(教學(xué)設(shè)計(jì))第5章 主題提升課(4) 原子核2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第三冊(cè)(人教版2019)

(教學(xué)設(shè)計(jì))第5章主題提升課(4)原子核2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第三冊(cè)(人教版2019)科目授課時(shí)間節(jié)次--年—月—日（星期——）第—節(jié)指導(dǎo)教師授課班級(jí)、授課課時(shí)授課題目（包括教材及章節(jié)名稱）(教學(xué)設(shè)計(jì))第5章主題提升課(4)原子核2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第三冊(cè)(人教版2019)課程基本信息1.課程名稱：高中物理選擇性必修第三冊(cè)——原子核

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：2023-2024學(xué)年，高中三年級(jí)一班

3.授課時(shí)間：2023年4月10日，星期一，第3節(jié)課

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：45分鐘

二、教學(xué)目標(biāo)

1.理解原子核的基本概念，掌握原子核的結(jié)構(gòu)和組成。

2.通過實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)象，了解原子核的衰變和裂變過程。

3.培養(yǎng)學(xué)生的觀察和思考能力，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能。

三、教學(xué)內(nèi)容

1.原子核的基本概念：原子核的結(jié)構(gòu)、質(zhì)子、中子、夸克等。

2.原子核的衰變：放射性衰變、半衰期、衰變產(chǎn)物等。

3.原子核的裂變：核裂變反應(yīng)、鏈?zhǔn)椒磻?yīng)、核電站等。

四、教學(xué)過程

1.導(dǎo)入：通過回顧上一節(jié)課的內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考原子核的基本概念。

2.新課導(dǎo)入：介紹原子核的結(jié)構(gòu)和組成，講解質(zhì)子、中子、夸克等基本粒子。

3.課堂講解：詳細(xì)講解原子核的衰變和裂變過程，結(jié)合實(shí)際例子，讓學(xué)生更好地理解和掌握。

4.實(shí)驗(yàn)演示：進(jìn)行原子核衰變和裂變的實(shí)驗(yàn)演示，讓學(xué)生直觀地觀察到現(xiàn)象，加深對(duì)知識(shí)的理解。

5.課堂練習(xí)：布置相關(guān)的練習(xí)題，讓學(xué)生鞏固所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。

6.總結(jié)：對(duì)本節(jié)課的內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，強(qiáng)調(diào)重點(diǎn)和難點(diǎn)。

五、教學(xué)評(píng)價(jià)

1.課堂問答：通過提問，了解學(xué)生對(duì)原子核基本概念的理解程度。

2.課堂練習(xí)：通過練習(xí)題，評(píng)估學(xué)生對(duì)原子核衰變和裂變的掌握情況。

3.實(shí)驗(yàn)報(bào)告：評(píng)估學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中的觀察和操作能力。

六、教學(xué)資源

1.教材：高中物理選擇性必修第三冊(cè)。

2.實(shí)驗(yàn)器材：放射性物質(zhì)、核裂變實(shí)驗(yàn)裝置等。

3.多媒體課件：用于輔助講解和展示實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

七、教學(xué)建議

1.提前準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)器材，確保實(shí)驗(yàn)安全和順利進(jìn)行。

2.在講解過程中，注意引導(dǎo)學(xué)生思考和提問，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

3.在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，注意引導(dǎo)學(xué)生觀察和分析現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作技能。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.科學(xué)探究：通過實(shí)驗(yàn)和觀察，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探究能力，讓學(xué)生學(xué)會(huì)提出問題、假設(shè)問題、設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、收集證據(jù)、解釋現(xiàn)象、評(píng)估結(jié)果和交流分享。

2.科學(xué)思維：培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用物理學(xué)知識(shí)進(jìn)行邏輯推理、批判性思維和創(chuàng)造性思維的能力，使其能夠從多個(gè)角度分析和解決問題。

3.科學(xué)態(tài)度：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理學(xué)的興趣和好奇心，使其能夠積極參與學(xué)習(xí)，對(duì)待科學(xué)問題誠(chéng)實(shí)守信，勇于面對(duì)挑戰(zhàn)，愿意與他人合作。

4.科學(xué)應(yīng)用：培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)的物理學(xué)知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際生活中，解決實(shí)際問題，使其能夠?qū)⒗碚撝R(shí)與實(shí)際操作相結(jié)合，提高學(xué)生的實(shí)踐能力。學(xué)習(xí)者分析1.學(xué)生已經(jīng)掌握了哪些相關(guān)知識(shí)：在學(xué)習(xí)本節(jié)課之前，學(xué)生應(yīng)該已經(jīng)學(xué)習(xí)了物理學(xué)的基本概念、原理和實(shí)驗(yàn)方法，包括力學(xué)、電磁學(xué)、熱學(xué)等方面的知識(shí)。學(xué)生應(yīng)該對(duì)原子和分子的基本概念有一定的了解，包括原子的結(jié)構(gòu)、電子的排布等。

2.學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣、能力和學(xué)習(xí)風(fēng)格：根據(jù)對(duì)學(xué)生的觀察和了解，發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐方面的內(nèi)容比較感興趣，因此可以通過實(shí)驗(yàn)和觀察現(xiàn)象來吸引學(xué)生的注意力。學(xué)生在邏輯推理和分析能力方面較強(qiáng)，可以引導(dǎo)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)思維來分析和解決問題。此外，學(xué)生的學(xué)習(xí)風(fēng)格各異，有的喜歡通過聽講來學(xué)習(xí)，有的喜歡通過實(shí)驗(yàn)和操作來學(xué)習(xí)，有的喜歡通過閱讀和思考來學(xué)習(xí)。

3.學(xué)生可能遇到的困難和挑戰(zhàn)：在學(xué)習(xí)原子核的概念時(shí)，學(xué)生可能會(huì)對(duì)原子核的結(jié)構(gòu)和組成感到困惑，難以理解質(zhì)子、中子、夸克等基本粒子的概念。在理解原子核的衰變和裂變過程時(shí)，學(xué)生可能會(huì)對(duì)放射性衰變、半衰期等概念感到難以理解。此外，學(xué)生可能會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)操作和觀察現(xiàn)象有一定的困難，需要教師進(jìn)行指導(dǎo)和引導(dǎo)。教學(xué)資源1.軟硬件資源：

-實(shí)驗(yàn)室設(shè)備：放射性物質(zhì)、核裂變實(shí)驗(yàn)裝置、顯微鏡等。

-教學(xué)儀器：電子秤、溫度計(jì)、電流表等。

-教學(xué)用具：黑板、粉筆、教案手冊(cè)等。

2.課程平臺(tái)：

-教學(xué)PPT：用于展示原子核的結(jié)構(gòu)、衰變和裂變過程的圖像和動(dòng)畫。

-實(shí)驗(yàn)報(bào)告模板：用于學(xué)生記錄實(shí)驗(yàn)過程和結(jié)果。

3.信息化資源：

-在線教學(xué)平臺(tái)：用于發(fā)布課程通知、教學(xué)材料和作業(yè)。

-學(xué)術(shù)期刊和論文：用于拓展學(xué)生的知識(shí)面。

4.教學(xué)手段：

-講授法：用于講解原子核的基本概念、結(jié)構(gòu)和衰變裂變過程。

-實(shí)驗(yàn)法：用于觀察原子核衰變和裂變的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

-討論法：用于引導(dǎo)學(xué)生分組討論實(shí)驗(yàn)結(jié)果和問題。

-評(píng)價(jià)法：通過作業(yè)、測(cè)驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)估學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。教學(xué)流程（一）課前準(zhǔn)備（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

學(xué)生預(yù)習(xí)：

發(fā)放預(yù)習(xí)材料，引導(dǎo)學(xué)生提前了解原子核的基本概念、結(jié)構(gòu)和衰變裂變過程的學(xué)習(xí)內(nèi)容，標(biāo)記出有疑問或不懂的地方。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問題，激發(fā)學(xué)生思考，為課堂學(xué)習(xí)原子核內(nèi)容做好準(zhǔn)備。

教師備課：

深入研究教材，明確原子核教學(xué)目標(biāo)和原子核重難點(diǎn)。

準(zhǔn)備教學(xué)用具和多媒體資源，確保原子核教學(xué)過程的順利進(jìn)行。

設(shè)計(jì)課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)原子核的積極性。

（二）課堂導(dǎo)入（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

激發(fā)興趣：

提出問題或設(shè)置懸念，引發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲，引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)入原子核學(xué)習(xí)狀態(tài)。

回顧舊知：

簡(jiǎn)要回顧上節(jié)課學(xué)習(xí)的原子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識(shí)，幫助學(xué)生建立知識(shí)之間的聯(lián)系。

提出問題，檢查學(xué)生對(duì)舊知的掌握情況，為原子核新課學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。

（三）新課呈現(xiàn)（預(yù)計(jì)用時(shí)：25分鐘）

知識(shí)講解：

清晰、準(zhǔn)確地講解原子核的基本概念、結(jié)構(gòu)和衰變裂變過程的知識(shí)點(diǎn)，結(jié)合實(shí)例幫助學(xué)生理解。

突出原子核重點(diǎn)，強(qiáng)調(diào)原子核難點(diǎn)，通過對(duì)比、歸納等方法幫助學(xué)生加深記憶。

互動(dòng)探究：

設(shè)計(jì)小組討論環(huán)節(jié)，讓學(xué)生圍繞原子核的衰變和裂變過程展開討論，培養(yǎng)學(xué)生的合作精神和溝通能力。

鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的觀點(diǎn)和疑問，引導(dǎo)學(xué)生深入思考，拓展思維。

技能訓(xùn)練：

設(shè)計(jì)實(shí)踐活動(dòng)或?qū)嶒?yàn)，讓學(xué)生在實(shí)踐中體驗(yàn)原子核知識(shí)的應(yīng)用，提高實(shí)踐能力。

在原子核新課呈現(xiàn)結(jié)束后，對(duì)原子核知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行梳理和總結(jié)。

強(qiáng)調(diào)原子核的重點(diǎn)和難點(diǎn)，幫助學(xué)生形成完整的知識(shí)體系。

（四）鞏固練習(xí)（預(yù)計(jì)用時(shí)：5分鐘）

隨堂練習(xí)：

隨堂練習(xí)題，讓學(xué)生在課堂上完成，檢查學(xué)生對(duì)原子核知識(shí)的掌握情況。

鼓勵(lì)學(xué)生相互討論、互相幫助，共同解決原子核問題。

錯(cuò)題訂正：

針對(duì)學(xué)生在隨堂練習(xí)中出現(xiàn)的原子核錯(cuò)誤，進(jìn)行及時(shí)訂正和講解。

引導(dǎo)學(xué)生分析錯(cuò)誤原因，避免類似錯(cuò)誤再次發(fā)生。

（五）拓展延伸（預(yù)計(jì)用時(shí)：3分鐘）

知識(shí)拓展：

介紹與原子核內(nèi)容相關(guān)的拓展知識(shí)，拓寬學(xué)生的知識(shí)視野。

引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注學(xué)科前沿動(dòng)態(tài)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和探索精神。

情感升華：

結(jié)合原子核內(nèi)容，引導(dǎo)學(xué)生思考學(xué)科與生活的聯(lián)系，培養(yǎng)學(xué)生的社會(huì)責(zé)任感。

鼓勵(lì)學(xué)生分享學(xué)習(xí)原子核的心得和體會(huì)，增進(jìn)師生之間的情感交流。

（六）課堂小結(jié)（預(yù)計(jì)用時(shí)：2分鐘）

簡(jiǎn)要回顧本節(jié)課學(xué)習(xí)的原子核內(nèi)容，強(qiáng)調(diào)原子核重點(diǎn)和難點(diǎn)。

肯定學(xué)生的表現(xiàn)，鼓勵(lì)他們繼續(xù)努力。

布置作業(yè)：

根據(jù)本節(jié)課學(xué)習(xí)的原子核內(nèi)容，布置適量的課后作業(yè)，鞏固學(xué)習(xí)效果。

提醒學(xué)生注意作業(yè)要求和時(shí)間安排，確保作業(yè)質(zhì)量。拓展與延伸1.提供與本節(jié)課內(nèi)容相關(guān)的拓展閱讀材料：

-《原子核物理學(xué)史》：介紹原子核物理學(xué)的發(fā)展過程，包括著名物理學(xué)家的貢獻(xiàn)和重要實(shí)驗(yàn)。

-《核能與和平》：探討核能的利用和核能對(duì)人類社會(huì)的影響，包括核電站的工作原理和核能的未來發(fā)展。

-《放射性現(xiàn)象探索》：深入研究放射性物質(zhì)的性質(zhì)和應(yīng)用，包括放射性同位素的發(fā)現(xiàn)和放射性在醫(yī)學(xué)和工業(yè)中的應(yīng)用。

2.鼓勵(lì)學(xué)生進(jìn)行課后自主學(xué)習(xí)和探究：

-學(xué)生可以深入研究原子核物理學(xué)家的生平事跡和重要貢獻(xiàn)，了解原子核物理學(xué)的發(fā)展歷程。

-學(xué)生可以參觀核電站或相關(guān)科研機(jī)構(gòu)，親身感受核能的利用和核技術(shù)在實(shí)際生活中的應(yīng)用。

-學(xué)生可以進(jìn)行放射性實(shí)驗(yàn)，探究放射性物質(zhì)的性質(zhì)和放射性現(xiàn)象的原理。

-學(xué)生可以關(guān)注國(guó)內(nèi)外核能發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，了解核能技術(shù)的進(jìn)步和核能政策的變動(dòng)。

-學(xué)生可以參與相關(guān)的科學(xué)競(jìng)賽或研究項(xiàng)目，提高自己的科學(xué)研究能力和實(shí)踐技能。典型例題講解七、典型例題講解

例題1：

題目：請(qǐng)解釋原子核的衰變過程，并描述衰變產(chǎn)物。

解答：

原子核的衰變是指原子核自發(fā)地發(fā)生變化，釋放出粒子或電磁輻射的過程。衰變過程包括放射性衰變和β衰變兩種類型。

放射性衰變是指原子核放出α粒子或β粒子，轉(zhuǎn)變成另一個(gè)元素的原子核。例如，鈾-235經(jīng)過放射性衰變變?yōu)門horium-231和氦-4。

β衰變是指原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子和一個(gè)電子，電子被釋放出來，形成β粒子。例如，碳-14經(jīng)過β衰變變?yōu)榈?14。

衰變產(chǎn)物是指原子核衰變后形成的新的原子核。例如，鈾-235衰變后產(chǎn)生Thorium-231和氦-4，碳-14衰變后產(chǎn)生氮-14。

例題2：

題目：請(qǐng)解釋核裂變反應(yīng)的過程，并描述裂變產(chǎn)物。

解答：

核裂變是指重核分裂成兩個(gè)或多個(gè)較輕的核的過程，同時(shí)釋放出大量能量。核裂變反應(yīng)通常需要中子的撞擊來啟動(dòng)。

核裂變反應(yīng)的過程包括：

1.中子撞擊：一個(gè)中子撞擊重核，如鈾-235或钚-239。

2.吸收中子：重核吸收中子后變得不穩(wěn)定，發(fā)生裂變。

3.裂變：重核分裂成兩個(gè)較輕的核，同時(shí)釋放出中子和能量。

4.鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：釋放的中子繼續(xù)撞擊其他重核，引發(fā)更多的裂變反應(yīng)，形成連鎖反應(yīng)。

裂變產(chǎn)物是指核裂變后形成的新的原子核。例如，鈾-235裂變后產(chǎn)生鉀-40、barium-141、strontium-90和中子，钚-239裂變后產(chǎn)生鍶-95、xenon-140、cesium-137和中子。

例題3：

題目：請(qǐng)解釋半衰期的概念，并給出一個(gè)實(shí)例。

解答：

半衰期是指放射性物質(zhì)衰變到其原有數(shù)量的一半所需的時(shí)間。半衰期是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律，適用于大量放射性原子核。

實(shí)例：碳-14是一種放射性同位素，其半衰期約為5730年。這意味著在5730年內(nèi)，碳-14的數(shù)量會(huì)減少到原來的一半。在考古學(xué)中，碳-14測(cè)年法就是利用碳-14的半衰期來估算有機(jī)物的年齡。

例題4：

題目：請(qǐng)解釋核電站的工作原理，并描述核能轉(zhuǎn)化的過程。

解答：

核電站利用核裂變反應(yīng)來產(chǎn)生能量，工作原理如下：

1.核裂變：在核反應(yīng)堆中，重核如鈾-235或钚-239吸收中子后發(fā)生裂變，釋放出大量能量。

2.能量轉(zhuǎn)化：裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為熱能，加熱反應(yīng)堆中的冷卻劑（如水）。

3.蒸汽生成：冷卻劑吸收熱量后轉(zhuǎn)化為蒸汽。

4.發(fā)電：蒸汽推動(dòng)渦輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，渦輪機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電能。

5.冷凝回路：蒸汽在冷凝器中冷凝成水，水再次回到反應(yīng)堆中循環(huán)使用。

核能轉(zhuǎn)化的過程涉及到核裂變產(chǎn)生的能量如何被轉(zhuǎn)化為電能，以及在這個(gè)過程中如何有效地利用和控制核能。

例題5：

題目：請(qǐng)解釋核能的優(yōu)缺點(diǎn)，并給出至少兩個(gè)實(shí)例。

解答：

核能作為一種可再生能源，具有以下優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：

1.高能量密度：核能釋放的能量遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的化石燃料，能夠滿足大量的能源需求。

2.環(huán)境影響?。汉四馨l(fā)電過程中不產(chǎn)生二氧化碳等溫室氣體，對(duì)環(huán)境的污染較小。

缺點(diǎn)：

1.核輻射風(fēng)險(xiǎn)：核能設(shè)施存在放射性物質(zhì)的泄漏和核事故的風(fēng)險(xiǎn)，如福島核泄漏事件。

2.核廢料處理：核能產(chǎn)生的廢料具有長(zhǎng)期放射性，需要安全、可靠的廢料處理和儲(chǔ)存方法。

實(shí)例：

1.切爾諾貝利核事故：1986年，蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站發(fā)生嚴(yán)重的核事故，導(dǎo)致大量放射性物質(zhì)泄漏，對(duì)周邊環(huán)境和人體健康造成了嚴(yán)重影響。

2.福島核泄漏事件：2011年，日本福島第一核電站遭受地震和海嘯襲擊，引發(fā)核泄漏事故，對(duì)周邊地區(qū)造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染和健康風(fēng)險(xiǎn)。教學(xué)反思在教授原子核這一章節(jié)時(shí)，我采用了講解、實(shí)驗(yàn)和互動(dòng)探究的教學(xué)方法，旨在幫助學(xué)生理解原子核的基本概念、結(jié)構(gòu)和衰變裂變過程。然而，在教學(xué)過程中，我發(fā)現(xiàn)存在一些問題和不足之處，需要進(jìn)行反思和改進(jìn)。

首先，我在講解原子核的基本概念時(shí)，雖然嘗試用實(shí)例來幫助學(xué)生理解，但對(duì)于一些較難的概念，如質(zhì)子、中子、夸克等，學(xué)生仍然感到難以理解。在今后的教學(xué)中，我需要采用更多的直觀教學(xué)工具，如模型、圖片和動(dòng)畫，來幫助學(xué)生更好地理解和掌握這些概念。

其次，在實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對(duì)于實(shí)驗(yàn)操作和觀察現(xiàn)象存在一定的困難。這可能是因?yàn)閷?shí)驗(yàn)前缺乏充分的準(zhǔn)備和指導(dǎo)。在今后的教學(xué)中，我需要提前為學(xué)生提供實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書，確保他們能夠正確地操作實(shí)驗(yàn)儀器，觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

此外，在課堂互動(dòng)環(huán)節(jié)，我發(fā)現(xiàn)部分學(xué)生對(duì)于提出問題和參與討論缺乏積極性。這可能是因?yàn)樗麄儗?duì)于原子核的概念和原理還不夠熟悉，或者是因?yàn)樗麄儞?dān)心在同學(xué)面前出錯(cuò)。在今后的教學(xué)中，我需要更加關(guān)注學(xué)生的個(gè)體差異，鼓勵(lì)他們積極參與課堂討論，并提供適