高中二年級(jí)下學(xué)期物理《結(jié)合能》教學(xué)設(shè)計(jì)

《結(jié)合能》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教材分析本節(jié)內(nèi)容是在學(xué)生已經(jīng)掌握了原子核結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，探究是什么使得質(zhì)子和中子可以有機(jī)地組成一個(gè)穩(wěn)定的整體。同時(shí)對(duì)核能的產(chǎn)生進(jìn)行了探討，介紹了愛因斯坦的質(zhì)能方程，為后面學(xué)習(xí)核裂變和核聚變做出了鋪墊。在這一部分，充分體現(xiàn)了大膽“猜想”在研究中的作用，結(jié)合能是從能的角度認(rèn)識(shí)原子核。二、學(xué)情分析學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了庫侖力，知道同種電荷之間相互排斥，但是質(zhì)子帶正電，是如何緊密結(jié)合在一起的。已經(jīng)從力的角度和能的角度認(rèn)識(shí)原子核，如何從能的角度認(rèn)識(shí)原子核也是學(xué)生比較想知道的。同時(shí)這一部分的學(xué)習(xí)，為后續(xù)的裂變和聚變學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。三、教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)=1\*GB3①物理觀念：了解結(jié)合能、比結(jié)合能和質(zhì)量虧損的基本觀念和相關(guān)實(shí)驗(yàn)。=2\*GB3②科學(xué)思維：掌握比結(jié)合能和質(zhì)量虧損，能用質(zhì)能方程進(jìn)行計(jì)算，提高分析、解決問題的能力。=3\*GB3③科學(xué)探究：通過教材上的科學(xué)推理，掌握其實(shí)質(zhì)，培養(yǎng)科學(xué)推理的能力。=4\*GB3④科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：學(xué)習(xí)科學(xué)家們嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，堅(jiān)持實(shí)事求是，培養(yǎng)學(xué)習(xí)、探索科學(xué)的興趣和責(zé)任。教學(xué)重難點(diǎn)【教學(xué)重點(diǎn)】掌握比結(jié)合能和質(zhì)量虧損，能用質(zhì)能方程進(jìn)行計(jì)算，提高分析、解決問題的能力。【教學(xué)難點(diǎn)】掌握比結(jié)合能和質(zhì)量虧損，能用質(zhì)能方程進(jìn)行計(jì)算，提高分析、解決問題的能力。五、教學(xué)過程1、問題引入1945年7月16日，第一顆原子彈在新墨西哥州的荒漠上爆炸成功，其爆炸力相當(dāng)于1.8萬噸TNT炸藥。爆炸時(shí)安放原子彈的鋼塔全部熔化，在半徑400m的范圍內(nèi)，沙石都被燒成黃綠色的玻璃狀物質(zhì)，半徑1600m范圍內(nèi)所有動(dòng)植物全部死亡。巨大的核能是從哪里來的?結(jié)合能（1）宏觀模型：相距很遠(yuǎn)的兩個(gè)物體，由于萬有引力而相互接近，運(yùn)動(dòng)速度越來越大，引力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能最后撞在一起，動(dòng)能變成它們的內(nèi)能散失掉了。兩個(gè)物體為了結(jié)合而付出了代價(jià)——失去了一些能量，如果要把它們分開，還要重新賦予它們這份能量。要將原子核拆散成單個(gè)核子，也一定需要的能量。（2）微觀模型：原子核是核子憑借核力結(jié)合在一起構(gòu)成的，要把它們分開，也需要能量，這就是原子核的結(jié)合能。思考：將一個(gè)質(zhì)子和中子結(jié)合在一起，會(huì)產(chǎn)生什么現(xiàn)象？若要把它們分開，需要什么條件？將原子核拆分成單個(gè)核子需要吸收的能量；將單個(gè)核子結(jié)合成原子核所要放出的能量。思考：如何理解結(jié)合能？當(dāng)核子結(jié)合成原子核時(shí)要放出一定能量；原子核分解成核子時(shí)，要吸收同樣的能量。這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能。結(jié)合能并不是由于核子結(jié)合成原子核而具有的能量，而是為把核子分開而需要的能量。思考：結(jié)合能的大小與什么因素有關(guān)？與組成原子核的核子數(shù)有關(guān)，組成原子核的核子數(shù)越多，結(jié)合能越大。思考：結(jié)合能的大小能不能反映原子核的穩(wěn)定程度？如何才能反映原子核的穩(wěn)定程度呢？比結(jié)合能（1）比結(jié)合能：原子核的結(jié)合能與核子數(shù)之比稱為比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能。（2）理解：核子結(jié)合成原子核時(shí)，平均每個(gè)核子所釋放的能量，它也等于把原子核拆散成每個(gè)核子時(shí)，外界提供給每個(gè)核子的平均能量。（3）意義：其大小反映了原子核的穩(wěn)定程度。比結(jié)合能越大，把同樣數(shù)量的核子分開所需要的能量越大，說明原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。質(zhì)量虧損（1）愛因斯坦的質(zhì)能方程：E=mc2（2）質(zhì)量虧損：原子核的質(zhì)量小于組成它的核子的質(zhì)量之和，這個(gè)現(xiàn)象叫質(zhì)量虧損。（3）核子在結(jié)合成原子核時(shí)出現(xiàn)的質(zhì)量虧損Δm，正表明他們?cè)谙嗷ソY(jié)合過程中放出了能量ΔE=Δmc2。（4）有關(guān)問題的理解和注意事項(xiàng)=1\*GB3①核反應(yīng)過程中：核子結(jié)合成原子核時(shí)，新核質(zhì)量小于核子的質(zhì)量（質(zhì)量虧損），同時(shí)以光子形式釋放核能；原子核分解為核子時(shí)，需要吸收一定能量，核子的總質(zhì)量大于原子核的質(zhì)量。=2\*GB3②核反應(yīng)過程中，質(zhì)量虧損時(shí)，核子個(gè)數(shù)不虧損（即質(zhì)量數(shù)守恒），可理解為組成原子核后，核內(nèi)每個(gè)核子仿佛“瘦了”一些。=3\*GB3③質(zhì)量虧損并非質(zhì)量消失，而是減少的質(zhì)量Δm以能量形式輻射（動(dòng)質(zhì)量）。因此質(zhì)量守恒定律不被破壞。5、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。不同原子核的比結(jié)合能是不同的，圖中是按照實(shí)際測(cè)量結(jié)果畫的圖線?？梢钥闯觯褐械却笮〉暮说谋冉Y(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。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。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。6、研究表明，原子核質(zhì)量雖然隨原子序數(shù)Z的增大而增大，但兩者之間不成正比。人們發(fā)現(xiàn)，核子的平均質(zhì)量與原子序數(shù)的關(guān)系如右圖所示：因此，中等大小的核核子的平均質(zhì)量最小。從上面兩幅圖，我們可以得到怎樣的啟示呢？核能釋放的途徑有哪些呢？比結(jié)合能越大的原子核，核子的平均質(zhì)量越小，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固，原子核越穩(wěn)定。把較重的核（A）分裂成中等大小的核（B、C），或者把較小的核（D、E）聚合成中等大小的核（F），核子的比結(jié)合能都會(huì)增加，即：核子將會(huì)發(fā)生新的質(zhì)量虧損，伴隨核能的釋放?！菊n堂練習(xí)】1．下列說法中，正確的是（）A．愛因斯坦質(zhì)能方程反映了物體的質(zhì)量就是能量，它們之間可以相互轉(zhuǎn)化B．由E＝