原子核新教学设计-j9国际官网

第十九章原子核新课标要求

1.内容标准

（1）知道原子核的组成知道放射性和原子核的衰变会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义22）了解放射性同位素的应用知道射线的危害和防护例1了解放射性在医学和农业中的应用例2调查房屋装修材料和首饰材料中具有的放射性，了解相关的国家标准

（3）知道核力的性质能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程

（4）认识原子核的结合能知道裂变反应和聚变反应关注受控聚变反应研究的进展

（5）知道链式反应的发生条件了解裂变反应堆的工作原理了解常用裂变反应堆的类型知道核电站的工作模式

（6）通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系例3思考核能开发带来的社会问题

（7）初步了解恒星的演化初步了解粒子物理学的基础知识例4了解加速器在核.物理、粒子物理研究中的作用

2.活动建议

（1）通过查阅资料，了解常用的射线检测方法

（2）观看有关核能利用的录像片

（3）举办有关核能利用的科普讲座新课程学习

19.5核力与结合能★新课标要求

（一）知识与技能

1.知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用；

2.知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小；

3.理解结合能的概念，知道核反应中的质显亏损；

4.知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系

（二）过程与方法

1.会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能；

2.培养学生的理解能力、推理能力、及数学计算能力

（三）情感、态度与价值观

1.使学生树立起实践是检验真理的标准、科学理论对实践有着指导和预见作用的能力;

2.r认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义.★教学重点质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解★教学难点结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流★教学用具多媒体教学设备一套可供实物投影、放像、课件播放等★课时安排1课时★教学过程

（一）引入新课复习提问氮原子核中有两个质子，质子质量为m=

1.67xl0-27kg,带电量为元电荷e=

1.6xl0i9c,p原子核的直径的数量级为1015m,那么两个质子之间的库仑斥力与万有引力两者相差多少倍？学生通过计算回答两者相差1036倍问在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子之间的库仑斥力为万有引力的1036倍,那么质子为什么能挤在一起而不飞散会不会在原子核中有一种过去不知道的力，把核子束缚在一起了呢今天就来学习这方面的内容，也就是第五节核力与结合能（板书）点评让学生从熟悉的库仑定律和万有引力定律出发，比较氢原子核中两个质子之间的库仑斥力与万有引力的大小，产生强烈的认知冲突，进而引入核力的概念

（二）进行新课

1.核力与四种基本相互作用（板书）点拨20世纪初人们只知道自然界存在着两种力一种是万有引力，另一种是电磁力（库仑力是一种电磁力）在相同的距离上，这两种力的强度差别很大电磁力大约要比万有引力强1036倍基于这两种力的性质，原子核中的质子要靠自身的引力来抗衡相互间的库仑斥力是不可能的核物理学家猜想，原子核里的核子间有第三种相互作用存在，即存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核,后来的实验证实了科学家的猜测.问那么核力有怎样特点呢？学生阅读教材核力的特点部分，讨论、总结并回答核力特点

（1）核力是强相互作用（强力）的i种表现

（2）核力是短程力,作用范围在

1.5x10-15m之内.

（3）核力存在于核子之间，每个核子只跟相.邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性教师总结除核力外，核物理学家还在原子核内发现了自然界的第四种相互作用一弱相互作用（弱力），弱相7作用是引起原子核b衰变的原因，即引起中子转变质子的原因弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为作用强度则比电磁力小点评通过学生自主学习培养学生的自学能力，同时通过讨论激发学习兴趣教师讲述四种基本相互作用力弱力、强力、电磁力、引力和分别在不同的尺度上发挥作用

①弱力（弱相互作用）弱相互作用是引起原子核b衰变的原因）短程力

②强力（强相互作用）在原子核内，强力将核子束缚在一起好短程力

③电磁力电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原了结合成分子，使分子结合成液体和固体好长程力

④引力引力主要在宏观和宇观尺度上“独领风骚二是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状3长程力学生阅读课本左边的阅读内容总结自然界的四种基本相互作用力及它们的作用范围

2.原子核中质子与中子的比例教师随着原子序数的增加，稳定原子核中的中子数大于质子数引导学生阅读教材原子核中质子与中子的比例部分及挂图，思考两个问题随着原子序数的增加，稳定原子核中的质子数和中子数有怎样的.关系？学生回答随着原子序数的增加，较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多引•导学生阅读教材思考为什么随着原子序数的增加，稳定原子核中的中子数大于质子数？点评提示学生从电磁力和核力的作用范围去考虑总结若质子与中子成对地人工构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快所以当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了；若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多由于核力的作用范围是有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大到其间恨本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的因此只有200多种粒定的原子核长久地留了下来

3.结合能由于核子间存在着强大的核力，原子核是一个坚固的集合体要把原子核拆散成核子,需要克服核力做巨大的功，，或者需要巨大的能量例如用强大的y光子照射笊核，可以使它分解为一个质子和一个中子从实验知道只有当光子能量等于或大于

2.22mev时，这个反应才会发生.相反的过程一个质子和一个中子结合成笊核，要放出

2.22mev的能量这表明要把原子核分开成核子要吸收能最，核子结合成原子核要放出能最，这个能最叫做原子核的结合能.原子核越大，它的结合能越高，因此有意义的是它的结合能与核子数之比，称做比结合能，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.点拨那么如何求原子核的结合能呢爱因斯坦从相对论得出了物体能量与它的质量的关系，指出了求原子核的结合能的方法

4.质量亏损

（1）质量亏损讲述科学家研究证明在核反应中原子核的总质量并不相等，例如精确计算表明气核的质量比一个中子和一个质子的质量之和要小一些，这种现象叫做质量亏损，质量亏损只有在核反应中才能明显的表现出来.让.学生回顾质量、能量的定义、单位，向学生指出质量不是能量、能量也不是质量，质量不能转化能量，能展也不能转化质显，质最只是物体具有能量多少及能最转变多少的一种量度点评质量亏损与质量与能量的关系是本节的难点学生很容易从字面上得出错误结论

①质量就是能量、能量就是质量，质量可以转化能量，能量可以转化质量

②在核反应中不遵守质量守恒定律、能量守恒定律；

（2）爱因斯坦质能方程e=md讲述相对论指出，物体的能量（e）和质量（m）之间存在着密切的关系.，即£=

①2式中，c为真空中的光速爱因斯坦质能方程表明物体所具有的能量跟它的质量成正比由于这个数值十分巨大，因而物体的能量是十分可观的

（3）核反应中由于质量亏损而释e=z\mc2讲述物体贮藏着巨大的能量是不容置疑的，但是如何使这样巨大的能量释放出来？从爱因斯坦质能方程同样可以得出，物体的能量变化ne与物体的质量变化cm的关，系ae=^mc

2.单个的质子、中子的质量已经精确测定,用质谱仪或其一他仪器测定某种原子核的质量,与同等数量的质子、中子的质量之和相比较，看一看两条途径得到的质量之差，就能推知原子核的结合能点评向学生指出以下几点

①物体的质量包括静止质量和运动质量，质量亏损指的是静止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量

②质量亏损并不是这部分质量消失或转变为能量，只是静止质量的减，少

③在核反应中仍然遵守质量守恒定律、能量守恒定律；

④质晟只是物体具有能晟多少及能量转变多少的一种晟度点拨师生共同阅读原子核的比结合能挂图，指出中等大小的核的比结合能最大（平均每个核子的质量亏损最大），这些核最稳定另一方面如果使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，这样可以释放能量供人使用（巩固练习）已知1个质子的质量mp=

1.007277u,1个中子的质量mn=

1.008665u.氮核的质量为

4.001509u.这里u表示原子质量单位，lu=

1.660566x10〃kg.由上述数值，计算2个质子和2个中子结合成氮核时释放的能量（

28.3mev）学生学习课本例题，做巩固练习，加深对质量亏损、原子核的结合能及比结合能的理解（,三）课堂小结根据爱因斯坦质能方程自然界中物体的质量和能量间存在着一定对应关系e=mc2,可见物质世界贮藏着巨大能量，问题是如何使贮藏的能量释放出来人类以前利用的是燃料燃烧时糕放的化学能在发生化学反应时，是原子外层电子的得失，这种情况下人类获取的能量可以说属于原子的“皮能”在核反应时，可以产生较大•些的质量亏损，从而使人类获得了大得多的能量，这里的变化属于原子核的变化，相应的能量称作原子核能换句话说,即物体贮臧的能量是巨大的迄今为止，人类所利用的能量还只是很小的一部分，如果人类在探索中能掌握新的方式，以产生更大的质量亏损，也就必然能够获得更为可观的能量，这对解决人类的能源危机具有重要意义

（四）作业

1、理解原了•核的结合能的概念；理解质量与能量的区别及它们之间的对应关系；

2、完成课本后面的练习

1、

2、

3、4★教学体会思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木学生素质的培养就成了镜中花，水中月。