5.3 核力与核反应方程 教学设计

《核力与核反应方程》教学设计
教学目标：
了解原子核的组成，进一步完善现代物理的物质观念；
了解四种相互作用，知道核力的性质，拓展相互作用观念；
认识原子核的结合能及质量亏损，巩固能量的观念；
通过质子、中子的发现史实，了解科学探究中交流合作的重要性。
教学重点：
原子核的结构，原子核符号的书写；
核反应方程；
质能方程。
教学难点：
原子核符号的书写；
比结合能与原子核稳定性的关系。
教学方法：
阅读，练习，讲授。
课时安排：1课时
新课教学：
原子核的组成
【思考问题】阅读教材内容，回答下列问题：
（1）谁发现了质子？怎样发现的？
（2）发现中子的原因是什么？是由谁发现的？
1、原子核由中子和质子组成，中子与质子的质量几乎相等；
2、核子：组成原子核的之中子和质子被统称为核子；
3、原子核符号：，X：元素符号；A：核的质量数；Z：核电荷数
核反应方程
核反应：利用天然放射性的高速粒子或人工加速的粒子去轰击原子核，以产生新的原子核，这个过程叫作核反应。
反应能：在核反应过程中，原子核的质量数和电荷数会发生变化，同时伴随着能量的释放和吸收，所放出或吸收的能量叫作反应能。
情境1：卢瑟福用α粒子轰击氮原子核，产生了氧的一种同位素——氧17和一个质子。
情境2：查德威克用α粒子轰击铍原子核，产生了碳14和一个中子。
总结：在核反应过程中，方程两边总的质量数和电荷数是守恒的。
练习1：写出下列原子核人工转变的核反应方程。
（1）（钠核）俘获1个α粒子后放出1个质子。
（2）（铝核）俘获1个α粒子后放出1个中子。
（3）（氧核）俘获1个中子后放出1个质子。
（4）（硅核）俘获1个质子后放出1个中子。
练习2：完成下列核反应方程
核力及四种基本相互作用
【思考问题】（1）已知质子的质量为 1.67 ×10-27 kg，电荷量为1.6 ×10-19C，原子核的直径的数量级为10-15m，比较氦原子核中两个质子之间的库仑斥力与万有引力的大小。
（2）原子核内的质子之间存在较强的静电斥力，可它们为什么不分散反而结合成一个牢固的核呢？
核力：组成原子核的核子之间有很强的相互作用力，它使核子能够克服库仑斥力而紧密地结合在一起，这种力被称为核力。
自然界中存在四种基本相互作用：引力相互作用（引力）、电磁相互作用（电磁力）、强相互作用（强力）和弱相互作用（弱力）。
结合能
情境：相距很远的两个物体，由于万有引力而相互接近，运动速度越来越大，引力势能转化为动能。最后撞在一起，一部分动能变成热并散失掉了。两个物体为了结合而付出了代价——失去了一些能量，如果要把它们分开，还要重新赋予它们能量。
【思考问题】如果要把原子核中的两个核子分开，可用什么方法？把核子分开需要的能量与核子结合放出的能量有什么关系？
1、结合能：原子核是核子凭借核力结合在一起构成的，要把它们分开，也需要能量，这就是原子核的结合能。这个能量也是核子结合成原子核而释放的能量。
2、比结合能：原子核的结合能与核子数之比，叫作比结合能。比结合能越大，原子核越稳定。
3、爱因斯坦质能方程：
4、亏损的质量与释放的能量之间的关系：
例题：已知中子的质量为 1.674 9×10-27 kg，质子的质量为 1.672 6 ×10-27 kg，氘核的质量为 3.343 6×10-27 kg，求氘核的比结合能。
练习3：一个铀核衰变为钍核时释放一个α粒子。在这个衰变过程中释放的能量等于多少焦耳？已知铀核的质量为3.853 131×10-25 kg，钍核的质量为3.786 567×10-25 kg，α粒子的质量为6.646 72×10-27 kg。
课堂小结：
核反应方程书写：遵守质量数守恒和电荷数守恒；
2、根据爱因斯坦质能方程，亏损的质量与释放的能量之间的关系：。
课后作业：
课后练习第2题、第3题
完成练习册