物理选择性必修 第三册3 核力与结合能获奖教案

这是一份物理选择性必修 第三册3 核力与结合能获奖教案，共6页。教案主要包含了核力与四种基本相互作用，结合能，质量亏损等内容，欢迎下载使用。
备课人
学科
物理
课题
5.3核力与结合能
教学内容分析
本节是在学生已经学习了原子核是由质子和中子组成的基础上，探究是什么作用使质子和中子有机的组成一个稳定的整体。为此首先安排了“核力与四种相互作用”阐明万有引力、电磁力和核力分别在不同的尺度上发挥作用。在这一部分，充分体现了大胆“猜想”在研究中的作用。核力是从力的角度认识原子核，结合能是从能的角度认识原子核。
学情分析
学生已经学习了库仑力，知道同种电荷之间相互排斥，但是质子带正电，是如何紧密结合在一起的。如何从力的角度和能的角度认识原子核，也是学生比较想知道的。同时这一部分的学习，为后续的裂变和聚变学习打下基础。
教学目标
物理观念：知道四种基本相互作用与核力的特点，了解结合能、比结合能和质量亏损的基本观念和相关实验。
科学思维：理解核力是短程力，掌握比结合能和质量亏损，能用质能方程进行计算，提高分析、解决问题的能力。
科学探究：通过教材上的科学推理，掌握其实质，培养科学推理的能力。
科学态度与责任：学习科学家们严谨的科学态度，坚持实事求是，培养学习、探索科学的兴趣和责任。
教学重难点
教学重点：理解核力是短程力，掌握比结合能和质量亏损，能用质能方程进行计算，提高分析、解决问题的能力。
教学难点：结合能和比结合能。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
新课导入
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？
原子核中的质子要靠自身的万有引力来抗衡相互间的库仑力是不可能的。 在核子之间一定存在着第三种力，把核子束缚在核内，形成稳定的原子核。
第三种力——核力
是核力把核子束缚在核内，形成稳定的原子核。
学生观看课件并思考
引入新课内容，激发学生好奇心
新课教学
一、核力与四种基本相互作用
核力
定义：能够把核中的各种核子联系在一起的强大的力叫做核力。
思考：核力具有怎样的特点呢？
⑴核力是强相互作用（强力）的一种表现。在原子核尺度内，核力比库仑力大得多（比库仑力强137倍）。
⑵核力是短程力。约在10-15m 数量级时起作用，距离大于0.8×10-15m时为引力, 距离为1.5×10-15m 时核力几乎消失，距离小于 0.8×10-15m 时为斥力，因此核子不会融合在一起。
⑶核力与电荷无关。（核力与核子电荷无关）
⑷核力具有饱和性。每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称之为核力的饱和性。
四种基本相互作用
1：引力相互作用力
引力是自然界的一种基本相互作用，地面物体所受的重力只是引力在地球表面附近的一种表现。
2：电磁相互作用
宏观物体之间的压力、拉力、弹力、支持力等等，都起源于这些电荷之间的电磁相互作用。
3：强相互作用
原子核中的核子之间存在一种很强的相互作用，即存在一种核力，它使得核子紧密地结合在一起，形成稳定的原子核。
短程力：约在10-15m量级时起作用
4:弱相互作用
弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子一质子转变的原因。短程力：约在10-18m量级时起作用
（三）四种基本相互作用的对比
小试牛刀
【例题】关于核力的说法正确的是( C )
A.核力同万有引力没有区别，都是物体间的作用
B.核力就是电磁力
C.核力是短程力，作用范围在1.5×10^−15m之内
D.核力与电荷有关
【例题】(多选)关于四种基本相互作用，下列说法正确的是( CD )
A．原子核中质子间的万有引力和电磁力可以达到平衡
B．核力是强相互作用，在任何情况下都比库仑力大
C．弱相互作用是引起原子核β衰变的原因
D．强相互作用的力程大于弱相互作用的力程
思考问题，并给出答案。
明确核力的特点和四种相互作用的特点。
完成课堂练习
思考的形式，让学生明确核力的特点。
通过练习加强学生对核力特点、四种相互作用的特点的理解。
二、结合能
思考与讨论
如图5.3-3，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。那么，把核子分开需要的能量与核子结合放出的能量有什么关系？
分开氦原子核
核子结合成氦原子核
把核子分开需要的能量与核子结合放出的能量相等。
特别提醒
(1)结合能大的原子核，比结合能不一定大，结合能小的原子核，比结合能不一定小。
(2)核的大小与原子核稳定的关系方面：中等大小核的比结合能最大、原子核最稳定。
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。这个能量有多大？我们可能计算出来吗？
完成思考题。
理解结合能的概念。
学习结合能和比结合能的特点。
让学生从能量守恒的角度思考问题，培养学生正确的思考物理问题的方式。
学生完成思考题，通过与同学之间的讨论，让学生能正确理解结合能的概念。
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。
三、质量亏损
（一）质量亏损
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。（组成原子核的核子的质量之和与原子核的质量之差）
(1)质量亏损的同时以γ光子形式释放核能。
(2)在核反应中仍遵守质量守恒和能量守恒。
质量亏损并不是这部分质量消失或质量转变为能量。物体的质量应包括静止质量和运动质量，质量亏损是静止质量减少，减少的静止质量转化为和辐射能量相联系的运动质量。
质量亏损也不是核子个数的减少，核反应中核子个数是不变的。
（二）爱因斯坦质能方程
（三）质能方程ΔE=Δmc2常用单位
质能方程的本质：
①质量或能量是物质的属性之一，决不能把物质的质量和能量等同起来；
②质能方程揭示了质量和能量的不可分割性，方程建立了这两个属性在数值上的关系，这两个量分别遵守质量守恒和能量守恒，质量和能量在数值上的联系决不等于这两个量可以相互转化；
③质量亏损不是否定了质量守恒定律。根据爱因斯坦的相对论，辐射出的γ光子静质量虽然为零，但它有动质量，而且这个动质量刚好等于亏损的质量，所以质量守恒、能量守恒仍成立。
小试牛刀
【例题】(多选)原子核的比结合能曲线如图所示。根据该曲线，下列判断正确的有( BC )
A.核的结合能约为14 MeV
B.He核比Li核更稳定
C.两个H核结合成He核时释放能量
D.92U核中核子的平均结合能比Kr核中的大
【例题】下列关于结合能和比结合能的说法中,正确的有( D )
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
学习质量亏损的概念。
理解质量亏损不表示质量减少。
完成课堂练习。
通过练习，巩固基础知识
巩固知识点，加强理解和记忆。
课堂总结
一、核力
二、结合能；比结合能
三、质量亏损 质能方程E=mc2
学生总结本节课知识点
帮助学生形成知识框架，便于理解记忆。
板书设计
作业设计
作业分为两块，一是课堂练习，旨在对本堂课学习中基础知识进行检测，二是分层练习，分层次的训练学生对知识的掌握情况。
教学反思与评价
本节内容比较抽象，学生很难难解一些概念，微观世界的规律不太容易接受，在教学过程中，用宏观世界的规律来进行对比教学，有助于学生理解，多举例，多用数据去辅助教学，就能让学生更加信服，是教学效果更好。另外爱因斯坦质能方程E=mc2，通过练习讲清楚质量与能量的关系。