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【核心素养】5.3核力与结合能教案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

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课时：计划1课时

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一、教材分析

【核心素养】5.3核力与结合能教案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册，本节课主要讲解原子核内部的核力及其性质，以及原子核的结合能概念。内容与课本紧密关联，旨在帮助学生理解原子核的稳定性及其与核力的关系，掌握结合能的计算方法。通过实际例题分析，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力，符合高二学生的知识深度和教学实际需求。

二、核心素养目标

1.理解核力与结合能的基本概念，培养物理观念。

2.通过核力与结合能的计算，提高科学思维能力。

3.探索原子核稳定性与核力的关系，发展科学探究能力。

4.运用核力与结合能知识解决实际问题，提升应用实践能力。

三、学习者分析

1.学生已经掌握了原子结构的基本知识，了解原子核由质子和中子组成，以及质子和中子之间存在相互作用力。

2.学生对探索微观世界的奥秘具有浓厚兴趣，具备一定的逻辑思维能力和数学计算能力，喜欢通过实验和计算来验证物理规律。学习风格上，学生更倾向于通过实例分析和问题解决来深入理解物理概念。

3.学生可能遇到的困难和挑战包括：对核力的抽象概念理解不足，难以把握其与结合能的关系；在解决核力与结合能相关的计算题时，可能会因为公式记忆不牢或理解不深而出现错误；此外，学生可能对核力在自然界中的应用缺乏直观感受，需要通过实际例子来强化理解。

四、教学方法与策略

1.采用讲授与讨论相结合的方式，先介绍核力与结合能的基本概念，然后引导学生进行小组讨论，分享对概念的理解和应用。

2.设计核力与结合能的实验模拟活动，让学生通过动手操作来感受原子核的稳定性，以及结合能的计算过程。

3.利用多媒体展示核力在实际应用中的案例，如核能发电、核武器等，增强学生的直观感受和兴趣。同时，使用PPT和教学动画辅助教学，帮助学生更好地理解抽象概念。

五、教学过程

1.导入（约5分钟）

-激发兴趣：以“如果你拥有一颗微型原子弹，你会用它来做什么？”的问题引入，激发学生对核力的好奇心。

-回顾旧知：简要回顾原子结构，质子、中子的性质，以及它们之间的相互作用力。

2.新课呈现（约30分钟）

-讲解新知：详细介绍核力的概念，包括强相互作用力、电磁力和弱相互作用力的区别，以及核力的短程性质。

-举例说明：通过原子核的稳定性例子，如铁-56是最稳定的原子核，解释结合能的概念。

-互动探究：分组讨论，分析不同原子核的结合能大小与其稳定性的关系，并尝试计算一些简单原子核的结合能。

3.巩固练习（约20分钟）

-学生活动：发放练习题，让学生独立完成核力与结合能的计算题，巩固所学知识。

-教师指导：在学生练习过程中，巡回指导，解答学生的疑问，帮助学生正确理解公式和计算过程。

4.应用拓展（约15分钟）

-应用分析：探讨核力与结合能在实际中的应用，如核能发电的原理，核武器的威力等。

-拓展思考：引导学生思考核能在未来能源发展中的作用和可能面临的挑战。

5.总结反馈（约10分钟）

-总结要点：教师总结本节课的核心内容，强调核力与结合能的重要性。

-反馈评价：收集学生的反馈，评价学生对知识点的掌握情况，为下节课做好准备。

六、知识点梳理

1.核力的基本概念

-强相互作用力：原子核内部质子和中子之间的吸引力。

-核力的短程性质：作用范围仅在约10^-15米内有效。

2.结合能的概念

-定义：将原子核分解成单个质子和中子所需的能量。

-结合能大小与原子核稳定性之间的关系。

3.结合能的计算

-质量亏损：原子核质量与组成原子核的质子和中子质量之和的差值。

-结合能计算公式：E=Δmc^2，其中Δm为质量亏损，c为光速。

4.比结合能的概念

-定义：每个核子（质子或中子）对应的结合能。

-比结合能与原子核稳定性的关系。

5.原子核的稳定性

-铁元素附近的原子核具有最高的结合能，因此相对稳定。

-轻核和重核的稳定性较差，易发生放射性衰变。

6.核力的电荷依赖性

-核力与电荷的关系：核力在相同电荷的核子间最强，异性电荷的核子间次之，同性电荷的核子间最弱。

7.核力的作用机制

-介子交换模型：核力通过介子（如π介子）的交换产生。

8.核力与电磁力的比较

-强相互作用力远大于电磁力，但作用范围较短。

-电磁力在原子核尺度上基本可以忽略不计。

9.核力在自然界中的应用

-核能发电：利用核裂变或核聚变释放能量。

-核武器：利用核裂变或核聚变产生巨大能量。

10.核力的未来研究方向

-深入研究核力的起源和性质。

-探索