第五章 第4~5节 核裂变与核聚变 “基本”粒子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）.docx

第五章第4~5节核裂变与核聚变“基本”粒子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

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授课时间

教学内容分析

本节课的主要教学内容选自高中物理选择性必修第三册第五章第4~5节，围绕核裂变与核聚变，以及“基本”粒子展开。第4节主要介绍核裂变的基本原理，包括铀核的俘获、中子产生链式反应以及能量释放过程；第5节则深入探讨核聚变的过程，如氢同位素融合和太阳的能量来源。教学内容与学生已有知识联系紧密，学生在前期学习了原子结构和核物理基础，理解了原子核的组成以及粒子的基本性质，为深入学习核裂变和核聚变原理奠定了基础。通过本节课的学习，学生将能进一步理解质量与能量的转化，以及“基本”粒子在核反应中的角色，强化对现代核物理领域的认识。

核心素养目标分析

本节课的核心素养目标聚焦于培养学生的物理观念、科学思维与科学探究能力。通过学习核裂变与核聚变原理，学生能够形成对质量与能量守恒的深刻理解，强化物质组成与变化规律的认识，提升物理观念。同时，课程设计注重引导学生运用科学思维分析核反应过程，培养其逻辑推理与模型构建能力。在科学探究方面，鼓励学生通过实验模拟与数据分析，探索“基本”粒子在核反应中的作用，提升实践操作与问题解决能力，符合新教程对学生核心素养培育的要求。

学习者分析

1.学生已掌握了原子结构、核物理基础、质量与能量守恒等相关知识，能够理解原子核的组成和粒子的基本性质，为学习核裂变和核聚变打下基础。

2.学生对探索宇宙、了解科学前沿等领域具有浓厚兴趣，具备一定的逻辑思维和问题分析能力。在学习风格上，学生倾向于通过实验、讨论等方式主动探究知识，善于合作与交流。

3.学生在理解核裂变与核聚变过程中可能遇到的困难和挑战包括：核反应过程中质量与能量转化的深层机理理解、复杂科学概念的记忆与运用、以及实验操作中数据分析与处理能力。此外，对“基本”粒子的理解可能存在误区，需要教师引导和耐心解释。

教学资源准备

1.教材：确保每位学生都提前准备好高中物理选择性必修第三册教材，以便于课堂上查阅相关章节。

2.辅助材料：收集核裂变与核聚变的图片、原理示意图、能量转化图表以及相关视频资料，以便于直观展示核反应过程。

3.实验器材：准备用于模拟核反应的实验器材，如盖革计数器、放射性元素模型等，并确保器材的完整性和安全性。

4.教室布置：将教室划分为实验操作区、小组讨论区以及讲演区，便于学生进行实验探究、合作交流以及教师讲解。同时，配备多媒体设备，以便于展示辅助教学资源。

教学过程设计

1.导入新课（5分钟）

目标：引起学生对核裂变与核聚变的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

开场提问：“你们知道核裂变和核聚变是什么吗？它们与我们的生活有什么关系？”

展示一些核裂变和核聚变的图片或视频片段，让学生初步感受这些物理过程的震撼和能量释放的巨大潜力。

简短介绍核裂变与核聚变的基本概念和重要性，为接下来的学习打下基础。

2.核裂变与核聚变基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解核裂变与核聚变的基本概念、组成部分和原理。

过程：

讲解核裂变的定义，包括铀核的俘获、链式反应以及能量释放的过程。

介绍核聚变的原理，如氢同位素的融合过程，以及太阳等恒星如何通过核聚变产生能量。

使用图表或示意图辅助讲解，帮助学生理解这些复杂的物理过程。

3.核裂变与核聚变案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解核裂变与核聚变的特性和重要性。

过程：

选择几个典型的核裂变与核聚变案例进行分析，如原子弹、核电站、恒星内部反应等。

详细介绍每个案例的背景、特点和意义，让学生全面了解这两种核反应在不同领域的应用。

引导学生思考这些案例对实际生活或学习的影响，以及如何应用这些知识解决实际问题。

小组讨论：让学生分组讨论核裂变与核聚变的未来发展或改进方向，并提出创新性的想法或建议。

4.学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

将学生分成若干小组，每组选择一个与核裂变或核聚变相关的主题进行深入讨论。

小组内讨论该主题的现状、挑战以及可能的解决方案。

每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

5.课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对核裂变与核聚变的认识和理解。

过程：

各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的现状、挑战及解决方案。

其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

6.课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调核裂变与核聚变的重要性和意义。

过程：

简要回顾本节课的学习内容，包括核裂变与核聚变的基本概念、案例分析等。

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