怎样进行“质量亏损和智能方程”的教学

怎样进行“质量亏损和质能方程”的教学高中物理“原子核”中的质量亏损和质能方程的内容较为重要，它是理解原子核核能释放的理论基础，在整个近代物理学中占有特殊的地位、怎样把这段知识内容教给高中学生，很值得我们认真研究.在叙述这部分内容时都只在介绍质量亏损的基础上将质能方程作为结论引出，不论证，不推导，只要求学生会应用质能方程解释并计算伴随核质量亏损而产生的核能释放问题.但实际教学中按书本的要求讲解，学生只能表面了解质量和能量间的数值关系，质量亏损的真正含义是搞不清的.分析实际教学出现的种种情况，我感到教好这段内容的关键是施教者应灵活地掌握好这部分知识内容的深度.高中不讲相对论，引伸内容太深会使学生思想产生混乱，但象课本过于表面化同样会使学生茫然不解.为此，笔者分析了教材所涉及的知识间的内在联系，照顾到高三学生已有的实际水平，对这段内容作了适当的扩充和调整，并将它作为独立的一节进行课堂教学，收到了较为满意的效果.实际课堂教学中我的做法是这样的：在引入“质量亏损和质能方程”课题后，让学生自学课本上的有关节次，随后就请学生思考以下两个问题：（1）在质能方程的增量ΔE=Δmc2中，ΔE、Δm的真正含义是什么？（2）核子结合组成原子核过程中有核质量亏损，有核能释放，它们间有何数量关系？它们间的数量关系是怎样体现物质不灭和能量守恒这两个自然界的客观规律的？一般说，学生在自学课本内容时不会遇到太大困难，全新的物理概念的注入及浅显的数学计算高三学生完全能全盘接收，但上述两个值得深思的问题他们却不易清楚地回答，由于新旧知识间的矛盾容易激发他们的思维，这时就需要教师利用最佳时机精讲好以下内容：E=mc2是爱因斯坦建立的狭义相对论的一个著名推论，我们可以将大同乘以c2，并略去高次项，可得很明显，上式第二项就是我们在经典力学中所熟悉的物体动能，将第一项解释为物体静止时的静能，mc2即为物体运动中的总能量.能量的概念扩充后，物体内部所贮藏的全部能量E和总质量m之间（2）由上式说明质量和能量都有静、动两种不同形态.上式就是质能关系式，它告诉我们：一个以速度v运动着的质量为m的物体，必须联系mc2的能量，物体的静质量m0联系物体的静止能m0c2，即E0.（3）解释实际应用中ΔE=Δmc2的真正含义.根据E=mc2可直接得其增量式ΔE=Δmc2，在某种核反应中，m0减少，即生成物的静质量较反应物减少，由ΔE0=Δm0c2，与这部分静质量联系的静止能相应成正比例地减少，但由E=E0+Ek，即整个反应系统能量守恒，系统动能必然增加.这就是核质量亏损必然伴随核能大量释放的原因.另一方面，静止质量虽然减少了，但由于动能增加，使得运动质量增加了，所以总的质量还是守恒的.我们还可以讨论一些简单的核反应前后的质量及能量关系，如质子和中子结合为氘核并放出光子的反应.接着就可以做好这堂课的总结，教师要向学生指出，核反应和物理变化、化学变化一样，在反应前后能量守恒、质量守恒，反应中，一种形式的能量可以转变为另一种形式的能量，一种形式的质量可以转变为另一种形式的质量，对应形式的能量和质量有着其固有的正比例数值关系，这就是