第五章 原子核 高考强化2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册同步教学设计（人教版2019）

第五章原子核高考强化2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册同步教学设计（人教版2019）授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间课程基本信息1.课程名称：原子核

2.教学年级和班级：高中三年级

3.授课时间：2023-2024学年第一学期

4.教学时数：2课时

本课程设计依据人教版2019年高中物理选择性必修第三册教材，旨在通过对原子核章节的深入学习，帮助学生掌握原子核的基本概念、性质及衰变规律，为高考物理备考打下坚实基础。核心素养目标分析本节课的核心素养目标包括：培养学生对物理概念和规律的深入理解能力，提升学生的科学思维能力，尤其是对原子核结构及其衰变规律的科学探究能力；发展学生的实践创新能力，通过实验观察和数据分析，培养学生的实验操作能力和数据分析能力；以及提升学生的科学态度与责任意识，使学生在了解原子核知识的同时，意识到科学研究的严谨性和社会责任感。重点难点及解决办法重点：

1.原子核的基本组成及其性质。

2.原子核的衰变类型及衰变规律。

3.原子核衰变过程中能量的释放与吸收。

难点：

1.原子核衰变的内在机制。

2.衰变过程中能量变化的计算。

解决办法：

1.对于原子核的基本组成及其性质，通过结合教材中的示意图和实例，引导学生直观理解原子核的结构，强化原子序数、质量数等基本概念。

2.利用动画或实物模型展示原子核衰变过程，帮助学生形象理解衰变类型及规律，如α衰变、β衰变和γ衰变。

3.通过设计实验或分析实验数据，让学生亲自体验衰变过程中能量的释放与吸收，从而加深对衰变内在机制的理解。

4.对于能量变化的计算，通过讲解例题和练习，让学生掌握计算方法，并能够熟练运用到实际问题中，突破计算难点。教学资源1.软硬件资源：多媒体教学设备、互动式电子白板、计算机。

2.课程平台：学校教学管理系统、网络教学平台。

3.信息化资源：电子版教材、教学PPT、教学动画与视频、在线物理实验室模拟软件。

4.教学手段：小组讨论、实验演示、问题驱动教学、实时反馈与评价系统。教学实施过程1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：通过学校教学管理系统发布预习资料，包括教材相关章节的电子版、预习指导视频以及预习问题清单。

设计预习问题：设计问题如“描述原子核的组成及不同类型的衰变”，“解释α衰变和β衰变过程中的质量数和原子序数变化”。

监控预习进度：通过平台的数据统计功能监控学生的预习进度和完成情况。

学生活动：

自主阅读预习资料：学生根据预习任务要求，阅读相关资料，记录关键信息。

思考预习问题：学生思考预习问题，尝试解答并记录下不能解决的问题。

提交预习成果：学生将预习笔记和问题清单通过平台提交给老师。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：鼓励学生独立完成预习任务，培养自学能力。

信息技术手段：利用教学管理系统和在线资源，实现资源共享和进度监控。

作用与目的：

帮助学生提前掌握基础知识，为课堂深入学习做好准备。

培养学生的自主学习能力和科学探究精神。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：通过展示原子模型和相关历史实验视频，引发学生对原子核的兴趣。

讲解知识点：详细讲解原子核的组成、衰变类型及其能量变化等重难点知识。

组织课堂活动：设计实验模拟和小组讨论，如模拟原子核衰变实验，讨论衰变过程中能量变化。

解答疑问：及时回应学生在学习过程中提出的问题。

学生活动：

听讲并思考：学生认真听讲，思考老师提出的问题，积极参与课堂讨论。

参与课堂活动：学生参与实验模拟，通过小组讨论加深对原子核衰变的理解。

提问与讨论：学生在活动中提出问题，与同学和老师进行讨论。

教学方法/手段/资源：

讲授法：详细讲解知识点，确保学生理解重难点。

实践活动法：通过实验模拟等实践活动，让学生动手操作，加深理解。

合作学习法：小组讨论促进学生合作交流，共同解决问题。

作用与目的：

帮助学生深入理解原子核的基本概念和衰变规律。

通过合作学习，提高学生的团队合作能力和交流沟通能力。

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：根据课堂学习内容，布置计算和概念应用类作业，巩固学生对原子核衰变规律的理解。

提供拓展资源：提供相关学术文章和在线课程链接，帮助学生更深入地了解原子核物理学。

反馈作业情况：及时批改作业，针对学生的错误和不足提供个性化的反馈。

学生活动：

完成作业：学生完成作业，通过计算和应用题目巩固知识点。

拓展学习：学生利用提供的资源进行自主学习，拓宽知识面。

反思总结：学生总结学习过程中的收获和不足，为下一步学习做准备。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：鼓励学生自主完成作业和拓展学习，提升自学能力。

反思总结法：引导学生反思学习过程，培养自我监控和自我提升的能力。

作用与目的：

通过自主学习，培养学生的探究兴趣和终身学习能力。知识点梳理1.原子核的组成

-原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。

-质子数决定了元素的种类，中子数可以不同，形成同位素。

-原子核的质量数等于质子数和中子数之和。

2.原子核的稳定性

-原子核的稳定性与其质子数和中子数的比例有关。

-比结合能越大，原子核越稳定。

-铁元素在恒星中具有最高的比结合能，因此是恒星核聚变过程的最终产物。

3.原子核衰变

-自然界中大多数原子核是稳定的，但有些原子核是不稳定的，会发生衰变。

-衰变是原子核自发地转变成另一种核的过程，同时伴随着辐射。

-常见的衰变类型有α衰变、β衰变和γ衰变。

4.α衰变

-α衰变是原子核释放出一个α粒子（由2个质子和2个中子组成）的过程。

-α衰变后，原子序数减少2，质量数减少4。

-例如，铀-238经过α衰变变成钚-234。

5.β衰变

-β衰变是原子核中的一个中子转变为一个质子，同时释放出一个电子（β粒子）和一个反中微子。

-β衰变后，原子序数增加1，质量数不变。

-例如，碳-14经过β衰变变成氮-14。

6.γ衰变

-γ衰变是原子核从激发态回到基态时释放出γ射线的现象。

-γ衰变不改变原子序数和质量数，但释放出的γ射线能量较高。

-例如，钴-60经过γ衰变释放出γ射线。

7.衰变规律

-衰变过程遵循指数规律，即剩余核数随时间指数减少。

-衰变常数λ是描述衰变速率的参数，半衰期T是原子核衰减到原来的一半所需的时间。

-半衰期与衰变常数的关系为T=ln(2)/λ。

8.放射性同位素的应用

-放射性同位素在医学、工业、农业等领域有广泛的应用。

-在医学中，放射性同位素可用于疾病诊断和治疗。

-在工业中，放射性同位素可用于无损检测和材料改性。

-在农业中，放射性同位素可用于作物辐射育种和虫害控制。

9.核能

-核能是通过核反应释放出的能量，分为核裂变和核聚变两种。

-核裂变是重核分裂成两个轻核的过程，释放出大量能量。

-核聚变是两个轻核结合成一个重核的过程，也释放出大量能量。

-核反应方程遵循质量守恒和电荷守恒原则。

10.核安全与辐射防护

-核设施需要严格的安全措施，以防止放射性物质泄漏和辐射事故。

-辐射防护包括个人防护和环境防护，使用屏蔽材料和方法减少辐射暴露。

-辐射监测和应急响应是核安全的重要组成部分。内容逻辑关系①原子核的基本组成与性质

-重点知识点：原子核的组成（质子、中子）、原子序数、质量数、同位素。

-重点词：质子、中子、同位素、原子序数、质量数。

②原子核的稳定性与衰变

-重点知识点：原子核的稳定性、比结合能、衰变的类型（α衰变、β衰变、γ衰变）。

-重点词：稳定性、比结合能、α衰变、β衰变、γ衰变。

③衰变规律与核能

-重点知识点：衰变规律（指数衰减、半衰期）、核能（核裂变、核聚变）、核反应方程。

-重点词：衰变常数、半衰期、核裂变、核聚变、核反应方程。

每个方面的内容都是相互关联的，原子核的基本组成与性质是理解其稳定性和衰变行为的基础。原子核的稳定性与衰变则是深入理解原子核行为的关键，涉及到了原子核内部作用力和衰变过程中能量的释放。最后，衰变规律与核能部分则将前面的知识点应用于核能的释放和利用，以及核反应的基本原则，从而完成了从基础理论到实际应用的知识链条。重点题型整理题型一：计算题

题目：一个原子核经过一次α衰变后，其原子序数和质量数分别减少了多少？

答案：原子序数减少2，质量数减少4。

题型二：填空题

题目：在β衰变过程中，原子核中的一个____转变为一个____，同时释放出一个____和一个____。

答案：中子、质子、电子（β粒子）、反中微子。

题型三：应用题

题目：已知某放射性同位素的半衰期为10年，求100年后剩余的放射性同位素的质量是原来的多少？

答案：剩余质量为原来的(1/2)^(10/10)=1/2。

题型四：解答题

题目：简述γ衰变的特点及其在工业中的应用。

答案：γ衰变是原子核从激发态回到基态时释放出γ射线的现象。γ射线穿透力强，可用于工业中的无损检测，如探测金属内部的裂纹和缺陷。

题型五：论述题

题目：试论述核裂变和核聚变的过程及其在能源领域的应用。

答案：核裂变是重核分裂成两个轻核的过程，释放出大量能量，如原子弹和核电站。核聚变是两个轻核结合成一个重核的过程，也释放出大量能量，如太阳和氢弹。核聚变被认为是未来理想的清洁能源。

详细补充和说明：

1.计算题通常考察学生对衰变规律的理解，需要学生掌握衰变过程中原子序数和质量数的变化规律。

2.填空题考察学生对衰变类型的认识，要求学生记住不同衰变类型的产物。

3.应用题涉及半衰期的概念，要求学生能够运用半衰期公式进行计算，理解放射性衰变的指数规律。

4.解答题要求学生将理论知识与实际应用相结合，理解γ射线的特性及其在工业检测中的作用。

5.论述题要求学生综合运用所学知识，对核裂变和核聚变的过程及其在能源领域的应用进行阐述。这些题型均旨在检验学生对原子核章节核心知识点的理解和应用能力。作业布置与反馈1.作业布置

(1)理论作业：

-完成课后习题，包括选择题、填空题、简答题等，巩固对原子核组成、衰变类型、衰变规律等知识点的理解。

-根据教材内容，整理一份关于原子核衰变的笔记，包括衰变类型、衰变规律、衰变常数、半衰期等知识点，要求条理清晰、重点突出。

(2)实践作业：

-观看有关原子核衰变的科普视频，并撰写一篇观后感，要求结合所学知识，对视频中提到的现象进行解释和分析。

-利用在线物理实验室模拟软件，模拟原子核衰变实验，记录实验数据，并分析实验结果，撰写实验报告。

2.作业反馈

(1)理论作业反馈：

-及时批改学生的课后习题，针对错误进行详细批注，指出错误原因，并给出正确答案和解题思路。

-对学生的笔记进行评价，肯定其优点，同时指出需要改进的地方，如条理性、重点突出等。

(2)实践作业反馈：

-及时批改学生的观后感，对学生的观点和分析进行评价，指出需要改进的地方，如观点明确、分析深入等。

-对学生的实验报告进行评价，重点关注实验数据的准确性、分析方法的合理性等方面，给出改进建议。教学反思在教学过程中，我发现学生对原子核的基本概念和衰变规律的理解存在一定的困难。为了更好地帮助学生掌握这些知识，我尝试了多种教学方法，并取得了一定的效果。

首先，我注重从学生的认知基础出发，通过结合教材中的示意图和实例，引导学生直观理解原子核的结构。例如，在讲解原子核的组成时，我利用多媒体课件展示了原子核的模型图，让学生清晰地看到质子和中子的分布。同时，我还列举了一些常见的同位素，帮助学生理解同位素的概念。通过这样的教学方法，学生对原子核的基本概念有了更深入的理解。

其次，我注重培养学生的科学思维能力。在讲解原子核衰变类型及衰变规律时，我设计了一些具有启发性和探究性的问题，引导学生自主思考。例如，我提出问题：“为什么有些原子核会发生衰变，而有些不会？”让学生通过思考和分析，理解衰变的内在机制。同时，我还鼓励学生提出自己的疑问和观点，进行讨论和交流，培养他们的批判性思维能力。

此外，我还注重培养学生的实践创新能力。我设计了一些实验模拟和实践活动，让学生亲自体验原子核衰变过程。例如，我利用在线物理实验室模拟软件，让学生模拟原子核衰变实验，观察衰变过程中的能量变化和粒子释放。通过这样的实