5.3 核力与结合能（1课时）教学设计-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理教学设计聚焦核力与结合能核心知识，涵盖核力特点、结合能、质量亏损及比结合能。通过“质子为何不被库仑斥力炸开”的认知冲突导入，衔接电磁力知识，引出核力探究，搭建学习支架。 以核心素养为特色，物理观念上构建核力与能量认知，科学思维上通过小组计算结合能、分析比结合能曲线培养推理与图像分析能力。情境导入与分层作业结合，助学生深化概念，为教师提供素养落实清晰路径。

第3节 核力与结合能（1课时） 授课对象： 高中二年级学生 【教学目标】 1．物理观念：知道核力及其特点（强、短程、饱和），了解四种基本相互作用，理解结合能、质量亏损与比结合能的概念。 2.科学思维：会用质能方程计算结合能；会分析比结合能曲线，解释裂变和聚变释放能量的原因。 3.科学探究：了解通过精确的质量测量和质能方程计算结合能的研究方法。 4.科学态度与责任：感悟质能关系这一重要物理规律对人类认识物质世界的影响。 【重难点分析】 重点：理解结合能和比结合能的概念，会计算结合能。 内容：理解结合能的来源（核子结合成核释放的能量），学会用质量亏损计算结合能（ΔE = Δmc²）。理解比结合能是核稳定性的标志。 难点：比结合能曲线及其物理意义的理解。 内容：理解比结合能曲线为何是中间高两端低，以及为何裂变和聚变都能 【教学过程】 教学环节 教师活动 学生活动 活动目的 (对应核心素养) 用时 1. 基于情境，提出问题 1. 提问：原子核里有那么多带正电的质子，它们为什么会紧紧挤在一起，而不是被巨大的库仑斥力炸开？是什么力量把它们“粘合”在一起的？ 2. 引出问题：是什么力克服了电磁力？原子核内部有什么特殊的作用力？ 1. 思考矛盾：同种电荷相互排斥，为什么质子能稳定存在于原子核内？ 2. 产生好奇，探究核内的“神秘力量”。 创设认知冲突，引出核心问题。 5 min 2. 分析问题，展开探究 ①：核力及其特点 1. 讲解核力的概念：把各种核子（质子、中子）紧紧束缚在一起的力。 2. 归纳核力的特点： 强相互作用（比电磁力强得多） 短程力（作用范围约 m） 饱和性（核子只与邻近核子作用） 3. 介绍四种基本相互作用：引力、电磁力、强相互作用、弱相互作用，强调核力属于强相互作用。 1. 理解核力是克服质子间电磁斥力的主要力量。 2. 记忆核力的三大特点。 3. 了解核力在四种基本相互作用中的地位。 物理观念：建立“核力”观念，完善对四种基本相互作用的认知。 科学思维：理解强相互作用在微观世界的特殊性。 10 min 3. 分析问题，展开探究 ②：结合能与质量亏损 1. 提出问题：将分散的核子结合成原子核，会释放能量？还是吸收能量？ 2. 讲解结合能的概念：核子结合成原子核时释放的能量，或原子核分解成核子时吸收的能量。 3. 引出质量亏损：核子结合成原子核时，总质量减少。根据E=mc2，减少的质量转化为结合能释放出来。 4. 计算示例，课本例题，求氘核的结合能 1. 理解结合能的概念和意义。 2. 了解质量亏损的计算方法。 3. 小组计算：尝试计算氮-14的结合能（可使用换算关系1u=931.49MeV）。 科学思维：理解质量与能量的内在联系（质能方程），学会计算结合能。 15 min 4. 意义建构，深度理解：平均结合能——比结合能 1. 引入比结合能的概念：结合能 ÷ 核子数 = 平均每个核子的结合能。 2. 展示教科书图5.3-2比结合能曲线图，引导学生分析：比结合能越大，原子核越稳定。铁附近的原子核比结合能最大。轻核和重核的比结合能都较小（解释为什么核裂变和核聚变都能释放能量）。 1. 理解比结合能的意义。 2. 观察比结合能曲线图，分析规律。 3. 理解核裂变和核聚变释放能量的本质——反应后产物的比结合能更大、更稳定。 科学思维 (图像分析)：培养从图像中获取信息的能力，理解物理规律。 科学态度与责任：为后续学习核裂变和核聚变打下理论基础。 10 min 5. 小结巩固，拓展应用 1. 师生共结：核力的作用 → 结合能（核子结合时释放）→ 质量亏损（ΔE=Δmc2）→ 比结合能（稳定性标志）。 2. 分层作业：基础层：简述核力的特点。提升层：完成课后练习题中关于结合能和质量亏损的计算题。 拓展层：思考：为什么质子和中子结合成氘核时要放出能量？ 1. 梳理知识结构。 2. 记录作业。 课堂总结。 分层作业。 5 min 板书设计： §5.3 核力与结合能 一、核力 1. 特点：强、短程、饱和 2. 四种基本相互作用 二、结合能与质量亏损 1. 结合能：核子结合成核释放的能量 (拆开需供能) 2. 质量亏损： 3. 质能方程：→ ΔE=Δmc2 三、比结合能 1. 比结合能 = 结合能 / 核子数 2. 比结合能越大，核越稳定 3. 曲线规律：中间高，两端低→ 裂变：重核分裂为中等核 (稳定性↑，释放能量)→ 聚变：轻核聚变为较重核 (稳定性↑，释放能量) 学科网（北京）股份有限公司 $