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教學(xué)目標(biāo)

1.讓學(xué)生知道什么是原子核的人工轉(zhuǎn)變，什么是核反應(yīng)，如何用核反應(yīng)方程表示核反應(yīng)。

2.知道質(zhì)量虧損的概念并會(huì)計(jì)算。理解愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程的物理意義，并能計(jì)算核。

3.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。

4.通過(guò)學(xué)習(xí)，讓學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)家進(jìn)行探索實(shí)驗(yàn)、抽象概括、推理判斷的基本方法。

5.培養(yǎng)學(xué)生尊重客觀、熱愛(ài)科學(xué)的精神。

6.使學(xué)生樹(shù)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(jiàn)的作用的觀點(diǎn)。

教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)分析

核反應(yīng)方程是本節(jié)課的一個(gè)重點(diǎn)，教師要引導(dǎo)學(xué)生按照質(zhì)量數(shù)守恒和電荷數(shù)守恒的規(guī)律以及有關(guān)原子核與粒子的書(shū)寫規(guī)則正確的寫出核反應(yīng)方程。在這個(gè)知識(shí)點(diǎn)的教學(xué)中，應(yīng)當(dāng)引導(dǎo)學(xué)生感受查德威克是怎樣發(fā)現(xiàn)中子的。質(zhì)能方程是本節(jié)課的第二個(gè)重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。教師可以讓學(xué)生了解質(zhì)量虧損的概念與計(jì)算方法，然后討論質(zhì)能方程的物理意義，教師對(duì)此應(yīng)當(dāng)作出正確的解釋，幫助學(xué)生認(rèn)識(shí)質(zhì)能方程蘊(yùn)含的物理思想，并通過(guò)閱讀與訓(xùn)練，指導(dǎo)學(xué)生掌握計(jì)算核能的基本方法。其中物理單位也屬于一個(gè)相對(duì)難點(diǎn)，應(yīng)讓學(xué)生記住、會(huì)用。

課時(shí)安排

1課時(shí)

課前準(zhǔn)備

教師：制作如下幻燈片：

①盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的實(shí)驗(yàn)裝置圖及操作過(guò)程文字說(shuō)明。

②查德威克發(fā)現(xiàn)中子的示意圖。

③核反應(yīng)方程N(yùn)+He→O+HBe+He→C+n

④思考討論題組<一>、<二>。

⑤質(zhì)能聯(lián)系方程

⑥核電站照片與數(shù)據(jù)。

⑦課堂練習(xí)題<一>、<二>。

⑧課堂小結(jié)。

學(xué)生：閱讀有關(guān)核能方面的科普書(shū)籍，上網(wǎng)查詢或下載一些有關(guān)核反應(yīng)、核研究、核能的開(kāi)發(fā)與利用的資料。

教具

教具：實(shí)物投影儀，多媒體課件。

教學(xué)過(guò)程

○問(wèn)題情景呈現(xiàn)，導(dǎo)入新課

師：播放投影1：大亞灣核電站外觀圖及核反應(yīng)堆；數(shù)據(jù)：1kg鈾235燃燒釋放出的原子核能相當(dāng)于2500噸優(yōu)質(zhì)煤燃燒時(shí)放出的熱量，只需幾千克鈾235就足夠上海市24小時(shí)的耗能供應(yīng)。

播放投影2：盧瑟福在1919年，首先發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的實(shí)驗(yàn)裝置圖，第一次實(shí)現(xiàn)了原子核的人工轉(zhuǎn)變。在原子核的轉(zhuǎn)變中，遵守哪些規(guī)律？如此巨大的核能是從哪里來(lái)的呢？這是我們?cè)诒竟?jié)課將要學(xué)習(xí)和探究的新問(wèn)題。

師：播放課題名稱：五、核反應(yīng)核能

○新課教學(xué)

師：請(qǐng)同學(xué)們閱讀教材，然后回答以下問(wèn)題。

師：板書(shū)〈一〉核反應(yīng)，投影簡(jiǎn)答題組〈一〉

⑴什么是原子核的人工轉(zhuǎn)變？

⑵什么是核反應(yīng)？為什么說(shuō)原子核的人工轉(zhuǎn)變是核反應(yīng)的一種？你還知道哪些核反應(yīng)？

⑶如何用核反應(yīng)方程表示核反應(yīng)過(guò)程？在核反應(yīng)中遵循哪些規(guī)律？

⑷試背寫出盧瑟福發(fā)現(xiàn)質(zhì)子的核反應(yīng)方程，查德威克發(fā)現(xiàn)中子的核反應(yīng)方程。

⑸試比較說(shuō)明核反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)區(qū)別。

生：閱讀有關(guān)內(nèi)容后，先獨(dú)立思考，然后抽查學(xué)生回答問(wèn)題，互相評(píng)價(jià)，教師傾聽(tīng)。點(diǎn)拔強(qiáng)調(diào)如下：

核反應(yīng)是一種客觀變化。它遵守電荷數(shù)與質(zhì)量數(shù)守恒兩條規(guī)律。核反應(yīng)方程是對(duì)核反應(yīng)過(guò)程的抽象表達(dá)。核反應(yīng)是原子核的變化，結(jié)果是產(chǎn)生了新的元素，“點(diǎn)石問(wèn)金”的夢(mèng)想在核反應(yīng)中得以實(shí)現(xiàn)；而化學(xué)反應(yīng)且是原子的重組，原子外層電子的得失，結(jié)果是生成了新的分子，并無(wú)新元素的產(chǎn)生。

師；投影練習(xí)題組<二>。請(qǐng)同學(xué)們指出下列核反應(yīng)方程的真?zhèn)?，錯(cuò)誤的加以糾正。

A.N+α→O+質(zhì)子

B.C+He→O+H

C.Be+He→C+γ（光子）

D.H+n→H+γ（光子）

學(xué)生觀察，相互討論，指出真?zhèn)渭板e(cuò)誤所在。同時(shí)，請(qǐng)四位不同能力的學(xué)生上講臺(tái)改正并講述理由。

師：質(zhì)量數(shù)和電荷數(shù)守恒是判斷核反應(yīng)方程正確與否的必要條件。但是，人們是否可以用這兩個(gè)條件來(lái)編寫核反應(yīng)方程呢？如果不可以的話，應(yīng)該采用什么辦法來(lái)確定核反應(yīng)的產(chǎn)物，檢驗(yàn)核反應(yīng)的真?zhèn)文兀肯旅嫖覀円黄痼w驗(yàn)查德威克（英）在1832年是如何發(fā)現(xiàn)并確定“中子”的。（學(xué)生激起懸念，試目以待。）

師：投影幻燈片——中子是怎樣發(fā)現(xiàn)的？

天然放射性元素Po放出α粒子，轟擊鈹（Be）原子核時(shí)，發(fā)出了一種未知射線，這種未知射線可以從石蠟（含碳）中打出質(zhì)子（H）。那么我們?nèi)绾未_定這種未知射線的本質(zhì)特征呢？即確定它是否帶電？如果帶電的話，帶的是正電還是負(fù)電？電荷數(shù)如何？質(zhì)量數(shù)如何？

學(xué)生分組討論，提出初步的設(shè)想及根據(jù)，然后全班同學(xué)共同交流和比較，形成一個(gè)或幾個(gè)科學(xué)而又可行的方案。最后，教師評(píng)價(jià)，肯定、鼓勵(lì)同學(xué)們表現(xiàn)出的熱情和智慧。對(duì)不足之處加以引導(dǎo)、點(diǎn)撥、糾正。

教師歸納同學(xué)的設(shè)計(jì)并板書(shū)如下內(nèi)容：

這種未知射線：

①在空氣中的速度小于光速c的1/10不是光子；

②在電場(chǎng)或磁場(chǎng)中不會(huì)偏轉(zhuǎn)不帶電；

③與碳核和氫核（或其它核）發(fā)生彈性正碰，一定符合動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律。

最終結(jié)論：未知射線是質(zhì)量近似等于質(zhì)子質(zhì)量但不帶電的基本粒子——“中子”。

剛才我們研究了核反應(yīng)中生成新元素和粒子的確定方法及表達(dá)形式，下面，我們從能量的角度來(lái)分析核反應(yīng)現(xiàn)象。教師板書(shū)：

<二>核能的釋放及計(jì)算

師：朗讀教材，板書(shū)：

1.核能——核反應(yīng)中釋放的能量。核能是從哪里來(lái)的？

學(xué)生閱讀教材后，獨(dú)立思考上述問(wèn)題，教師傾聽(tīng)、詢問(wèn)、了解學(xué)生提出的各種疑問(wèn)，然后啟發(fā)講解，投影如下內(nèi)容：

愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程：E=mc2中，E表示物體的能量，m表示物體的質(zhì)量，c表示真空中的光速。

①物體具有的能量與它的質(zhì)量成正比，物體的能量增大了，質(zhì)量也增大；能量減小了，質(zhì)量也減小。

②任何質(zhì)量為m的物體都具有大小相當(dāng)于mc2的能量。由于c2非常大（9×1016m2/s2），所以對(duì)質(zhì)量很小的物體所包含（或具有）的能量是非常巨大的。對(duì)此，愛(ài)因斯坦說(shuō)過(guò)：“把任何慣性質(zhì)量理解為能量的一種貯藏，看來(lái)要自然得多?！彼再|(zhì)量于能量實(shí)質(zhì)上是相象的，它們只不過(guò)是同一事物的不同表示。

③在國(guó)際單位制中，E、m、c的單位分別取J、kg和m/s。

④由E=mc2得△E=△m•c2，其蘊(yùn)含著怎樣的意義？△m表示物體的質(zhì)量虧損，△E表示與△m相當(dāng)?shù)哪芰俊Ｈ绻矬w的能量減小了△E，即向外釋放△E的能量，它的質(zhì)量就會(huì)虧損△m=。理論和實(shí)驗(yàn)都表明，只有在核反應(yīng)中，才可能發(fā)生質(zhì)量虧損，因而伴隨著巨大的能量向外輻射。例如，在中子和質(zhì)子結(jié)合成氘核的過(guò)程中，由于發(fā)生了質(zhì)量虧損，從而釋放出了2.2MeV的核能。

生：仔細(xì)閱讀教材及旁批內(nèi)容。師生共同歸納計(jì)算核能的思路和步驟。

教師板書(shū)如下內(nèi)容：

2.核能的計(jì)算步驟：

首先，寫出正確的核反應(yīng)方程。

其次，計(jì)算核反應(yīng)前后的質(zhì)量虧損△m。

然后，根據(jù)質(zhì)能方程△E=△m•c2，計(jì)算核能。

注意的幾個(gè)問(wèn)題：

①記住以下單位換算關(guān)系

1MeV=106eV

1eV=1.6022×10-19J

1u（原子質(zhì)量單位）=1.6606×10-27kg

②1u相當(dāng)于9351.5MeV的能量（自己證明），這是計(jì)算核能經(jīng)常用導(dǎo)的關(guān)系。

③如果在某些核反應(yīng)中，物體的能量增加了，說(shuō)明核反應(yīng)中物體的質(zhì)量不是虧損，而是增加了。例如，把氘核分解成獨(dú)立的中子和質(zhì)子時(shí)，應(yīng)從外界吸收2.2MeV的能量。即2.2MeV+H→n+H

④△m實(shí)際是物體靜止質(zhì)量的虧損。在相對(duì)論中，當(dāng)物體的運(yùn)動(dòng)速度接近光速時(shí)，物體的質(zhì)量，將隨著速度的變化而變化（增大了）。

【教學(xué)設(shè)計(jì)說(shuō)明】

本節(jié)的內(nèi)容比較抽象，核能及質(zhì)量虧損的計(jì)算繁、難。但是，教學(xué)大綱要求較高，應(yīng)予重視。在教學(xué)設(shè)計(jì)上真正體現(xiàn)以學(xué)生發(fā)展為主的教育理念。本節(jié)內(nèi)容屬于本章的中心內(nèi)容，承上啟下，地位重要。既要重視基本概念、規(guī)律的指導(dǎo)學(xué)習(xí)，又要通過(guò)中子發(fā)現(xiàn)等重要實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的探究意識(shí)和人文精神。采用“問(wèn)題驅(qū)動(dòng)與探究”的模式可以實(shí)現(xiàn)較為滿意的效果。

質(zhì)能方程不僅適用于原子核的人工轉(zhuǎn)變，還適用于衰變、裂變、聚變。

另外，在無(wú)光子輻射的情況下，核反應(yīng)中釋放的核能轉(zhuǎn)化為生成的新核和粒子的動(dòng)能，因而可利用動(dòng)量守恒和能量守恒定律來(lái)計(jì)算核能。