第五章 原子核 高考強(qiáng)化2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第三冊(cè)同步教學(xué)設(shè)計(jì)（人教版2019）

第五章原子核高考強(qiáng)化2023-2024學(xué)年新教材高中物理選擇性必修第三冊(cè)同步教學(xué)設(shè)計(jì)（人教版2019）授課內(nèi)容授課時(shí)數(shù)授課班級(jí)授課人數(shù)授課地點(diǎn)授課時(shí)間課程基本信息1.課程名稱：原子核

2.教學(xué)年級(jí)和班級(jí)：高中三年級(jí)

3.授課時(shí)間：2023-2024學(xué)年第一學(xué)期

4.教學(xué)時(shí)數(shù)：2課時(shí)

本課程設(shè)計(jì)依據(jù)人教版2019年高中物理選擇性必修第三冊(cè)教材，旨在通過(guò)對(duì)原子核章節(jié)的深入學(xué)習(xí)，幫助學(xué)生掌握原子核的基本概念、性質(zhì)及衰變規(guī)律，為高考物理備考打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課的核心素養(yǎng)目標(biāo)包括：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)物理概念和規(guī)律的深入理解能力，提升學(xué)生的科學(xué)思維能力，尤其是對(duì)原子核結(jié)構(gòu)及其衰變規(guī)律的科學(xué)探究能力；發(fā)展學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察和數(shù)據(jù)分析，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力和數(shù)據(jù)分析能力；以及提升學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與責(zé)任意識(shí)，使學(xué)生在了解原子核知識(shí)的同時(shí)，意識(shí)到科學(xué)研究的嚴(yán)謹(jǐn)性和社會(huì)責(zé)任感。重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：

1.原子核的基本組成及其性質(zhì)。

2.原子核的衰變類型及衰變規(guī)律。

3.原子核衰變過(guò)程中能量的釋放與吸收。

難點(diǎn)：

1.原子核衰變的內(nèi)在機(jī)制。

2.衰變過(guò)程中能量變化的計(jì)算。

解決辦法：

1.對(duì)于原子核的基本組成及其性質(zhì)，通過(guò)結(jié)合教材中的示意圖和實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生直觀理解原子核的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化原子序數(shù)、質(zhì)量數(shù)等基本概念。

2.利用動(dòng)畫或?qū)嵨锬Ｐ驼故驹雍怂プ冞^(guò)程，幫助學(xué)生形象理解衰變類型及規(guī)律，如α衰變、β衰變和γ衰變。

3.通過(guò)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)或分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，讓學(xué)生親自體驗(yàn)衰變過(guò)程中能量的釋放與吸收，從而加深對(duì)衰變內(nèi)在機(jī)制的理解。

4.對(duì)于能量變化的計(jì)算，通過(guò)講解例題和練習(xí)，讓學(xué)生掌握計(jì)算方法，并能夠熟練運(yùn)用到實(shí)際問(wèn)題中，突破計(jì)算難點(diǎn)。教學(xué)資源1.軟硬件資源：多媒體教學(xué)設(shè)備、互動(dòng)式電子白板、計(jì)算機(jī)。

2.課程平臺(tái)：學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)。

3.信息化資源：電子版教材、教學(xué)PPT、教學(xué)動(dòng)畫與視頻、在線物理實(shí)驗(yàn)室模擬軟件。

4.教學(xué)手段：小組討論、實(shí)驗(yàn)演示、問(wèn)題驅(qū)動(dòng)教學(xué)、實(shí)時(shí)反饋與評(píng)價(jià)系統(tǒng)。教學(xué)實(shí)施過(guò)程1.課前自主探索

教師活動(dòng)：

發(fā)布預(yù)習(xí)任務(wù)：通過(guò)學(xué)校教學(xué)管理系統(tǒng)發(fā)布預(yù)習(xí)資料，包括教材相關(guān)章節(jié)的電子版、預(yù)習(xí)指導(dǎo)視頻以及預(yù)習(xí)問(wèn)題清單。

設(shè)計(jì)預(yù)習(xí)問(wèn)題：設(shè)計(jì)問(wèn)題如“描述原子核的組成及不同類型的衰變”，“解釋?duì)了プ兒挺滤プ冞^(guò)程中的質(zhì)量數(shù)和原子序數(shù)變化”。

監(jiān)控預(yù)習(xí)進(jìn)度：通過(guò)平臺(tái)的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)功能監(jiān)控學(xué)生的預(yù)習(xí)進(jìn)度和完成情況。

學(xué)生活動(dòng)：

自主閱讀預(yù)習(xí)資料：學(xué)生根據(jù)預(yù)習(xí)任務(wù)要求，閱讀相關(guān)資料，記錄關(guān)鍵信息。

思考預(yù)習(xí)問(wèn)題：學(xué)生思考預(yù)習(xí)問(wèn)題，嘗試解答并記錄下不能解決的問(wèn)題。

提交預(yù)習(xí)成果：學(xué)生將預(yù)習(xí)筆記和問(wèn)題清單通過(guò)平臺(tái)提交給老師。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立完成預(yù)習(xí)任務(wù)，培養(yǎng)自學(xué)能力。

信息技術(shù)手段：利用教學(xué)管理系統(tǒng)和在線資源，實(shí)現(xiàn)資源共享和進(jìn)度監(jiān)控。

作用與目的：

幫助學(xué)生提前掌握基礎(chǔ)知識(shí)，為課堂深入學(xué)習(xí)做好準(zhǔn)備。

培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和科學(xué)探究精神。

2.課中強(qiáng)化技能

教師活動(dòng)：

導(dǎo)入新課：通過(guò)展示原子模型和相關(guān)歷史實(shí)驗(yàn)視頻，引發(fā)學(xué)生對(duì)原子核的興趣。

講解知識(shí)點(diǎn)：詳細(xì)講解原子核的組成、衰變類型及其能量變化等重難點(diǎn)知識(shí)。

組織課堂活動(dòng)：設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)?zāi)M和小組討論，如模擬原子核衰變實(shí)驗(yàn)，討論衰變過(guò)程中能量變化。

解答疑問(wèn)：及時(shí)回應(yīng)學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中提出的問(wèn)題。

學(xué)生活動(dòng)：

聽(tīng)講并思考：學(xué)生認(rèn)真聽(tīng)講，思考老師提出的問(wèn)題，積極參與課堂討論。

參與課堂活動(dòng)：學(xué)生參與實(shí)驗(yàn)?zāi)M，通過(guò)小組討論加深對(duì)原子核衰變的理解。

提問(wèn)與討論：學(xué)生在活動(dòng)中提出問(wèn)題，與同學(xué)和老師進(jìn)行討論。

教學(xué)方法/手段/資源：

講授法：詳細(xì)講解知識(shí)點(diǎn)，確保學(xué)生理解重難點(diǎn)。

實(shí)踐活動(dòng)法：通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M等實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生動(dòng)手操作，加深理解。

合作學(xué)習(xí)法：小組討論促進(jìn)學(xué)生合作交流，共同解決問(wèn)題。

作用與目的：

幫助學(xué)生深入理解原子核的基本概念和衰變規(guī)律。

通過(guò)合作學(xué)習(xí)，提高學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和交流溝通能力。

3.課后拓展應(yīng)用

教師活動(dòng)：

布置作業(yè)：根據(jù)課堂學(xué)習(xí)內(nèi)容，布置計(jì)算和概念應(yīng)用類作業(yè)，鞏固學(xué)生對(duì)原子核衰變規(guī)律的理解。

提供拓展資源：提供相關(guān)學(xué)術(shù)文章和在線課程鏈接，幫助學(xué)生更深入地了解原子核物理學(xué)。

反饋?zhàn)鳂I(yè)情況：及時(shí)批改作業(yè)，針對(duì)學(xué)生的錯(cuò)誤和不足提供個(gè)性化的反饋。

學(xué)生活動(dòng)：

完成作業(yè)：學(xué)生完成作業(yè)，通過(guò)計(jì)算和應(yīng)用題目鞏固知識(shí)點(diǎn)。

拓展學(xué)習(xí)：學(xué)生利用提供的資源進(jìn)行自主學(xué)習(xí)，拓寬知識(shí)面。

反思總結(jié)：學(xué)生總結(jié)學(xué)習(xí)過(guò)程中的收獲和不足，為下一步學(xué)習(xí)做準(zhǔn)備。

教學(xué)方法/手段/資源：

自主學(xué)習(xí)法：鼓勵(lì)學(xué)生自主完成作業(yè)和拓展學(xué)習(xí)，提升自學(xué)能力。

反思總結(jié)法：引導(dǎo)學(xué)生反思學(xué)習(xí)過(guò)程，培養(yǎng)自我監(jiān)控和自我提升的能力。

作用與目的：

通過(guò)自主學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的探究興趣和終身學(xué)習(xí)能力。知識(shí)點(diǎn)梳理1.原子核的組成

-原子核由質(zhì)子和中子組成，質(zhì)子帶正電，中子不帶電。

-質(zhì)子數(shù)決定了元素的種類，中子數(shù)可以不同，形成同位素。

-原子核的質(zhì)量數(shù)等于質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)之和。

2.原子核的穩(wěn)定性

-原子核的穩(wěn)定性與其質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)的比例有關(guān)。

-比結(jié)合能越大，原子核越穩(wěn)定。

-鐵元素在恒星中具有最高的比結(jié)合能，因此是恒星核聚變過(guò)程的最終產(chǎn)物。

3.原子核衰變

-自然界中大多數(shù)原子核是穩(wěn)定的，但有些原子核是不穩(wěn)定的，會(huì)發(fā)生衰變。

-衰變是原子核自發(fā)地轉(zhuǎn)變成另一種核的過(guò)程，同時(shí)伴隨著輻射。

-常見(jiàn)的衰變類型有α衰變、β衰變和γ衰變。

4.α衰變

-α衰變是原子核釋放出一個(gè)α粒子（由2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子組成）的過(guò)程。

-α衰變后，原子序數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4。

-例如，鈾-238經(jīng)過(guò)α衰變變成钚-234。

5.β衰變

-β衰變是原子核中的一個(gè)中子轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)質(zhì)子，同時(shí)釋放出一個(gè)電子（β粒子）和一個(gè)反中微子。

-β衰變后，原子序數(shù)增加1，質(zhì)量數(shù)不變。

-例如，碳-14經(jīng)過(guò)β衰變變成氮-14。

6.γ衰變

-γ衰變是原子核從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)釋放出γ射線的現(xiàn)象。

-γ衰變不改變?cè)有驍?shù)和質(zhì)量數(shù)，但釋放出的γ射線能量較高。

-例如，鈷-60經(jīng)過(guò)γ衰變釋放出γ射線。

7.衰變規(guī)律

-衰變過(guò)程遵循指數(shù)規(guī)律，即剩余核數(shù)隨時(shí)間指數(shù)減少。

-衰變常數(shù)λ是描述衰變速率的參數(shù)，半衰期T是原子核衰減到原來(lái)的一半所需的時(shí)間。

-半衰期與衰變常數(shù)的關(guān)系為T=ln(2)/λ。

8.放射性同位素的應(yīng)用

-放射性同位素在醫(yī)學(xué)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。

-在醫(yī)學(xué)中，放射性同位素可用于疾病診斷和治療。

-在工業(yè)中，放射性同位素可用于無(wú)損檢測(cè)和材料改性。

-在農(nóng)業(yè)中，放射性同位素可用于作物輻射育種和蟲(chóng)害控制。

9.核能

-核能是通過(guò)核反應(yīng)釋放出的能量，分為核裂變和核聚變兩種。

-核裂變是重核分裂成兩個(gè)輕核的過(guò)程，釋放出大量能量。

-核聚變是兩個(gè)輕核結(jié)合成一個(gè)重核的過(guò)程，也釋放出大量能量。

-核反應(yīng)方程遵循質(zhì)量守恒和電荷守恒原則。

10.核安全與輻射防護(hù)

-核設(shè)施需要嚴(yán)格的安全措施，以防止放射性物質(zhì)泄漏和輻射事故。

-輻射防護(hù)包括個(gè)人防護(hù)和環(huán)境防護(hù)，使用屏蔽材料和方法減少輻射暴露。

-輻射監(jiān)測(cè)和應(yīng)急響應(yīng)是核安全的重要組成部分。內(nèi)容邏輯關(guān)系①原子核的基本組成與性質(zhì)

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：原子核的組成（質(zhì)子、中子）、原子序數(shù)、質(zhì)量數(shù)、同位素。

-重點(diǎn)詞：質(zhì)子、中子、同位素、原子序數(shù)、質(zhì)量數(shù)。

②原子核的穩(wěn)定性與衰變

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：原子核的穩(wěn)定性、比結(jié)合能、衰變的類型（α衰變、β衰變、γ衰變）。

-重點(diǎn)詞：穩(wěn)定性、比結(jié)合能、α衰變、β衰變、γ衰變。

③衰變規(guī)律與核能

-重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)：衰變規(guī)律（指數(shù)衰減、半衰期）、核能（核裂變、核聚變）、核反應(yīng)方程。

-重點(diǎn)詞：衰變常數(shù)、半衰期、核裂變、核聚變、核反應(yīng)方程。

每個(gè)方面的內(nèi)容都是相互關(guān)聯(lián)的，原子核的基本組成與性質(zhì)是理解其穩(wěn)定性和衰變行為的基礎(chǔ)。原子核的穩(wěn)定性與衰變則是深入理解原子核行為的關(guān)鍵，涉及到了原子核內(nèi)部作用力和衰變過(guò)程中能量的釋放。最后，衰變規(guī)律與核能部分則將前面的知識(shí)點(diǎn)應(yīng)用于核能的釋放和利用，以及核反應(yīng)的基本原則，從而完成了從基礎(chǔ)理論到實(shí)際應(yīng)用的知識(shí)鏈條。重點(diǎn)題型整理題型一：計(jì)算題

題目：一個(gè)原子核經(jīng)過(guò)一次α衰變后，其原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)分別減少了多少？

答案：原子序數(shù)減少2，質(zhì)量數(shù)減少4。

題型二：填空題

題目：在β衰變過(guò)程中，原子核中的一個(gè)____轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)____，同時(shí)釋放出一個(gè)____和一個(gè)____。

答案：中子、質(zhì)子、電子（β粒子）、反中微子。

題型三：應(yīng)用題

題目：已知某放射性同位素的半衰期為10年，求100年后剩余的放射性同位素的質(zhì)量是原來(lái)的多少？

答案：剩余質(zhì)量為原來(lái)的(1/2)^(10/10)=1/2。

題型四：解答題

題目：簡(jiǎn)述γ衰變的特點(diǎn)及其在工業(yè)中的應(yīng)用。

答案：γ衰變是原子核從激發(fā)態(tài)回到基態(tài)時(shí)釋放出γ射線的現(xiàn)象。γ射線穿透力強(qiáng)，可用于工業(yè)中的無(wú)損檢測(cè)，如探測(cè)金屬內(nèi)部的裂紋和缺陷。

題型五：論述題

題目：試論述核裂變和核聚變的過(guò)程及其在能源領(lǐng)域的應(yīng)用。

答案：核裂變是重核分裂成兩個(gè)輕核的過(guò)程，釋放出大量能量，如原子彈和核電站。核聚變是兩個(gè)輕核結(jié)合成一個(gè)重核的過(guò)程，也釋放出大量能量，如太陽(yáng)和氫彈。核聚變被認(rèn)為是未來(lái)理想的清潔能源。

詳細(xì)補(bǔ)充和說(shuō)明：

1.計(jì)算題通常考察學(xué)生對(duì)衰變規(guī)律的理解，需要學(xué)生掌握衰變過(guò)程中原子序數(shù)和質(zhì)量數(shù)的變化規(guī)律。

2.填空題考察學(xué)生對(duì)衰變類型的認(rèn)識(shí)，要求學(xué)生記住不同衰變類型的產(chǎn)物。

3.應(yīng)用題涉及半衰期的概念，要求學(xué)生能夠運(yùn)用半衰期公式進(jìn)行計(jì)算，理解放射性衰變的指數(shù)規(guī)律。

4.解答題要求學(xué)生將理論知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，理解γ射線的特性及其在工業(yè)檢測(cè)中的作用。

5.論述題要求學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，對(duì)核裂變和核聚變的過(guò)程及其在能源領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行闡述。這些題型均旨在檢驗(yàn)學(xué)生對(duì)原子核章節(jié)核心知識(shí)點(diǎn)的理解和應(yīng)用能力。作業(yè)布置與反饋1.作業(yè)布置

(1)理論作業(yè)：

-完成課后習(xí)題，包括選擇題、填空題、簡(jiǎn)答題等，鞏固對(duì)原子核組成、衰變類型、衰變規(guī)律等知識(shí)點(diǎn)的理解。

-根據(jù)教材內(nèi)容，整理一份關(guān)于原子核衰變的筆記，包括衰變類型、衰變規(guī)律、衰變常數(shù)、半衰期等知識(shí)點(diǎn)，要求條理清晰、重點(diǎn)突出。

(2)實(shí)踐作業(yè)：

-觀看有關(guān)原子核衰變的科普視頻，并撰寫一篇觀后感，要求結(jié)合所學(xué)知識(shí)，對(duì)視頻中提到的現(xiàn)象進(jìn)行解釋和分析。

-利用在線物理實(shí)驗(yàn)室模擬軟件，模擬原子核衰變實(shí)驗(yàn)，記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，撰寫實(shí)驗(yàn)報(bào)告。

2.作業(yè)反饋

(1)理論作業(yè)反饋：

-及時(shí)批改學(xué)生的課后習(xí)題，針對(duì)錯(cuò)誤進(jìn)行詳細(xì)批注，指出錯(cuò)誤原因，并給出正確答案和解題思路。

-對(duì)學(xué)生的筆記進(jìn)行評(píng)價(jià)，肯定其優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)指出需要改進(jìn)的地方，如條理性、重點(diǎn)突出等。

(2)實(shí)踐作業(yè)反饋：

-及時(shí)批改學(xué)生的觀后感，對(duì)學(xué)生的觀點(diǎn)和分析進(jìn)行評(píng)價(jià)，指出需要改進(jìn)的地方，如觀點(diǎn)明確、分析深入等。

-對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行評(píng)價(jià)，重點(diǎn)關(guān)注實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、分析方法的合理性等方面，給出改進(jìn)建議。教學(xué)反思在教學(xué)過(guò)程中，我發(fā)現(xiàn)學(xué)生對(duì)原子核的基本概念和衰變規(guī)律的理解存在一定的困難。為了更好地幫助學(xué)生掌握這些知識(shí)，我嘗試了多種教學(xué)方法，并取得了一定的效果。

首先，我注重從學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)出發(fā)，通過(guò)結(jié)合教材中的示意圖和實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生直觀理解原子核的結(jié)構(gòu)。例如，在講解原子核的組成時(shí)，我利用多媒體課件展示了原子核的模型圖，讓學(xué)生清晰地看到質(zhì)子和中子的分布。同時(shí)，我還列舉了一些常見(jiàn)的同位素，幫助學(xué)生理解同位素的概念。通過(guò)這樣的教學(xué)方法，學(xué)生對(duì)原子核的基本概念有了更深入的理解。

其次，我注重培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維能力。在講解原子核衰變類型及衰變規(guī)律時(shí)，我設(shè)計(jì)了一些具有啟發(fā)性和探究性的問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生自主思考。例如，我提出問(wèn)題：“為什么有些原子核會(huì)發(fā)生衰變，而有些不會(huì)？”讓學(xué)生通過(guò)思考和分析，理解衰變的內(nèi)在機(jī)制。同時(shí)，我還鼓勵(lì)學(xué)生提出自己的疑問(wèn)和觀點(diǎn)，進(jìn)行討論和交流，培養(yǎng)他們的批判性思維能力。

此外，我還注重培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐創(chuàng)新能力。我設(shè)計(jì)了一些實(shí)驗(yàn)?zāi)M和實(shí)踐活動(dòng)，讓學(xué)生親自體驗(yàn)原子核衰變過(guò)程。例如，我利用在線物理實(shí)驗(yàn)室模擬軟件，讓學(xué)生模擬原子核衰變實(shí)驗(yàn)，觀察衰變過(guò)程中的能量變化和粒子釋放。通過(guò)這樣的實(shí)