng)大家注意觀察，在實(shí)驗(yàn)過程中，我們可能會(huì)看到一些放射性輻射的跡象，比如輻射計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)、閃爍計(jì)數(shù)器的閃爍等。

-（教師）實(shí)驗(yàn)完畢，大家觀察到放射性衰變現(xiàn)象了嗎？

-（學(xué)生）老師，我們看到了輻射計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)和閃爍計(jì)數(shù)器的閃爍，這說明鈾礦石發(fā)生了放射性衰變。

-（教師）是的，放射性衰變是原子核不穩(wěn)定的一種表現(xiàn)。通過這個(gè)實(shí)驗(yàn)，我們更直觀地了解了放射性現(xiàn)象。

5.課堂小結(jié)

-（教師）今天我們學(xué)習(xí)了原子核的組成、核力的性質(zhì)以及放射性現(xiàn)象。通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，希望大家能夠掌握以下知識(shí)點(diǎn)：

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，比電磁力強(qiáng)，作用范圍非常小。

3.質(zhì)量數(shù)A等于質(zhì)子數(shù)Z和中子數(shù)N之和。

4.原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)決定了原子核的性質(zhì)。

5.放射性衰變是原子核不穩(wěn)定的一種表現(xiàn)。

-（學(xué)生）謝謝老師，我們明白了。

6.布置作業(yè)

-（教師）為了鞏固今天所學(xué)的內(nèi)容，請(qǐng)大家完成以下作業(yè)：

1.復(fù)習(xí)課本第二章“原子與原子核”的相關(guān)內(nèi)容，特別是關(guān)于原子核組成、核力性質(zhì)和放射性現(xiàn)象的部分。

2.查閱資料，了解幾種常見的放射性同位素及其應(yīng)用。

3.思考一下，放射性同位素在生活中的利與弊。

-（學(xué)生）好的，老師，我們會(huì)認(rèn)真完成作業(yè)的。六、學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果

1.知識(shí)掌握：

學(xué)生通過本節(jié)課的學(xué)習(xí)，能夠準(zhǔn)確理解原子核的組成，包括質(zhì)子、中子的概念及其在原子核中的位置和作用。他們能夠計(jì)算出原子核的質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)，并理解它們之間的關(guān)系。此外，學(xué)生對(duì)核力的性質(zhì)有了初步的認(rèn)識(shí)，包括它的短程性和強(qiáng)相互作用性。

2.能力提升：

學(xué)生在實(shí)驗(yàn)演示和課堂討論中，提升了觀察、分析和解決問題的能力。他們學(xué)會(huì)了如何通過實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來推斷物理規(guī)律，并能夠?qū)⒗碚撝R(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題中。例如，在討論放射性現(xiàn)象時(shí)，學(xué)生能夠結(jié)合實(shí)驗(yàn)結(jié)果和理論知識(shí)，解釋放射性衰變的原因。

3.思維發(fā)展：

通過對(duì)原子核結(jié)構(gòu)的探究，學(xué)生的抽象思維能力得到了鍛煉。他們學(xué)會(huì)了從宏觀現(xiàn)象中抽象出微觀結(jié)構(gòu)，并理解了微觀粒子之間的相互作用。這種思維能力對(duì)于理解后續(xù)的核物理和粒子物理課程至關(guān)重要。

4.學(xué)習(xí)興趣：

學(xué)生對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容表現(xiàn)出濃厚的興趣，尤其是在實(shí)驗(yàn)演示和課堂討論環(huán)節(jié)。他們對(duì)于原子核的神秘性和放射性現(xiàn)象的好奇心得到了滿足，這有助于激發(fā)學(xué)生對(duì)科學(xué)探索的熱情。

5.實(shí)踐能力：

學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作，提高了動(dòng)手實(shí)踐能力。在實(shí)驗(yàn)過程中，他們學(xué)會(huì)了正確使用實(shí)驗(yàn)器材，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和結(jié)論推導(dǎo)。

6.價(jià)值觀培養(yǎng)：

學(xué)生在學(xué)習(xí)原子核組成和放射性現(xiàn)象的過程中，認(rèn)識(shí)到科學(xué)知識(shí)在解釋自然現(xiàn)象和解決實(shí)際問題中的重要性。這有助于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)精神和責(zé)任感，使他們更加珍視科學(xué)研究成果。

7.團(tuán)隊(duì)合作：

在課堂討論和實(shí)驗(yàn)操作中，學(xué)生學(xué)會(huì)了與他人合作，共同完成任務(wù)。他們學(xué)會(huì)了傾聽他人的觀點(diǎn)，尊重不同的意見，并在團(tuán)隊(duì)中發(fā)揮自己的作用。

8.自主學(xué)習(xí)：

學(xué)生在完成課后作業(yè)的過程中，養(yǎng)成了自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣。他們能夠獨(dú)立查閱資料，解決學(xué)習(xí)中遇到的問題，并能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際情境中。七、作業(yè)布置與反饋?zhàn)鳂I(yè)布置：

1.復(fù)習(xí)課本第二章“原子與原子核”的相關(guān)內(nèi)容，特別是關(guān)于原子核組成、核力性質(zhì)和放射性現(xiàn)象的部分，完成課后習(xí)題1-5題。

2.查閱資料，了解三種常見的放射性同位素及其應(yīng)用，如碳-14、鈾-235和鈷-60，并撰寫一份簡短的報(bào)告，內(nèi)容包括同位素的性質(zhì)、應(yīng)用領(lǐng)域和潛在風(fēng)險(xiǎn)。

3.設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)方案，旨在驗(yàn)證核力的短程性，并撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟、數(shù)據(jù)記錄和分析結(jié)果。

4.分析以下核反應(yīng)方程，計(jì)算反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)，并解釋能量釋放的原因：

\[^{235}_{92}U+^{1}_{0}n\rightarrow^{141}_{56}Ba+^{92}_{36}Kr+3^{1}_{0}n\]

5.思考并回答以下問題：為什么某些原子核會(huì)自發(fā)地發(fā)生放射性衰變？這種衰變有什么規(guī)律？

作業(yè)反饋：

1.對(duì)于課后習(xí)題的反饋：

-檢查學(xué)生是否能夠正確計(jì)算質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)，以及是否理解了核力的性質(zhì)。

-對(duì)學(xué)生的計(jì)算過程進(jìn)行審查，確保他們理解了每個(gè)步驟的意義。

-對(duì)于錯(cuò)誤，提供清晰的解釋，并指導(dǎo)學(xué)生如何糾正。

2.對(duì)于同位素報(bào)告的反饋：

-評(píng)估學(xué)生是否能夠準(zhǔn)確描述同位素的性質(zhì)和應(yīng)用。

-檢查學(xué)生是否能夠識(shí)別同位素的潛在風(fēng)險(xiǎn)。

-提供反饋，鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探討同位素在醫(yī)學(xué)、工業(yè)和環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用。

3.對(duì)于實(shí)驗(yàn)方案和實(shí)驗(yàn)報(bào)告的反饋：

-評(píng)估實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的合理性，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹⒃砗筒襟E。

-檢查實(shí)驗(yàn)報(bào)告中的數(shù)據(jù)記錄和分析是否準(zhǔn)確。

-提供改進(jìn)建議，如如何優(yōu)化實(shí)驗(yàn)步驟，如何提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。

4.對(duì)于核反應(yīng)方程的分析反饋：

-確保學(xué)生能夠正確計(jì)算反應(yīng)前后的質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)。

-解釋能量釋放的原因，并評(píng)估學(xué)生對(duì)質(zhì)量虧損和結(jié)合能的理解。

-對(duì)于錯(cuò)誤，提供詳細(xì)的解釋，并指導(dǎo)學(xué)生如何應(yīng)用能量守恒定律。

5.對(duì)于思考題的反饋：

-評(píng)估學(xué)生對(duì)放射性衰變?cè)虻睦斫狻?/p>

-提供反饋，幫助學(xué)生理解放射性衰變的隨機(jī)性和規(guī)律性。

-鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)一步探討放射性衰變對(duì)科學(xué)研究和實(shí)際應(yīng)用的影響。八、重點(diǎn)題型整理1.題型：計(jì)算原子核的質(zhì)量數(shù)和質(zhì)子數(shù)

例題：已知某原子核的質(zhì)子數(shù)為20，中子數(shù)為30，求該原子核的質(zhì)量數(shù)。

答案：質(zhì)量數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)=20+30=50

2.題型：分析原子核的穩(wěn)定性

例題：比較以下兩個(gè)原子核的穩(wěn)定性：\(^{238}_{92}U\)和\(^{235}_{92}Pu\)，并解釋原因。

答案：\(^{235}_{92}Pu\)比\(^{238}_{92}U\)穩(wěn)定，因?yàn)閈(^{235}_{92}Pu\)的質(zhì)量數(shù)更接近穩(wěn)定核的幻數(shù)。

3.題型：核力的性質(zhì)

例題：解釋為什么核力是一種短程力，并且比電磁力強(qiáng)。

答案：核力是一種短程力，因?yàn)樗淖饔梅秶浅Ｐ?，僅在約1.5×10^-15米內(nèi)有效。核力比電磁力強(qiáng)，因?yàn)樗且环N強(qiáng)相互作用力，能夠克服質(zhì)子之間的電磁排斥力，使原子核保持穩(wěn)定。

4.題型：放射性衰變

例題：給出一個(gè)\(^{14}_{6}C\)的放射性衰變方程，并解釋為什么這種衰變是β衰變。

答案：\(^{14}_{6}C\rightarrow^{14}_{7}N+^{0}_{-1}e\)。這是β衰變，因?yàn)閈(^{14}_{6}C\)的中子轉(zhuǎn)變?yōu)橘|(zhì)子，并釋放出一個(gè)電子（