第5章素养拓展课(四)核反应方程与核能（教学设计）2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（教科版2019）.docx

第5章素养拓展课(四)核反应方程与核能（教学设计）2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（教科版2019）

课题：

科目：

班级：

课时：计划1课时

教师：

单位：

一、教学内容

《2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（教科版2019）》第5章素养拓展课（四）核反应方程与核能，主要包括以下内容：

1.核反应方程的书写方法及质量数守恒、电荷数守恒原理。

2.核反应类型：裂变反应、聚变反应及其特点。

3.核能的计算方法：质能方程和结合能的概念。

4.核反应的能量释放：裂变和聚变反应中的能量变化。

5.核反应在现实生活和科技发展中的应用，如核电站、核武器等。

二、核心素养目标分析

本节课旨在培养学生的物理学科核心素养，具体目标如下：

1.科学探究：通过核反应方程的书写和能量计算，培养学生的观察能力、分析能力和实验探究能力。

2.科学态度：引导学生正确认识核反应及其在自然界和人类生活中的重要作用，形成积极的科学态度。

3.科学思维：通过核反应类型和能量释放过程的学习，培养学生的逻辑思维、批判性思维和创新思维。

4.科学责任：使学生了解核反应的安全性和环境影响，增强对核能利用的责任感和使命感。

三、教学难点与重点

1.教学重点

①核反应方程的书写方法和质量数守恒、电荷数守恒原理的应用。

②核反应类型的识别及其特点的理解，包括裂变反应和聚变反应。

③核能的计算方法，特别是质能方程和结合能的概念掌握。

④核反应能量释放的计算及其在实际应用中的体现。

2.教学难点

①质能方程的应用和能量变化的计算过程，尤其是结合能的概念理解。

②核反应方程中质量亏损与能量释放关系的深入理解。

③不同类型核反应在实际应用中的区别和联系，如核电站与核武器中的核反应原理。

④核反应安全性和环境影响的认识，以及如何平衡核能利用与环境保护的关系。

四、教学方法与手段

1.教学方法

①采用讲授法，系统地介绍核反应方程的书写规则和核能计算方法。

②利用讨论法，组织学生探讨核反应类型及其在现实中的应用，促进深入理解。

③结合实验法，通过模拟核反应实验，让学生直观感受核反应过程。

2.教学手段

①使用多媒体设备展示核反应方程的动态书写过程，增强学生的直观感受。

②利用教学软件进行核能计算的模拟实验，提高学生对计算方法的理解和应用能力。

③通过网络资源，展示核反应在实际应用中的案例，拓宽学生的知识视野。

五、教学过程

1.导入（约5分钟）

激发兴趣：通过展示一段关于核电站工作原理的视频，引发学生对核反应及其能量的好奇。

回顾旧知：简要复习原子结构及放射性元素衰变的相关知识，为学习核反应方程和核能打下基础。

2.新课呈现（约30分钟）

讲解新知：详细讲解核反应方程的书写规则，包括质量数守恒和电荷数守恒，以及核能的计算方法。

举例说明：通过具体例子，如铀-235的裂变反应，展示核反应方程的书写和能量计算过程。

互动探究：引导学生分组讨论，分析不同类型的核反应（裂变和聚变）及其特点，并探讨其在实际应用中的可能性。

3.巩固练习（约20分钟）

学生活动：学生独立完成几个核反应方程的书写和能量计算的练习题，加深对知识点的理解和应用。

教师指导：在学生练习过程中，教师巡回指导，解答学生的疑问，确保学生正确理解并掌握核反应方程和核能的计算。

4.应用拓展（约15分钟）

学生活动：学生根据所学知识，设计一个简单的核反应实验方案，模拟核反应过程。

教师指导：教师提供必要的实验材料和设备，引导学生正确进行实验操作，并指导学生记录和分析实验结果。

5.总结反馈（约10分钟）

学生活动：学生分享实验结果和感受，讨论在实验过程中遇到的问题和解决方法。

教师总结：教师总结本节课的主要知识点，强调核反应方程书写和核能计算的重要性，并布置相关的课后作业。

6.课后作业（课后完成）

学生完成一本关于核反应方程书写和核能计算的练习册，加深对课堂所学知识的巩固和应用。教师批改作业，了解学生的学习情况，为下一节课的教学提供反馈。

六、拓展与延伸

1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料

-《核能与未来》：介绍核能的发展历史、当前核能利用的现状以及未来核能技术的发展趋势。

-《核反应堆原理》：深入讲解核反应堆的工作原理，包括控制棒的作用、冷却剂的选择等。

-《核安全与环境保护》：探讨核能利用中的安全问题和环境保护措施，以及核事故的预防和应对策略。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究

-研究不同类型的核反应（裂变、聚变）在能量释放效率上的差异，并撰写研究报告。

-调查核能在我国能源结构中的地位，以及核电站的分布情况，分析其对环境的影响。

-探究核能在未来能源发展中的潜在角色，包括核聚变能源