2022年[選修3-5]19.5核力與結(jié)合能教案

1、精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -名師精編優(yōu)秀教案19 5核力與結(jié)合能新課標(biāo)要求（一）學(xué)問(wèn)與技能1知道核力的概念、特點(diǎn)及自然界存在的四種基本相互作用；2知道穩(wěn)固原子核中質(zhì)子與中子的比例隨著原子序數(shù)的增大而減?。?懂得結(jié)合能的概念，知道核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損；4知道愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程，懂得質(zhì)量與能量的關(guān)系；（二）過(guò)程與方法1會(huì)依據(jù)質(zhì)能方程和質(zhì)量虧損的概念運(yùn)算核反應(yīng)中釋放的核能；2培育同學(xué)的懂得才能、推理才能、及數(shù)學(xué)運(yùn)算才能；（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀(guān)1使同學(xué)樹(shù)立起實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)理論對(duì)實(shí)踐有著指導(dǎo)和預(yù)見(jiàn)作用的能力；2熟識(shí)開(kāi)發(fā)和利用核能對(duì)解決人類(lèi)能源危機(jī)

2、的重要意義； 教學(xué)重點(diǎn)質(zhì)量虧損及愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程的懂得； 教學(xué)難點(diǎn)結(jié)合能的概念、愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程、質(zhì)量與能量的關(guān)系； 教學(xué)方法老師啟示、引導(dǎo)，同學(xué)爭(zhēng)論、溝通 教學(xué)用具：多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實(shí)物投影、放像、課件播放等； 課時(shí)支配1 課時(shí) 教學(xué)過(guò)程（一）引入新課復(fù)習(xí)提問(wèn)：氦原子核中有兩個(gè)質(zhì)子，質(zhì)子質(zhì)量為mp=1.67 ×10-27kg，帶電量為元電荷 e=1.6 ×10-19C，原子核的直徑的數(shù)量級(jí)為10-15m，那么兩個(gè)質(zhì)子之間的庫(kù)侖斥力與萬(wàn)有引 力兩者相差多少倍.同學(xué)通過(guò)運(yùn)算回答：兩者相差1036 倍問(wèn)：在原子核那樣狹小的空間里，帶正電的質(zhì)子之間的庫(kù)侖斥力為萬(wàn)有引力

3、的1036精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 1 頁(yè)，共 6 頁(yè) - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -名師精編優(yōu)秀教案倍，那么質(zhì)子為什么能擠在一起而不飛散.會(huì)不會(huì)在原子核中有一種過(guò)去不知道的力，把核子束縛在一起了呢.今日就來(lái)學(xué)習(xí)這方面的內(nèi)容，也就是第五節(jié)：核力與結(jié)合能板書(shū) 點(diǎn)評(píng)：讓同學(xué)從熟識(shí)的庫(kù)侖定律和萬(wàn)有引力定律動(dòng)身，比較氦原子核中兩個(gè)質(zhì)子之間的庫(kù)侖斥力與萬(wàn)有引力的大小，產(chǎn)生劇烈的認(rèn)知沖突,進(jìn)而引入核力的概念；（二）進(jìn)行新課1核力與四種基本相互作用板書(shū) 點(diǎn)撥： 20 世紀(jì)初人們只知道自然界存

4、在著兩種力：一種是萬(wàn)有引力，另一種是電磁力庫(kù)侖力是一種電磁力；在相同的距離上，這兩種力的強(qiáng)度差別很大；電磁力大約要比萬(wàn)有引力強(qiáng)1036 倍；基于這兩種力的性質(zhì)，原子核中的質(zhì)子要靠自身的引力來(lái)抗衡相互間的庫(kù)侖斥力是不行能的；核物理學(xué)家猜想，原子核里的核子間有第三種相互作用存在，即存在著一種核力，是核力把核子緊緊地束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)固的原子核,后來(lái)的試驗(yàn)證明了科學(xué)家的推測(cè) .問(wèn)：那么核力有怎樣特點(diǎn)呢.同學(xué)：閱讀教材核力的特點(diǎn)部分，爭(zhēng)論、總結(jié)并回答核力特點(diǎn)：（ 1）核力是強(qiáng)相互作用強(qiáng)力 的一種表現(xiàn)；（ 2）核力是短程力，作用范疇在1.5 ×10-15 m 之內(nèi)；（ 3）核力存在于核子之間，

5、每個(gè)核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱(chēng)為核力的飽和性；老師總結(jié)：除核力外，核物理學(xué)家仍在原子核內(nèi)發(fā)覺(jué)了自然界的第四種相互作用 弱相互作用 弱力 ，弱相互作用是引起原子核 衰變的緣由， 即引起中子轉(zhuǎn)變質(zhì)子的緣由；弱相互作用也是短程力，其力程比強(qiáng)力更短，為10-18m，作用強(qiáng)度就比電磁力??；點(diǎn)評(píng)：通過(guò)同學(xué)自主學(xué)習(xí)培育同學(xué)的自學(xué)才能，同時(shí)通過(guò)爭(zhēng)論激發(fā)學(xué)習(xí)愛(ài)好；老師敘述：四種基本相互作用力弱力、強(qiáng)力、電磁力、引力和分別在不同的尺度上發(fā)揮作用：弱力（弱相互作用） ：弱相互作用是引起原子核 衰變的緣由 短程力強(qiáng)力（強(qiáng)相互作用） ：在原子核內(nèi)，強(qiáng)力將核子束縛在一起 短程力電磁力：電磁力在原子核外，電

6、磁力使電子不脫離原子核而形成原子，使原了結(jié)合成分子，使分子結(jié)合成液體和固體； 長(zhǎng)程力引力：引力主要在宏觀(guān)和宇觀(guān)尺度上“獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷”；是引力使行星圍著恒星轉(zhuǎn)，并且聯(lián)系著星系團(tuán)，打算著宇宙的現(xiàn)狀； 長(zhǎng)程力同學(xué)：閱讀課本左邊的閱讀內(nèi)容總結(jié)自然界的四種基本相互作用力及它們的作用范圍；2原子核中質(zhì)子與中子的比例精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 2 頁(yè)，共 6 頁(yè) - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -名師精編優(yōu)秀教案老師：隨著原子序數(shù)的增加，穩(wěn)固原子核中的中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)；引導(dǎo)同學(xué)閱讀教材原子核中質(zhì)子與中

7、子的比例部分及掛圖，摸索兩個(gè)問(wèn)題：隨著原子序數(shù)的增加，穩(wěn)固原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)有怎樣的關(guān)系？同學(xué)回答：隨著原子序數(shù)的增加，較輕的原子核質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對(duì)于較重的原子核中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多；引導(dǎo)同學(xué)閱讀教材摸索為什么隨著原子序數(shù)的增加，穩(wěn)固原子核中的中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù) .點(diǎn)評(píng)：提示同學(xué)從電磁力和核力的作用范疇去考慮；總結(jié)：如質(zhì)子與中子成對(duì)地人工構(gòu)建原子核，隨原子核的增大，核子間的距離增大，核力和電磁力都會(huì)減小，但核力減小得更快；所以當(dāng)原子核增大到肯定程度時(shí)，相距較 遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平穩(wěn)它們之間的庫(kù)侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)固了；如只增加中子，中子與其他核子沒(méi)有

8、庫(kù)侖斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于維系原子核的穩(wěn)固，所以穩(wěn)固的重原子核中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多；由于核力的作用范疇是有限的，以及核力的飽和性，如再增大原子核，一些核子間的距離會(huì)大到其間恨本沒(méi)有核力的作用，這時(shí)候再增加中子，形成的核也肯定是不穩(wěn)固的；因此只有 200 多種穩(wěn)固的原子核長(zhǎng)期地留了下來(lái)；3結(jié)合能由于核子間存在著強(qiáng)大的核力，原子核是一個(gè)堅(jiān)固的集合體；要把原子核拆散成核子，需要克服核力做龐大的功，,或者需要龐大的能量；例如用強(qiáng)大的光子照耀氘核，可以使它分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子；從試驗(yàn)知道只有當(dāng)光子能量等于或大于2.22MeV 時(shí)，這個(gè)反應(yīng)才會(huì)發(fā)生. 相反的過(guò)程一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核

9、，要放出2.22MeV 的能量； 這說(shuō)明要把原子核分開(kāi)成核子要吸取能量，核子結(jié)合成原子核要放出能量，這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能.原子核越大，它的結(jié)合能越高,因此有意義的是它的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱(chēng)做比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能；比結(jié)合能越大,表示原子核中核子結(jié)合得越堅(jiān)固,原子核越穩(wěn)固.點(diǎn)撥：那么如何求原子核的結(jié)合能呢.愛(ài)因斯坦從相對(duì)論得出了物體能量與它的質(zhì)量的關(guān)系，指出了求原子核的結(jié)合能的方法；4質(zhì)量虧損（ 1）質(zhì)量虧損敘述：科學(xué)家爭(zhēng)論證明在核反應(yīng)中原子核的總質(zhì)量并不相等，例如精確運(yùn)算說(shuō)明：氘核的質(zhì)量比一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量之和要小一些，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損，質(zhì)量虧損只有在核反應(yīng)中才能明顯的表現(xiàn)

10、出來(lái) .讓同學(xué)回憶質(zhì)量、能量的定義、單位，向同學(xué)指出質(zhì)量不是能量、能量也不是質(zhì)量，精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 3 頁(yè)，共 6 頁(yè) - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -名師精編優(yōu)秀教案質(zhì)量不能轉(zhuǎn)化能量，能量也不能轉(zhuǎn)化質(zhì)量，質(zhì)量只是物體具有能量多少及能量轉(zhuǎn)變多少的一種量度；點(diǎn)評(píng)：質(zhì)量虧損與質(zhì)量與能量的關(guān)系是本節(jié)的難點(diǎn)；同學(xué)很簡(jiǎn)單從字面上得出錯(cuò)誤結(jié)論：質(zhì)量就是能量、能量就是質(zhì)量，質(zhì)量可以轉(zhuǎn)化能量, 能量可以轉(zhuǎn)化質(zhì)量；在核反應(yīng)中不遵守質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律;（ 2）愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程：E m

11、c2敘述：相對(duì)論指出，物體的能量（E）和質(zhì)量（ m）之間存在著親密的關(guān)系，即Emc2 式中，c 為真空中的光速；愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程說(shuō)明：物體所具有的能量跟它的質(zhì)量成正比；由于c2 這個(gè)數(shù)值非常龐大，因而物體的能量是非?？捎^(guān)的；（ 3）核反應(yīng)中由于質(zhì)量虧損而釋放 的能量： E=m c2敘述：物體貯藏著龐大的能量是不容置疑的，但是如何使這樣龐大的能量釋放出來(lái)？從愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程同樣可以得出，物體的能量變化E 與物體的質(zhì)量變化m 的關(guān)系：E= mc2.單個(gè)的質(zhì)子、中子的質(zhì)量已經(jīng)精確測(cè)定；用質(zhì)譜儀或其他儀器測(cè)定某種原子核的質(zhì)量，與同等數(shù)量的質(zhì)子、中子的質(zhì)量之和相比較，看一看兩條途徑得到的質(zhì)量之差，就能推

12、知原子核的結(jié)合能；點(diǎn)評(píng)：向同學(xué)指出以下幾點(diǎn)：物體的質(zhì)量包括靜止質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，質(zhì)量虧損指的是靜止質(zhì)量的削減，削減的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為和輻射能量有關(guān)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量；質(zhì)量虧損并不是這部分質(zhì)量消逝或轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰浚皇庆o止質(zhì)量的削減；在核反應(yīng)中仍舊遵守質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律;質(zhì)量只是物體具有能量多少及能量轉(zhuǎn)變多少的一種量度；點(diǎn)撥：師生共同閱讀原子核的比結(jié)合能掛圖，指出中等大小的核的比結(jié)合能最大平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大，這些核最穩(wěn)固；另一方面假如使較重的核分裂成中等大小的核，或者把較小的核合并成中等大小的核，核子的比結(jié)合能都會(huì)增加，這樣可以釋放能量供人使用；（ 鞏固練習(xí) ）已知 1 個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.0

13、07277u， 1 個(gè)中子的質(zhì)量mn=1.008 665u.氦核的質(zhì)量為4.001 509 u. 這里 u 表示原子質(zhì)量單位，1 u=1.660 566 × 10-27 kg. 由上述數(shù)值，運(yùn)算2 個(gè)質(zhì)子和2 個(gè)中子結(jié)合成氦核時(shí)釋放的能量；（ 28.3MeV ）同學(xué)：學(xué)習(xí)課本例題，做鞏固練習(xí)，加深對(duì)質(zhì)量虧損、原子核的結(jié)合能及比結(jié)合能的懂得（三）課堂小結(jié)精選名師 優(yōu)秀名師 - - - - - - - - - -第 4 頁(yè)，共 6 頁(yè) - - - - - - - - - -精品word 名師歸納總結(jié) - - - - - - - - - - - -名師精編優(yōu)秀教案依據(jù)愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程自然界

14、中物體的質(zhì)量和能量間存在著肯定對(duì)應(yīng)關(guān)系：E=mc2， 可見(jiàn)物質(zhì)世界貯藏著龐大能量，問(wèn)題是如何使貯藏的能量釋放出來(lái)；人類(lèi)以前利用的是燃料燃燒時(shí)釋放的化學(xué)能；在發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，是原子外層電子的得失，這種情形下人類(lèi)獵取的能量可以說(shuō)屬于原子的“皮能”；在核反應(yīng)時(shí)，可以產(chǎn)生較大一些的質(zhì)量虧損，從而使人類(lèi)獲得了大得多的能量，這里的變化屬于原子核的變化，相應(yīng)的能量稱(chēng)作原子核能；換句話(huà)說(shuō)，即物體貯藏的能量是龐大的；迄今為止，人類(lèi)所利用的能量仍只是很小的一部分，假如人類(lèi)在探究中能把握新的方式，以產(chǎn)生更大的質(zhì)量虧損，也就必定能夠獲得更為可觀(guān)的能量， 這對(duì)解決人類(lèi)的能源危機(jī)具有重要意義；（四）作業(yè)： 1、懂得原子核的結(jié)合能的概念；懂得質(zhì)量與能量的區(qū)分及它們之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系；2、完成課本后面的練習(xí)1、2、3、4教學(xué)體會(huì)思維方法是解決問(wèn)題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參加學(xué)問(wèn)的發(fā)覺(jué)過(guò)