高二物理选修3-5《原子核之核力与结合能》PPT课件

本课时的教学目标是让学生了解原子核的结构、核力的性质和结合能的概念，掌握结合能曲线的特点和意义，分析质能方程和质能关系的应用，探究核裂变和核聚变的原理和条件，认识核能的利用和发展。
教学过程如下：
一、导入新课
1. 通过展示一张原子核模型图，引导学生回顾原子核的组成，即由质子和中子构成。提问：原子核中的质子之间存在着强大的斥力，为什么原子核不会被撕裂？提示学生思考：在原子核中，除了电磁力之外，还有没有其他的力？
2. 通过播放一段视频，向学生介绍原子核中存在着一种强大的吸引力，即核力。核力是一种短程力，只在原子核尺度内起作用，它可以克服质子之间的斥力，使原子核保持稳定。同时，核力也是一种饱和力，即当原子核中的粒子数超过一定限度时，核力不再增加，而电磁力却随着粒子数的增加而增加，这就导致了重元素原子核的不稳定性。
3. 通过提出一个问题，激发学生的好奇心：当一个原子核形成时，它是从无到有地产生了吗？还是从其他粒子组合而来？如果是后者，那么在这个过程中有没有发生什么变化？提示学生思考：在物理学中，有一个重要的守恒定律，即能量守恒定律。那么，在原子核形成的过程中，能量是否守恒？
二、自主探究
1. 让学生分组阅读课本第一节《结合能》的内容，并回答以下问题：
（1）什么是结合能？结合能反映了什么？
（2）如何计算结合能？什么是质能方程？什么是质能关系？
（3）结合能曲线是什么？它有什么特点和意义？
2. 让学生分组阅读课本第二节《核裂变和核聚变》的内容，并回答以下问题：
（1）什么是核裂变？举例说明一个典型的核裂变反应。
（2）什么是链式反应？为什么要控制链式反应？
（3）什么是核聚变？举例说明一个典型的核聚变反应。
（4）为什么说核聚变比核裂变更有前途？
三、小结与拓展
1. 让学生总结本课时的主要内容，并归纳出以下要点：
（1）原子核由质子和中子构成，它们之间存在着一种强大的短程饱和力，即核力。
（2）结合能是指将一个原子核分解为其组成粒子所需的能量。结合能反映了原子核的稳定性。结合能可以通过质能方程或质能关系计算。
（3）结合能曲线是指不同元素原子核每个粒子平均结合能与质数之间的关系曲线。结合能曲线的特点是在质数为56左右时，结合能达到最大值，意味着铁是最稳定的元素。结合能曲线的意义是可以解释核裂变和核聚变的原理和条件。
（4）核裂变是指重元素原子核分裂为两个或多个轻元素原子核的过程，同时释放出大量的能量和中子。核裂变可以引发链式反应，需要控制中子的速度和数量，以保证反应的安全和稳定。
（5）核聚变是指轻元素原子核合并为一个重元素原子核的过程，同时释放出大量的能量。核聚变需要高温和高压的条件，目前还没有实现可控的核聚变反应。核聚变比核裂变更有前途，因为它可以利用海水中丰富的氢同位素作为燃料，不会产生放射性废物，也不会引发核爆炸。
2. 让学生思考以下问题，并进行讨论：
（1）为什么说核能是一种清洁的能源？它有哪些优点和缺点？
（2）你对核能的利用和发展有什么看法和建议？
（3）你对未来的能源形势有什么预测和期待？

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