高中音樂與戲劇教案

高三物理核力與核能教案28。

第一節(jié)核力與核能
三維教學(xué)目標(biāo)
1、知識(shí)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)定原子核中質(zhì)子與中子的比例隨著原子序數(shù)的增大而減小；
（3）理解結(jié)合能的概念，知道核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損；
（4）知道愛因斯坦的質(zhì)能方程，理解質(zhì)量與能量的關(guān)系。
2、過程與方法
（1）會(huì)根據(jù)質(zhì)能方程和質(zhì)量虧損的概念計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能；
（2）培養(yǎng)學(xué)生的理解能力、推理能力、及數(shù)學(xué)計(jì)算能力。
3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀
（1）使學(xué)生樹立起實(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)見作用的能力；
（2）認(rèn)識(shí)開發(fā)和利用核能對(duì)解決人類能源危機(jī)的重要意義。
教學(xué)重點(diǎn)：質(zhì)量虧損及愛因斯坦的質(zhì)能方程的理解。
教學(xué)難點(diǎn)：結(jié)合能的概念、愛因斯坦的質(zhì)能方程、質(zhì)量與能量的關(guān)系。
教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。
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。
（一）引入新課
提問1：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)侖斥力與萬有引力兩者相差多少倍?（兩者相差1036倍）
提問2：在原子核那樣狹小的空間里，帶正電的質(zhì)子之間的庫(kù)侖斥力為萬有引力的1036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去不知道的力，把核子束縛在一起了呢？今天就來學(xué)習(xí)這方面的內(nèi)容。
（二）進(jìn)行新課
1、核力與四種基本相互作用
提示：20世紀(jì)初人們只知道自然界存在著兩種力：一種是萬有引力，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抗衡相互間的庫(kù)侖斥力是不可能的。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)定的原子核，后來的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了科學(xué)家的猜測(cè)。
提問1：那么核力有怎樣特點(diǎn)呢？
（1）核力特點(diǎn)：
第一、核力是強(qiáng)相互作用(強(qiáng)力)的一種表現(xiàn)。
第二、核力是短程力，作用范圍在1.5×10-15m之內(nèi)。
第三、核力存在于核子之間，每個(gè)核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱為核力的飽和性。
總結(jié)：除核力外，核物理學(xué)家還在原子核內(nèi)發(fā)現(xiàn)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β衰變的原因，即引起中子轉(zhuǎn)變質(zhì)子的原因。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)度則比電磁力小。
（2）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：
①弱力（弱相互作用）：弱相互作用是引起原子核β衰變的原因→短程力；
②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；
③電磁力：電磁力在原子核外，電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；
④引力：引力主要在宏觀和宇觀尺度上“獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷”。是引力使行星繞著恒星轉(zhuǎn)，并且聯(lián)系著星系團(tuán)，決定著宇宙的現(xiàn)狀→長(zhǎng)程力。

2、原子核中質(zhì)子與中子的比例
隨著原子序數(shù)的增加，穩(wěn)定原子核中的中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)。
思考：隨著原子序數(shù)的增加，穩(wěn)定原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)有怎樣的關(guān)系？（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）
思考：為什么隨著原子序數(shù)的增加，穩(wěn)定原子核中的中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)？
提示：學(xué)生從電磁力和核力的作用范圍去考慮。
總結(jié)：
若質(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)原子核增大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫(kù)侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)定了；
若只增加中子，中子與其他核子沒有庫(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)定，所以穩(wěn)定的重原子核中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。
由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，若再增大原子核，一些核子間的距離會(huì)大到其間恨本沒有核力的作用，這時(shí)候再增加中子，形成的核也一定是不穩(wěn)定的。因此只有200多種穩(wěn)定的原子核長(zhǎng)久地留了下來。

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，需要克服核力做巨大的功，或者需要巨大的能量。例如用強(qiáng)大的γ光子照射氘核，可以使它分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子。
從實(shí)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。相反的過程一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核，要放出2.22MeV的能量。這表明要把原子核分開成核子要吸收能量，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)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定。
那么如何求原子核的結(jié)合能呢？愛因斯坦從相對(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
科學(xué)家研究證明在核反應(yīng)中原子核的總質(zhì)量并不相等，例如精確計(jì)算表明：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)出來。
回顧質(zhì)量、能量的定義、單位，向?qū)W生指出質(zhì)量不是能量、能量也不是質(zhì)量，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。
（2）愛因斯坦質(zhì)能方程：E＝mc2
相對(duì)論指出，物體的能量（E）和質(zhì)量（m）之間存在著密切的關(guān)系，即E＝mc2式中，c為真空中的光速。愛因斯坦質(zhì)能方程表明：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)值十分巨大，因而物體的能量是十分可觀的。
（3）核反應(yīng)中由于質(zhì)量虧損而釋放的能量：△E=△mc2
物體貯藏著巨大的能量是不容置疑的，但是如何使這樣巨大的能量釋放出來？從愛因斯坦質(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=Δmc2
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，就能推知原子核的結(jié)合能。
說明：
①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)量的減少，減少的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為和輻射能量有關(guān)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量。
②質(zhì)量虧損并不是這部分質(zhì)量消失或轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰浚皇庆o止質(zhì)量的減少。
③在核反應(yīng)中仍然遵守質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律。
④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。
閱讀原子核的比結(jié)合能，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)定。另一方面如果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?！綟W76.coM 76范文網(wǎng)】

鞏固練習(xí)
已知：1個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.007277u，1個(gè)中子的質(zhì)量mn=1.008665u.氦核的質(zhì)量為4.001509u.這里u表示原子質(zhì)量單位，1u=1.660566×10-27kg.由上述數(shù)值，計(jì)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）

延伸閱讀

高三物理核能的利用與環(huán)境保護(hù)教案30

俗話說，磨刀不誤砍柴工。作為高中教師就要在上課前做好適合自己的教案。教案可以讓學(xué)生能夠在課堂積極的參與互動(dòng)，幫助高中教師緩解教學(xué)的壓力，提高教學(xué)質(zhì)量。那么一篇好的高中教案要怎么才能寫好呢？以下是小編為大家收集的“高三物理核能的利用與環(huán)境保護(hù)教案30”供您參考，希望能夠幫助到大家。

第4節(jié)核能的利用與環(huán)境保護(hù)

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

（1）知道什么是核反應(yīng)，會(huì)寫出人工轉(zhuǎn)變方程；

（2）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物質(zhì)的主要不同點(diǎn)；

（3）了解放射性在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用；

（4）知道放射性污染及其對(duì)人類和自然產(chǎn)生的嚴(yán)重危害，了解防范放射線的措施，建立防范意識(shí)。

2、過程與方法：滲透和安全地開發(fā)利用自然資源的教育。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)學(xué)生收集信息、應(yīng)用已有知識(shí)、處理加工信息、探求新知識(shí)的能力。

教學(xué)重點(diǎn)：人工轉(zhuǎn)變的兩個(gè)核反應(yīng)方程及反應(yīng)過程中遵循的規(guī)律。

教學(xué)難點(diǎn)：人工轉(zhuǎn)變的兩個(gè)核反應(yīng)方程及反應(yīng)過程中遵循的規(guī)律

教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。

教學(xué)用具：

（1）掛圖，實(shí)驗(yàn)器材模型，課件等；

（2）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。

（一）引入新課

前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了核反應(yīng)的一種形式：衰變。本節(jié)課我們要學(xué)習(xí)核反應(yīng)的另一種形式：人工轉(zhuǎn)變以及人工轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的放射性同位素的應(yīng)用和核輻射的防護(hù)。

（二）進(jìn)行新課

1、核反應(yīng)：原子核在其它粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過程叫核反應(yīng)。在核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。

人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)方程：

例如：寫出下列原子核人工轉(zhuǎn)變的核反應(yīng)方程。

（1）1123Na俘獲1個(gè)α粒子后放出1個(gè)質(zhì)子

（2）1327Al俘獲1個(gè)α粒子后放出1個(gè)中子

（3）816O俘獲1個(gè)中子后放出1個(gè)質(zhì)子

（4）1430Si俘獲1個(gè)質(zhì)子后放出1個(gè)中子

理解并記住核反應(yīng)方程，通過方程理解核反應(yīng)中遵循的規(guī)律。

2、人工放射性同位素

（1）放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。放射性同位素有天然和人造兩種，它們的化學(xué)性質(zhì)相同。

（2）人工放射性同位素

AlHeP

（3）人工放射性同位素的優(yōu)點(diǎn)：放射強(qiáng)度容易控制；形狀容易控制；半衰期短，廢料容易處理。

（4）凡是用到射線時(shí)，都用人造放射性同位素。

3、放射性同位素的應(yīng)用：

（1）利用射線：

射線測(cè)厚裝置：煙霧報(bào)警器；放射治療；培育新品種，延長(zhǎng)保質(zhì)期。

作為示蹤原子：棉花對(duì)磷肥的吸收；甲狀腺疾病的診斷。

4、輻射與安全

通過看書與上網(wǎng)查找資料，了解放射性輻射的用處以及危害，知道只要控制好輻射量，我們就可以利用它的射線，知道身邊的一些放射性物質(zhì)，以及如何防護(hù)一些有害的放射性物質(zhì)。

高三物理教案：《動(dòng)量與能量》教學(xué)設(shè)計(jì)

古人云，工欲善其事，必先利其器。教師要準(zhǔn)備好教案，這是教師的任務(wù)之一。教案可以讓學(xué)生能夠在課堂積極的參與互動(dòng)，幫助教師營(yíng)造一個(gè)良好的教學(xué)氛圍。你知道如何去寫好一份優(yōu)秀的教案呢？下面是小編精心為您整理的“高三物理教案：《動(dòng)量與能量》教學(xué)設(shè)計(jì)”，相信您能找到對(duì)自己有用的內(nèi)容。

本文題目：高三物理教案：動(dòng)量與能量

動(dòng)量與能量的綜合問題，是高中力學(xué)最重要的綜合問題，也是難度較大的問題。分析這類問題時(shí)，應(yīng)首先建立清晰的物理圖象，抽象出物理模型，選擇合理的物理規(guī)律建立方程進(jìn)行求解。

一、力學(xué)規(guī)律的選用原則

1、如果要列出各物理量在某一時(shí)刻的關(guān)系式，可用牛頓第二定律。

2、研究某一物體受到力的持續(xù)作用發(fā)生運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，一般用動(dòng)量定理(涉及時(shí)間問題)或動(dòng)能定理(涉及位移問題)去解決。

3、若研究的對(duì)象為一物體系統(tǒng)，且它們之間有相互作用，一般用兩個(gè)守恒定律去解決問題，但須注意研究的問題是否滿足守恒條件。

4、在涉及相對(duì)位移問題時(shí)，則優(yōu)先考慮能量守恒定律，即用系統(tǒng)克服摩擦力所做的總功等于系統(tǒng)機(jī)械能的減少量，也即轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)內(nèi)能的量。

5、在涉及有碰撞、爆炸、打擊、繩繃緊等物理現(xiàn)象時(shí)，須注意到一般這些過程均隱含有系統(tǒng)機(jī)械能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)化，這種問題由于作用時(shí)間都極短，故動(dòng)量守恒定律一般能派上大用場(chǎng)。

二、利用動(dòng)量觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解題應(yīng)注意下列問題

(1)動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律是矢量表達(dá)式，還可以寫出分量表達(dá)式，而動(dòng)能定理和能量守恒定律是標(biāo)量式，絕無分量式。

(2)從研究對(duì)象上看動(dòng)量定理既可研究單體，又可研究系統(tǒng)，但高中階段一般用于單體，動(dòng)能定理在高中階段只能用于單體。

(3)動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律，是自然界最普遍的規(guī)律，它們研究的是物體系統(tǒng)，解題時(shí)必須注意動(dòng)量守恒的條件和機(jī)械能守恒的條件，在應(yīng)用這兩個(gè)規(guī)律時(shí)，應(yīng)當(dāng)確定了研究對(duì)象及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的過程后，根據(jù)問題的已知條件和要求解未知量，選擇研究的兩個(gè)狀態(tài)列方程求解。

(4)中學(xué)階段可用力的觀點(diǎn)解決的問題，若用動(dòng)量觀點(diǎn)或能量觀點(diǎn)求解，一般都要比用力的觀點(diǎn)簡(jiǎn)便，而中學(xué)階段涉及的曲線運(yùn)動(dòng)(加速度不恒定)、豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)、碰撞等，就中學(xué)只是而言，不可能單純考慮用力的觀點(diǎn)解決，必須考慮用動(dòng)量觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)解決。

高三物理教案：《追及與相遇》教學(xué)設(shè)計(jì)

一、相遇

指兩物體分別從相距x的兩地運(yùn)動(dòng)到同一位置,它的特點(diǎn)是:兩物體運(yùn)動(dòng)的位移的矢量和等于x,分析時(shí)要注意:

⑴、兩物體是否同時(shí)開始運(yùn)動(dòng),兩物體運(yùn)動(dòng)至相遇時(shí)運(yùn)動(dòng)時(shí)間可建立某種關(guān)系;

⑵、兩物體各做什么形式的運(yùn)動(dòng);

⑶、由兩者的時(shí)間關(guān)系,根據(jù)兩者的運(yùn)動(dòng)形式建立位移的矢量方程。

【例1】1999年5月11日《北京晚報(bào)》報(bào)道了一位青年奮勇接住一個(gè)從15層高樓窗口落下的孩子的事跡。設(shè)每層樓高是2.8m,這位青年所在的地方離高樓的水平距離為12m,這位青年以6m/s的速度勻速?zèng)_到樓窗口下方,請(qǐng)你估算出他要接住小孩至多允許他有的反應(yīng)時(shí)間(反應(yīng)時(shí)間指人從發(fā)現(xiàn)情況到采取相應(yīng)行動(dòng)經(jīng)過的時(shí)間)。 (g取10m/s2)

【答案】0.8s

【針對(duì)練習(xí)1】一人站在離公路h=50m遠(yuǎn)處,如圖所示,公路上有一輛汽車以v1=10m/s的速度行駛,當(dāng)汽車到A點(diǎn)與在B點(diǎn)的人相距d=200m時(shí),人以v2=3m/s的平均速度奔跑,為了使人跑到公路上恰與汽車相遇,則此人應(yīng)該朝哪個(gè)方向跑?

【答案】此人要朝與AB連線夾角α=arcsin(5/6)的方向跑

二、追及

指兩物體同向運(yùn)動(dòng)而達(dá)到同一位置。找出兩者的時(shí)間關(guān)系、位移關(guān)系是解決追及問題的關(guān)鍵,同時(shí)追及物與被追及物的速度恰好相等時(shí)臨界條件,往往是解決問題的重要條件:

(1)類型一:一定能追上類

特點(diǎn):

①追擊者的速度最終能超過被追擊者的速度。

②追上之前有最大距離發(fā)生在兩者速度相等時(shí)。

【例2】一輛汽車在十字路口等綠燈,當(dāng)綠燈亮?xí)r汽車以3m/s2的加速度開使行駛,恰在這時(shí)一輛自行車在汽車前方相距18m的地方以6m/s的速度勻速行駛,則何時(shí)相距最遠(yuǎn)?最遠(yuǎn)間距是多少?何時(shí)相遇?相遇時(shí)汽車速度是多大?

【方法提煉】解決這類追擊問題的思路:

①根據(jù)對(duì)兩物體運(yùn)動(dòng)過程的分析,畫運(yùn)動(dòng)示意圖

②由運(yùn)動(dòng)示意圖中找兩物體間的位移關(guān)系,時(shí)間關(guān)系

③聯(lián)立方程求解,并對(duì)結(jié)果加以驗(yàn)證

【針對(duì)練習(xí)2】一輛執(zhí)勤的警車停在公路邊,當(dāng)警員發(fā)現(xiàn)從他旁邊駛過的貨車(以8m/s的速度勻速行駛)有違章行為時(shí),決定前去追趕,經(jīng)2.5s將警車發(fā)動(dòng)起來,以2m/s2的加速度勻加速追趕。求:①發(fā)現(xiàn)后經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間能追上違章貨車?②追上前,兩車最大間距是多少?

(2)、類型二:不一定能追上類

特點(diǎn):

①被追擊者的速度最終能超過追擊者的速度。

②兩者速度相等時(shí)如果還沒有追上,則追不上,且有最小距離。

【例3】一輛汽車在十字路口等綠燈,當(dāng)綠燈亮?xí)r汽車以3m/s2的加速度開使行駛,恰在這時(shí)一輛自行車在汽車后方相距20m的地方以6m/s的速度勻速行駛,則自行車能否追上汽車?若追不上,兩車間的最小間距是多少?

【針對(duì)練習(xí)3】例3中若汽車在自行車前方4m的地方,則自行車能否追上汽車?若能,兩車經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間相遇?

【答案】能追上。

設(shè)經(jīng)過t追上;則有x汽+x0=x自;

3×t2/2+4=6t

得t=(6±2√3)/3s,二次相遇

三、核能 教學(xué)設(shè)計(jì)

三、核能

（一）教學(xué)目的

1．常識(shí)性了解原子和原子核的組成。

2．常識(shí)性了解裂變、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、聚變的大致情況和原子彈、氫彈的制造原理，以及核反應(yīng)堆的作用。

3．常識(shí)性了解研究可控核聚變的重大意義。啟發(fā)學(xué)生想象人類開發(fā)利用核能的美好前景，激發(fā)學(xué)生努力學(xué)習(xí)科學(xué)技術(shù)的熱情。

（二）教具

原子和原子核的掛圖，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的掛圖（能用幻燈顯示原子、原子核的結(jié)構(gòu)和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的情況更好）。

（三）教學(xué)過程

1．引入

板書：核能

指出核能是一種先進(jìn)的、可以替代常規(guī)能源的新能源。目前世界上利用核能發(fā)電的核電站已有400多個(gè)。其年發(fā)電量約占全球年發(fā)電總量的17%，到下世紀(jì)，核能有時(shí)能成為一些國(guó)家的主要能源。

要了解核能是怎么回事，就需要從物質(zhì)結(jié)構(gòu)——原子和原子核的組成說起。

2．新課

板書：原子和原子核的組成

提問：請(qǐng)根據(jù)化學(xué)課中講過的內(nèi)容，說說原子和原子核的組成情況？

教師展示原子和原子核的掛圖，歸納小結(jié)學(xué)生的回答，要求學(xué)生明確：任何物質(zhì)的原子都是由位于原子中心區(qū)域帶正電的原子核和帶負(fù)電的核外電子組成的；原子核又是由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子（質(zhì)子和中子統(tǒng)稱為核子）組成的。

板書：

講述：本世紀(jì)初，科學(xué)家們通過實(shí)驗(yàn)和理論研究對(duì)原子和有子核的組成有了正確的認(rèn)識(shí)，發(fā)現(xiàn)原子核是可以改變的，而且在改變過程中可以釋放出巨大的能量——原子核能，簡(jiǎn)稱核能，通常也叫原子能（確切地說，原子能應(yīng)是原子核能的縮寫代名詞）。那么，怎樣才能有效地獲得蘊(yùn)藏在原子核里的大量核能呢？

旁注：在原子中，原子核和核外電子之間有廣闊的空間，而在原子核中，質(zhì)子和中子則是緊密地結(jié)合在一起的。此注供教師參考。

板書：裂變

指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材上講裂變那一段課文。提出其注意：

(1)裂變指的是什么現(xiàn)象；

（觀察教材上鈾核裂變的示意圖，結(jié)合閱讀課文中的講述，了解鈾核裂變釋放出核能，轉(zhuǎn)化為周圍物體的內(nèi)能是怎么回事；

了解裂變釋放出的核能十分巨大。

提問：什么叫裂變？

l千克鈾中的鈾核如果全部發(fā)生裂變，釋放出的能量大約是1千克標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒所放出能量的多少倍？

旁注：檢查學(xué)生閱讀教材的效果。

教師小結(jié)并強(qiáng)調(diào)：用中子轟擊鈾235，鈾核（質(zhì)量大的核）會(huì)分裂成兩部分（兩個(gè)中等質(zhì)量的核），這種現(xiàn)象叫做核裂變，簡(jiǎn)稱裂變。根據(jù)書上提供的數(shù)據(jù)很容易算出，1千克鈾中的鈾核如果全部發(fā)生裂變，釋放出的能量大約是1千克標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒所放出能量的2.5×106(250萬)倍。由此可知，裂變是獲得大量核能的重要途徑。

板書：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)

教師展示鏈?zhǔn)椒磻?yīng)掛圖并講述：

用中子轟擊鈾核，才能使鈾核發(fā)生裂變，放出能量。如果外界的中子停止轟擊，裂變也就停止。然而實(shí)驗(yàn)表明，鈾核分裂時(shí)，還同時(shí)放出2～3個(gè)中子，這一點(diǎn)的意義特別重要。因?yàn)榉懦龅闹凶?，又可以轟擊其它鈾核，使它們也發(fā)生裂變。這些鈾核分裂時(shí)，同樣放出中子，從而引起更多的鈾核發(fā)生裂變。于是裂變反應(yīng)便會(huì)鏈鎖式地自行持續(xù)下去。這種現(xiàn)象叫做鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。

如果對(duì)裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)不加控制，在極短時(shí)間（約百萬分之幾秒）會(huì)釋放出大量核能，發(fā)生猛烈爆炸，原子彈就是根據(jù)這個(gè)原理制成的。

讓學(xué)生看教材上我國(guó)第一顆原子彈爆炸后引起蘑菇狀煙云的示意圖（說明：原子彈爆炸時(shí)，立刻發(fā)出強(qiáng)烈的閃光，可照亮100千米以內(nèi)的天空和地面，閃光后，天空出現(xiàn)一個(gè)火球，并迅速上升?；鹎蚶鋮s后變成褐色煙云，同時(shí)地面上升起的塵土和煙柱一起形成可上升到15千米高空的蘑菇狀煙云。原子彈爆炸時(shí)還發(fā)出極其強(qiáng)烈的爆炸聲，幾十千米以外也可聽到）。

講述：為便于和平利用核能，必須控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度，使核能緩慢而又平穩(wěn)地釋放出來。為此，人們制成了一種專門裝置。

板書：核反應(yīng)堆——能緩慢、平穩(wěn)地釋放核能的裝置。

讓學(xué)生看教材上我國(guó)第一座核反應(yīng)堆外貌圖（彩圖，說明：建造核反應(yīng)堆，對(duì)材料、技術(shù)、安全防護(hù)設(shè)施等都有很高、很嚴(yán)的要求。不但需要解決很多核物理問題，也要求材料科學(xué)、電子學(xué)、自動(dòng)控制學(xué)等解決許多困難問題。能自行設(shè)計(jì)、制造核反應(yīng)堆，表明我國(guó)在這一高科技領(lǐng)域取得了重大成就，為和平利用核能創(chuàng)造了必要的條件）。

板書：聚變——獲得大量核能的另一重要途徑

講述：科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，某些質(zhì)量較小的原子核結(jié)合成質(zhì)量較大的原子核時(shí)，也能釋放出核能，這種現(xiàn)象叫做核聚變，簡(jiǎn)稱聚變。

讓學(xué)生看教材上一個(gè)氘（dao）核和一個(gè)氚（chuan）核結(jié)合成一個(gè)氦核的聚變反應(yīng)示意圖（說明：一個(gè)氘核由一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子組成，一個(gè)氚核由一個(gè)質(zhì)子和二個(gè)中子組成，它們發(fā)生聚變反應(yīng)結(jié)合成由二個(gè)質(zhì)子和二個(gè)中子組成的氦核時(shí)，要放出一個(gè)中子，并釋放出核能）．

氘核和氚核聚變時(shí)放出的能量要比等量的鈾核裂變時(shí)放出的能量大幾倍．

聚變需要在幾百萬攝氏度的高溫下才能發(fā)生，因此聚變又叫熱核反應(yīng)．

自然界中，太陽內(nèi)部的溫度高達(dá)攝氏1千萬度以上，在那里就進(jìn)行著大規(guī)模的聚變反應(yīng)．太陽輻射出的光和熱，正是由聚變反應(yīng)釋放的核能轉(zhuǎn)化而來的．可以說，地球上的人類每天都享用著聚變釋放出的能量．

前面講過，原子彈是利用重核裂變現(xiàn)象制成的．而另一種威力更大的核武器——?dú)鋸?，則是利用輕核聚變現(xiàn)象制成的．

人們現(xiàn)在還不能有效地使聚變?cè)谌斯た刂葡逻M(jìn)行，從而和平利用聚變釋放的核能．由于聚變不但放出的能量更多，而且所使用的原料來源也極為豐富，可以從海水中提?。?，從幾升海水中提出的氘在發(fā)生聚變后可以提供相當(dāng)于燃燒1千多升石油放出的能量．因此，目前世界上許多國(guó)家都在積極研究核聚變的人工控制（通常又叫可控或受控?zé)岷朔磻?yīng)）這一非常吸引人的重大課題，并取得了進(jìn)展．（注：值得一提的是，1991年，歐洲的科學(xué)家們首次做成了可控核聚變實(shí)驗(yàn)，這是科學(xué)史上一件大事，它標(biāo)志著人類向獲得理想的能源邁出了重要的一步．但要達(dá)到實(shí)用階段，還需要攻克許多技術(shù)難題，未來的任務(wù)仍然相當(dāng)艱巨．）

旁注：利用原子彈爆炸產(chǎn)生的高溫，可以引發(fā)輕核的聚變反應(yīng)．

我國(guó)自行設(shè)計(jì)的大型可控核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“中國(guó)環(huán)流一號(hào)”，已于80年代中期在四川省樂山市建成投入使用．近年來，科研人員利用這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置取得了多項(xiàng)研究成果．江澤民主席看了“中國(guó)環(huán)流一號(hào)”后，曾經(jīng)指出：“受控核聚變是開發(fā)人類新能源的尖端項(xiàng)目．一旦實(shí)現(xiàn)，地球上的全部海水就會(huì)成為巨大的能源庫(kù)，至少可供人類使用上百億年．盡管目前工程技術(shù)上還有一些困難，但我相信總有一天會(huì)突破．”

由以上的介紹可知，人類和平利用核能的前景是美好的．在可控核聚變的研究中，我國(guó)必將做出自己的貢獻(xiàn)．

3．總結(jié)與布置作業(yè)

講述：這節(jié)課初步介紹了：

(1)原子和原子核的組成．

(2)原子核里蘊(yùn)藏著巨大的能量——核能．獲得核能的途徑，一是裂變，二是聚變．

(3)什么是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，什么是核反應(yīng)堆，什么是原子彈、氫彈等．

(4)我國(guó)和世界上許多國(guó)家都在積極研究開發(fā)利用核能，并取得了可喜的進(jìn)展．

這些內(nèi)容是每個(gè)現(xiàn)代社會(huì)公民應(yīng)具有的常識(shí)，它對(duì)于我們了解物理知識(shí)在開發(fā)、利用新能源和國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)以及發(fā)展高科技中的作用，都有重要意義．課后，同學(xué)們要認(rèn)真再讀讀本節(jié)課文，思考以下問題．

板書：裂變和鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是怎么回事？

核反應(yīng)堆的作用是什么？

什么叫聚變？為什么說研究可控核聚變是一個(gè)非常吸引人的重大課題？

（四）設(shè)想、體會(huì)

1．本教案是按照九年義務(wù)教育初中物理教學(xué)大綱的要求，以人教社出版的九年義務(wù)教育教材初中物理第二冊(cè)第十五章“核能”一節(jié)為依據(jù)，并參考其它版本初中物理教材的有關(guān)內(nèi)容編寫的．

2．在教案中，著力通過介紹核能的常識(shí)使學(xué)生了解物理知識(shí)在社會(huì)主義現(xiàn)代比建設(shè)和發(fā)展高科技中的作用，以利于激發(fā)學(xué)生逐步形成早期的科技覺醒意識(shí)．

3．力求講述的內(nèi)容簡(jiǎn)明、扼要，便于學(xué)生抓住重點(diǎn)，如對(duì)核裂變時(shí)釋放出核能轉(zhuǎn)化為周圍物體的內(nèi)能問題．只讓學(xué)生通過閱讀教材大致有所了解，而對(duì)“裂變后的產(chǎn)物以很大速度向相反方向飛開，與周圍的物體分子碰撞，使分子動(dòng)能增加”則不做深究．又如對(duì)“用中子轟擊鈾核，鈾核才能發(fā)生裂變，放出能量”的問題，也只作為物理事實(shí)告訴學(xué)生，而不再做更多的解釋．

4．這節(jié)課的教學(xué)方法以教師邊講、邊展示教具為主，同時(shí)穿插了指導(dǎo)學(xué)生閱讀教材和提問等．這樣做既符合教學(xué)內(nèi)容的要求，又有利于調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性、積極性和培養(yǎng)自學(xué)能力．

5．經(jīng)驗(yàn)證明，初中學(xué)生很希望了解有關(guān)核能的常識(shí)，按本教案的設(shè)計(jì)進(jìn)行核能一節(jié)的教學(xué)，不難達(dá)到教學(xué)大綱規(guī)定的教學(xué)要求．