九年级物理下册 11.4 核能教学设计 （新版）教科版

九年级物理下册11.4核能教学设计（新版）教科版授课内容授课时数授课班级授课人数授课地点授课时间设计意图嗨，亲爱的同学们！今天我们要一起探索一个神奇的世界——核能！🌟这节课，我们不仅会揭开核能的神秘面纱，还会亲手操作实验，感受科学的魅力。🎓通过这节课，我希望你们能了解核能的基本原理，认识到它在现代科技中的重要作用，更重要的是，激发你们对科学的兴趣和好奇心！💡让我们一起踏上这趟奇妙的核能之旅吧！🚀🌌核心素养目标分析同学们，通过本节课的学习，我们希望培养以下核心素养：首先，增强你们的科学探究能力，通过实验和观察，学会提出问题、设计实验、分析数据和得出结论。其次，提升你们的科学思维，理解核能的本质和它在能源领域的地位。再者，培养你们的环境意识，认识到核能利用的利弊，以及如何实现可持续发展。最后，激发你们对科学的热爱，鼓励你们在未来的学习和生活中，不断探索未知，追求真理。教学难点与重点1.教学重点，

①理解核能释放的基本原理，即核裂变和核聚变的过程及其能量转换。

②掌握核能发电的基本流程，包括核燃料的提炼、核反应堆的工作原理以及电能的输出。

③分析核能的优缺点，理解其在能源结构中的作用和面临的挑战。

2.教学难点，

①理解核裂变和核聚变的微观机制，特别是中子和质子在核反应中的行为。

②掌握核反应堆中控制链式反应的机制，包括控制棒和冷却剂的作用。

③分析核废料处理和核事故防范的复杂性，理解其在核能利用中的重要性。教学方法与策略1.我将采用讲授与讨论相结合的教学方法，首先通过生动形象的讲解，帮助同学们建立起对核能概念的基本认识。

2.接下来，设计小组讨论环节，让学生们针对核能的安全性和环境影响展开辩论，提高他们的批判性思维。

3.为了让抽象的核能知识变得具体，我会安排核能发电模型制作活动，让学生动手操作，加深理解。

4.最后，利用多媒体展示核反应堆的实际运作过程，通过动画和视频，让同学们直观地感受核能的威力。教学过程（一）导入新课

1.老师说：同学们，我们之前学习了能源的基本知识，今天我们要深入了解一种特殊的能源——核能。你们知道什么是核能吗？它有什么特点呢？

2.学生回答：核能是原子核裂变或聚变时释放出的能量。

3.老师总结：很好，核能是一种清洁、高效的能源，但同时也存在一定的风险。今天，我们就来探究核能的奥秘。

（二）新课讲授

1.老师说：首先，我们来了解核能的释放原理。核能的释放主要来源于原子核的裂变和聚变。

2.学生听讲，并做笔记。

3.老师继续讲解：核裂变是指重核在中子的轰击下分裂成两个轻核的过程，同时释放出大量的能量。而核聚变则是指两个轻核在高温高压下结合成一个更重的核，同样释放出能量。

4.学生听讲，并思考核裂变和核聚变的区别。

5.老师提问：同学们，核裂变和核聚变有什么区别？

6.学生回答：核裂变是重核分裂成轻核，核聚变是轻核结合成重核。

7.老师总结：正确。接下来，我们来探究核能的利用方式。

8.老师讲解：核能的利用主要有两种方式：核裂变和核聚变。目前，核裂变技术已经广泛应用于核电站，而核聚变技术仍在研究阶段。

9.学生听讲，并思考核能的利用方式。

10.老师提问：同学们，核能发电的流程是怎样的？

11.学生回答：核燃料在核反应堆中发生裂变，产生热能，热能用于加热水产生蒸汽，蒸汽推动涡轮机转动，从而产生电能。

12.老师总结：正确。核能发电是一种清洁、高效的能源利用方式。

13.老师讲解：然而，核能利用也存在一定的风险，如核事故、核废料处理等。

14.学生听讲，并思考核能利用的风险。

15.老师提问：同学们，核能利用有哪些风险？

16.学生回答：核事故、核废料处理等。

17.老师总结：正确。因此，我们在利用核能的同时，也要关注其风险，并采取措施加以防范。

（三）实验演示

1.老师说：接下来，我们进行一个简单的核裂变实验，让大家直观地感受核能的释放。

2.学生听讲，并期待实验演示。

3.老师拿出实验器材，讲解实验步骤。

4.学生观察实验过程，并记录实验现象。

5.老师引导学生分析实验结果，得出核能释放的结论。

6.学生听讲，并思考实验结果。

7.老师提问：同学们，实验中我们观察到了什么现象？

8.学生回答：核裂变过程中，原子核分裂成两个轻核，同时释放出能量。

9.老师总结：正确。实验验证了核能释放的原理。

（四）课堂小结

1.老师说：同学们，今天我们学习了核能的基本知识，包括核能的释放原理、利用方式以及风险。希望大家能够掌握这些知识，为今后的学习和生活打下基础。

2.学生总结：我们学习了核能的释放原理，了解了核能发电的流程，认识到了核能利用的风险。

3.老师说：很好，希望大家能够将所学知识运用到实际生活中，关注能源问题，为我国能源事业的发展贡献自己的力量。

4.学生纷纷表示赞同。

（五）课后作业

1.老师布置作业：请同学们查阅资料，了解核能的最新研究进展，下节课分享给大家。

2.学生认真听讲，并开始准备课后作业。

3.老师强调：希望大家能够积极参与，共同探讨核能的奥秘。

4.学生点头表示明白。拓展与延伸1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料：

-《核能的奥秘》：这本书详细介绍了核能的历史、原理、应用以及核能安全等问题，适合对核能感兴趣的同学们阅读。

-《能源危机与可持续发展》：这本书从全球能源危机的角度出发，探讨了各种能源的优缺点，包括核能，并提出了可持续发展的策略。

-《核电站工作原理图解》：这是一本图文并茂的科普书籍，通过图解的方式，向读者展示了核电站的工作原理和结构。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究：

-学生可以尝试了解核能发电的产业链，包括核燃料的生产、运输、储存、处理等环节。

-探究核能发电与其他能源发电方式的比较，如火力发电、水力发电、风能发电等，分析各自的优缺点。

-研究核能安全与环境保护的相关知识，了解核事故的预防和应对措施。

-关注国内外核能技术的发展动态，了解第四代核能技术的研究进展。

-结合所学知识，撰写一篇关于核能利用的科普文章，分享给同学和老师。

3.结合教材知识点，提供以下拓展内容：

-核能的历史：从原子弹的发明到核能发电的兴起，了解核能的发展历程。

-核能的原理：深入研究核裂变和核聚变的物理过程，理解能量释放的机制。

-核能的应用：探讨核能在不同领域的应用，如医疗、工业、军事等。

-核能安全：了解核事故的类型、原因以及预防措施，提高核能安全意识。

-核废料处理：研究核废料的特点、处理方法以及长期存储问题。

-可持续发展：探讨核能在可持续发展中的作用，以及如何实现核能的清洁、高效利用。教学评价与反馈1.课堂表现：在课堂教学中，我会注意观察学生的参与度和专注度。例如，我会记录学生是否积极回答问题、是否能够跟随教学节奏、是否能够主动参与讨论。这些表现将作为评价学生课堂参与度的重要依据。

2.小组讨论成果展示：为了评估学生的合作能力和批判性思维能力，我会在课程中安排小组讨论环节。在讨论结束后，我会要求每个小组进行成果展示，包括他们的观点、论据以及解决问题的方法。我会根据展示的内容、小组的协作和表达清晰度来评价他们的讨论成果。

3.随堂测试：为了检验学生对核能知识的掌握程度，我会在课程中穿插随堂测试。这些测试将包括选择题、填空题和简答题，旨在评估学生对核能基本概念、原理和应用的理解。

4.实验报告：对于实验环节，我会要求学生提交实验报告。报告将包括实验目的、步骤、观察结果、数据分析以及结论。通过这些报告，我可以评估学生是否能够正确操作实验设备、是否能够准确记录实验数据以及是否能够从实验中得出合理的结论。

5.教师评价与反馈：针对学生的课堂表现、小组讨论、随堂测试和实验报告，我将提供以下评价与反馈：

-课堂表现：对于积极参与课堂讨论、提出有价值问题的学生，我会给予正面的评价，并鼓励他们继续保持。对于参与度较低的学生，我会私下与他们交流，了解他们的学习困难，并提供相应的帮助。

-小组讨论成果展示：我会根据小组展示的内容、论据的合理性、表达的清晰度以及小组协作的效果来评价。对于表现出色的小组，我会给予表扬，并鼓励他们分享学习经验。

-随堂测试：我会根据测试结果，对学生掌握的知识点进行评价。对于测试成绩优秀的学生，我会鼓励他们继续努力，追求更高的目标。对于成绩不理想的学生，我会提供个别辅导，帮助他们理解和掌握知识点。

-实验报告：我会评估学生是否能够按照实验步骤进行操作、是否能够准确记录和分析数据。对于实验报告质量较高的学生，我会给予肯定，并鼓励他们在实验中更加细心和严谨。对于实验报告存在问题的学生，我会指出具体错误，并提供改进建议。

-综合评价：在课程结束后，我会根据学生的整体表现，包括课堂参与、小组讨论、随堂测试和实验报告，给出一个综合评价。这个评价将作为学生课程成绩的一部分，并将反馈给学生，帮助他们了解自己的学习情况，以及如何改进和提升。典型例题讲解1.例题：

核反应堆中，铀-235原子核吸收一个中子后，发生裂变，产生两个中等质量的原子核和若干中子。若裂变产生的两个中等质量原子核质量分别为m1和m2，释放的中子数为n，求释放核能的表达式。

解答：

根据爱因斯坦的质能方程E=mc²，核能的释放与质量亏损有关。质量亏损Δm是反应前后质量差，即Δm=(m1+m2+n)-(m1+m2+1)，因为反应前有一个中子，反应后有n个中子，所以质量增加了1个中子的质量。

所以，释放的核能E=Δm*c²=[(m1+m2+n)-(m1+m2+1)]*c²=(n-1)*c²。

2.例题：

在核裂变反应中，一个铀-235原子核裂变成两个中等质量的原子核，释放出3个中子和能量。如果铀-235的原子质量为235u，释放出的能量为200MeV，求裂变产物的总质量。

解答：

使用质能方程E=mc²，其中E是能量，m是质量，c是光速。

已知E=200MeV，c=3×10^8m/s，1u=1.66×10^-27kg。

转换单位：200MeV=200×1.6×10^-19J。

m=E/c²=(200×1.6×10^-19J)/(3×10^8m/s)²≈4.44×10^-29kg。

裂变产物的总质量=原子核质量+3个中子的质量-质量亏损

裂变产物的总质量=235u+3u-4.44×10^-29kg≈238u。

3.例题：

核聚变反应中，两个氢同位素氘（²H）和氚（³H）结合成一个氦核（⁴He）和一个中子（¹n），同时释放出17.6MeV的能量。若氘和氚的初始质量分别为2.0141u和3.0160u，氦核和中子的质量分别为4.0026u和1.0087u，求核聚变反应的质量亏损。

解答：

质量亏损Δm=(初始质量)-(最终质量)

Δm=(2.0141u+3.0160u)-(4.0026u+1.0087u)=5.0301u-5.0113u=0.0188u。

质量亏损Δm转换为千克：Δm=0.0188u×1.66×10^-27kg/u≈3.12×10^-29kg。

4.例题：

在核裂变反应中，一个铀-235原子核裂变成两个质量相等的原子核，每个原子核的质量为92u，释放出3个中子和能量。如果铀-235的原子质量为235u，求核裂变反应释放的能量。

解答：

质量亏损Δm=初始质量-最终质量

Δm=235u-(92u+92u+3×1.0087u)=235u-185.0601u=49.9399u。

释放的能量E=Δm*c²

转换单位：1u=931.5MeV/c²

E=49.9399u×931.5MeV/c²/u≈46,419MeV。

5.例题：

在核聚变反应中，两个氘核（²H）结合成一个氦核（⁴He），同时释放出17.6MeV的能量。若氘核的初始质量为2.0141u，氦核的质量为4.0026u，求核聚变反应释放的能量。

解答：

质量亏损Δm=初始质量-最终质量

Δm=(2.0141u+2.0141u)-4.0026u=4.0282u-4.0026u=0.0256u。

释放的能量E=Δm*c²

转换单位：1u=931.5MeV/c²

E=0.0256u×931.5MeV/c²/u≈23.8MeV。教学反思今天，我们完成了九年级物理下册11.4核能这一章节的教学。回顾整个教学过程，我有一些感悟和反思。

首先，我发现学生们对于核能这一主题非常感兴趣。在导入新课的时候，我提出了核能的定义和特点，学生们立刻就提出了很多问题，比如核能是如何释放的，核能发电的过程是怎样的，以及核能利用中存在哪些风险。这种积极的参与度让我感到非常欣慰，也让我意识到，激发学生的好奇心和求知欲是教学的重要目标。

在讲解核能释放原理时，我采用了讲授和实验演示相结合的方法。通过实验，学生们能够直观地看到核裂变产生的能量，这对于理解核能的原理非常有帮助。然而，我也注意到，有些学生在理解核裂变和核聚变的微观机制时存在困难。这让我反思，是否应该在今后的教学中，增加更多直观的教具或者多媒体演示，以帮助学生更好地理解这些抽象的概念。

在小组讨论环节，我看到了学生们合作学习的潜力。他们能够积极地提出自己的观点，并且能够倾听他人的意见。但是，我也发现，在讨论过程中，一些学生似乎不太愿意发言，这可能是因为他们对某些知识点不够自信。因此，我决定在未来的教学中，更加注重培养每个学生的自信