高三物理教案：《功率》教学设计.docx

高三物理教案：功率教学设计高三物理教案：核聚变教学设计 三维教学目标 1、学问与技能 (1)了解聚变反应的特点及其条件; (2)了解可控热核反应及其探讨和发展; (3)知道轻核的聚变能够释放出许多的能量,假如能加以限制将为人类供应广袤的能源前景。 2、过程与方法：通过让学生自己阅读课本，培育他们归纳与概括学问的实力和提出问题的实力 3、情感、看法与价值观 (1)通过学习，使学生进一步相识导科学技术的重要性，更加酷爱科学、勇于献身科学; (2)相识核能的和平利用能为人类造福，但若用于斗争目的将给人类带来灾难，希望同学们努力学习，为人类早日和平利用核聚变能而作出自己的努力。 教学重点:聚变核反应的特点。聚变反应的条件。 教学方法:老师启发、引导，学生探讨、沟通。 教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。 (一)引入新课 1967年6月17日，我国第一颗氢弹爆炸胜利。从第一颗原子弹爆炸胜利到第一颗氢弹爆炸胜利，我国仅用了两年零八个月。前苏联用了四年，美国用了7年。氢弹爆炸释放核能是通过轻核的聚变来实现的。这节课我们就来探讨聚变的问题。 (二)进行新课 1、聚变及其条件 提问：什么叫轻核的聚变?(两个轻核结合成质量较大的核，这样的反应叫做聚变) 提问：为什么轻核的聚变反应能够比重核的裂变反应释放更多的核能?(因为较轻的原子核比较重的原子核核子的平均质量更大，聚变成质量较大的原子核能产生更多的质量亏损，所以平均每个核子释放的能量就更大) 归纳补充： (1)氢的聚变反应： 21H+21H31He+11H+4 MeV、 21H+31H42He+10n+17.6 MeV (2)释放能量： E=mc2=17.6 MeV，平均每个核子释放能量3 MeV以上，约为裂变反应释放能量的34倍 提问：请同学们试从微观和宏观两个角度说明核聚变发生的条件? 结论： 微观上：参加反应的原子核必需接近到原子核大小的尺寸范围，即10-15 m，要使原子核接近到这种程度，必需使它们具有很大的动能以克服原子核之间巨大的库仑斥力。 宏观上：要使原子核具有如此大的动能，就要把它加热到几百万摄氏度的高温。 聚变反应一旦发生，就不再须要外界给它能量，靠自身产生的热就可以维持反应持续进行下去，在短时间释放巨大的能量，这就是聚变引起的核爆炸。 说明： (1)热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳和许多恒星的内部温度高达107 K以上，因而在那里进行着激烈的热核反应，不断向外界释放着巨大的能量。太阳每秒释放的能量约为3.8×1026 J，地球只接受了其中的二十亿分之一。太阳在“核燃烧”的过程中“体重”不断减轻。它每秒有7亿吨原子核参加碰撞，转化为能量的物质是400万吨。科学家估计，太阳的这种“核燃烧”还能维持90亿100亿年。当然，与人类历史相比，这个时间很长很长! (2)上世纪四十年头，人们利用核聚变反应制成了用于斗争的氢弹，氢弹是利用热核反应制造的一种在规模杀伤武器，在其中进行的是不行控热核反应，它的威力是原子弹的十几倍。 提问：氢弹爆炸原理是什么? 阅读教材：课本图19.7-1是氢弹原理图，它须要用原子炸药来引爆，以获得热核反应所须要的高温，而这些原子炸药又要用一般炸药来点燃。 2、可控热核反应 (1)聚变与裂变相比有许多优点 提问：目前，人们还不能限制核聚变的速度，但科学家们正在努力探讨和尝试可控热核反应，以使核聚变造福于人类。我国在这方面的探讨和试验也处于世界领先水平。请同学们自学教材，了解聚变与裂变相比有哪些优点? 可控热核反应发展进程： 例1：一个氘核和一个氚核发生聚变，其核反应方程是21H+31H42He+10n，其中氘核的质量：mD=2.014 102 u、氚核的质量：mT=3.016 050 u、氦核的质量：m=4.002 603 u、中子的质量：mn=1.008 665 u、1u=1.660 6×10-27kg，e = 1.602 2×10-19C，请同学们求出该核反应所释放出来的能量。 依据质能方程，释放出的能量为： 平均每个核子放出的能量约为3.3MeV，而铀核裂变时平均每个核子释放的能量约为1MeV。 总结：聚变与裂变相比，这是优点之一，即轻核聚变产能效率高。 常见的聚变反应：21H+21H31He+11H+4MeV、 21H+31H42He+10n+17.6 MeV。在这两个反应中，前一反应的材料是氘，后一反应的材料是氘和氚，而氚又是前一反应的产物，所以氘是实现这两个反应的原始材料，而氘是重水的组成部分，在覆盖地球表面三分之二的海水中是取之不尽的。从这个意义上讲，轻核聚变是能源危机的终结者。 总结：聚变与裂变相比，这是优点之二，即地球上聚变燃料的储量丰富。 如1L海水中大约有0.03g氘，假如发生聚变，放出的能量相当于燃烧300L汽油。 总结：聚变与裂变相比，优点之三，是轻核聚变反应更为平安、清洁。 实现核聚变须要高温，一旦出现故障，高温不能维持，反应就自动终止了。另外，氘和氚聚就反应中产生的氦是没有放射性的，放射性废物主要是泄漏的氚以及聚变时高速中子、质子与其他物质反应而生成的放射性物质，比裂就所生成的废物的数量少，简单处理。 (2)我国在可控热核反应方面的探讨和试验发展状况。 EAST全超导托卡马克试验装置以探究无限而清洁的核聚变能源为目标，这个装置也被通称为“人造太阳”，能够像太阳一样给人类供应无限清洁的能源。目前，由中科院等离子体物理探讨所设计制造的EAST全超导非圆截面托卡马克试验装置大部件已安装完毕，进入抽真空降温试验阶段。我国的科学家就领先建成了世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”试验装置，模拟太阳产生能量。 高三物理教案：受力分析教学设计 【考点自清】 受力分析是中学物理的基础,它贯穿于力学、电磁学等各部分.正确地对探讨对象进行受力分析是解决问题的关键。若受力分析出错,则"满盘皆输"。受力分析单独考查的也有,但更多的是结合其他学问解决综合性问题。 一、受力分析 1、概念 把探讨对象(指定物体)在指定的物理环境中受到的全部力都分析出来,并画出物体所受的力的示意图,这个过程就是受力分析。 2、受力分析的重要依据 从力的概念推断,找寻对应的施力物体; 从力的性质推断,找寻产生各性质力的缘由; 从力的效果推断,找寻是否变更物体的形态或变更物体的运动状态(即是否产生加速度)(是静止、匀速还是变速运动)。 3、受力分析一般依次 一般先分析场力(重力、电场力、磁场力);然后分析弹力,环绕物体一周,找出跟探讨对象接触的物体,并逐个分析这些物体对探讨对象是否有弹力作用;最终分析摩擦力,对凡有弹力作用的地方逐一进行分析。 二、受力分析常用的方法 1、整体法与隔离法 整体法、隔离法在受力分析时要敏捷选用: (1)当所涉及的物理问题是整体与外界作用时,应用整体分析法,可使问题简洁明白,而不必考虑内力的作用。 (2)当涉及的物理问题是物体间的作用时,要应用隔离分析法,这时系统中物体间相互作用的内力就会变为各个独立物体的外力。 2、假设法 在受力分析时,若不能确定某力是否存在,可先对其作出存在或不存在的状况假设,然后再就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来推断该力是否存在。 三、受力分析的步骤 (1)明确探讨对象-即确定受力分析的物体,探讨对象可以是单个物体,也可以是多个物体的组合. (2)隔离物体分析-将探讨对象从四周物体中隔离出来,进而分析四周有哪些物体对它施加了力的作用. (3)画出受力示意图-边分析边将力画在示意图上,精确标出各力的方向. (4)检查画出的每一个力能否找到它的施力物体,检查分析结果能否使探讨对象处于题目所给运动状态,否则,必定发生了漏力、多力等错误。 四、受力分析要留意的问题 受力分析就是指把指定物体(探讨对象)在特定的物理情景中所受到的全部外力找出来,并画出受力图.受力分析时要留意以下五个问题: (1)探讨对象的受力图,通常只画出依据性质命名的力,不要把按效果分解的力或合成的力分析进去。受力图完成后再进行力的合成和分解,以免造成混乱。 (2)区分内力和外力:对几个物体组成的系统进行受力分析时,这几个物体间的作用力为内力,不能在受力图中出现;当把其中的某一物体单独隔离分析时,原来的内力变成外力,要画在受力图上。 (3)防止"添力":找出各力的施力物体,若没有施力物体,则该力肯定不存在。为避开多力,应留意 分析出的全部力都应找到施力物体; 不能把探讨对象对其他物体的作用力也分析进去; 不能同时考虑合力和分力. (4)防止"漏力":严格根据重力、弹力、摩擦力、其他力的步骤进行分析是防止"漏力"的有效方法。为避开漏力,应做到: 养成"一重二弹三摩四其他"的依次分析受力的习惯; 分析是弹力、摩擦力这些接触力时,按肯定的绕向围绕探讨对象,对接触面逐一分析. (5)受力分析还要亲密留意物体的运动状态,运用平衡条件或牛顿运动定律判定未知力的有无及方向。 高三物理教案：康普顿效应教学设计 康普顿效应 三维教学目标 1、学问与技能 (1)了解康普顿效应，了解光子的动量 (2)了解光既具有波动性，又具有粒子性; (3)知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性; (4)了解光是一种概率波。 2、过程与方法： (1)了解物理真知形成的历史过程; (2)了解物理学探讨的基础是试验事实以及试验对于物理探讨的重要性; (3)知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。 3、情感、看法与价值观：领会自然界的奇异与和谐，发展对科学的新奇心与求知欲，乐于探究自然界的奇妙，能体验探究自然规律的艰辛与喜悦。 教学重点：实物粒子和光子一样具有波粒二象性 教学难点：实物粒子的波动性的理解。 教学方法：老师启发、引导，学生探讨、沟通。 教学用具：投影片，多媒体协助教学设备 (一)引入新课 提问：前面我们学习了有关光的一些特性和相应的事实表现，那么我们原委怎样来相识光的本质和把握其特性呢?(光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动性。在不同条件下表现出不同特性，分别举出有关光的干涉衍射和光电效应等试验事实)。 我们不能片面地相识事物，能举出本学科或其他学科或生活中类似的事或物吗? (二)进行新课 1、康普顿效应 (1)光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生变更，这种现象叫做光的散射。 (2)康普顿效应 1923年康普顿在做 X 射线通过物质散射的试验时，发觉散射线中除有与入射线波长相同的射线外，还有比入射线波长更长的射线，其波长的变更量与散射角有关，而与入射线波长和散射物质都无关。 (3)康普顿散射的试验装置与规律： 按经典电磁理论：假如入射X光是某种波长的电磁波，散射光的波长是不会变更的!散射中出现 的现象，称为康普顿散射。 康普顿散射曲线的特点： 除原波长 外出现了移向长波方向的新的散射波长 新波长 随散射角的增大而增大。波长的偏移为 波长的偏移只与散射角 有关，而与散射物质种类及入射的X射线的波长 无关， = 0.0241?=2.41×10-3nm(试验值) 称为电子的Compton波长 只有当入射波长 与 可比拟时，康普顿效应才显著，因此要用X射线才能视察到康普顿散射，用可见光视察不到康普顿散射。 (4)经典电磁理论在说明康普顿效应时遇到的困难 依据经典电磁波理论，当电磁波通过物质时，物质中带电粒子将作受迫振动，其频率等于入射光频率，所以它所放射的散射光频率应等于入射光频率。 无法说明波长变更和散射角的关系。 (5)光子理论对康普顿效应的说明 若光子和外层电子相碰撞，光子有一部分能量传给电子，散射光子的能量削减，于是散射光的波长大于入射光的波长。 若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞，光子将与整个原子交换能量，由于光子质量远小于原子质量，依据碰撞理论， 碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。 因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长变更和散射角有关。 (6)康普顿散射试验的意义 有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设; 首次在试验上证明了“光子具有动量”的假设;证明了在微观世界的单个碰撞事务中，动量和能量守恒定律仍旧是成立的。 2、光的波粒二象性 讲解并描述光的波粒二象性，进行归纳整理。 (1)我们所学的大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为听从统计规律。 (2)光子在空间各点出现的概率遵从波动规律，物理学中把光波叫做概率波。 3、光的波动性与粒子性是不同条件下的表现： 大量光子行为显示波动性;个别光子行为显示粒子性;光的波长越长，波动性越强;光的波长越短，粒子性越强。光的波动性不是光子之间相互作用引起的，是光子本身的一种属性。 例题：已知每秒从太阳射到地球上垂直于太阳光的每平方米截面上的辐射能为1.4×103J，其中可见光部分约占45%，假设认为可见光的波长均为0.55m，太阳向各个方向的辐射是匀称的，日地之间距离为R=1.5×1011m，估算出太阳每秒辐射出的可见光的光子数。(保留两位有效数字) 高三物理教案：核裂变教学设计 核裂变 三维教学目标 1、学问与技能 (1)知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量; (2)知道什么是链式反应; (3)会计算重核裂变过程中释放出的能量; (4)知道什么是核反应堆。了解常用裂变反应堆的类型，了解核电站及核能发电的优缺点。 2、过程与方法 (1)通过对核子平均质量与原子序数关系的理解，培育学生的逻辑推理实力及应用教学图像处理物理问题的实力; (2)通过让学生自己阅读课本，查阅资料，培育学生归纳与概括学问的实力和提出问题的实力。 3、情感、看法与价值观 (1)激发学生酷爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学看法，培育学生基本的科学素养，通过核能的利用，思索科学与社会的关系; (2)通过教学，让学生相识到和平利用核能及开发新能源的重要性; (3)确立世界是物质的，物质是运动改变的，而改变过程必定遵循能量守恒的观点。 教学重点：链式反应及其释放核能的计算;重核裂变的核反应方程式的书写。 教学难点：通过核子平均质量与原子序数的关系，推理得出由质量数较大的原子核分裂成质量数较小的原子核释放能量这一结论。 教学方法：老师启发、引导，学生探讨、沟通。 教学用具：多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。 (一)引入新课 大家都知道在其次次世界大战即将结束的时候，美国于1945年8月6日、9日先后在日本的广岛、长崎上空投下了两颗原子弹，刹那间，这两座曾经非常漂亮的城市变成一片废墟。大家还知道目前世界上有少数国家建成了很多核电站，我国也相继建成了浙江秦山核电站和广东大亚湾核电站等。我想，现在大家肯定想知道原子弹爆炸及核发电的原理，那么，我们这节课就来学习裂变，通过学习，大家就会对上述问题有初步的了解。 (二)进行新课 1、核裂变(fission) 提问：核裂变的特点是什么?(重核分裂成质量较小的核的反应，称为裂变) 总结：重核分裂成质量较小的核，释放出核能的反应，称为裂变。 提问：是不是全部的核裂变都能放出核能?(只有核子平均质量减小的核反应才能放出核能) 总结：不是全部的核反应都能放出核能，有的核反应，反应后生成物的质量比反应前的质量大，这样的核反应不放出能量，反而在反应过程中要汲取大量的能量。只有重核裂变和轻核聚变能放出大量的能量。 2、铀核的裂变 (1)铀核的裂变的一种典型反应。 提问：铀核的裂变的产物是多样的，最典型的一种核反应方程式是什么样的? (2)链式反应： 提问：链式反应chain reaction是怎样进行的?(这种由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代接着下去的过程，叫做核裂变的链式反应) (3)临界体积(临界质量)： 提问：什么是临界体积(临界质量)?(通常把裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积，相应的质量叫做临界质量) (4)裂变反应中的能量的计算。 裂变前的质量： kg， kg 裂变后的质量： kg， kg， kg， 学生计算：质量亏损： kg， J=201MeV 总结：由重核裂变产生的中子使裂变反应一代接一代接着下去的过程，叫做核裂变的链式反应。裂变物质能够发生链式反应的最小体积叫做它的临界体积。铀核裂变的产物不同，释放的能量也不同。 3、核电站 提问：核核反应堆各组成部分在核反应中起什么作用? 学生回答：铀棒由浓缩铀制成，作为核燃料。 学生回答：限制棒由镉做成，用来限制反应速度。 学生回答：减速剂由石墨、重水或一般水(有时叫轻水)做成，用来跟快中子碰撞，使快中子能量削减，变成慢中子，以便让U235俘获。 学生回答：冷却剂由水或液态的金属钠等流体做成，在反应堆内外循环流淌，把反应堆内的热量传输出，确保反应堆的平安。 学生回答：水泥防护层用来屏蔽裂变产物放出的各种射线，防止核辐射。 提问：核能发电的优点、缺点? 优点：污染小;可采储量大;比较经济。 缺点：一旦核泄漏会造成严峻的核污染;核废料处理困难。 点评：学生用自己的语言叙述，基本正确即可。 补充：了解常用裂变反应堆的类型：秦山二期、大亚湾二期是压水堆，秦山三期是沸水堆。 例题1、下列核反应中，表示核裂变的是( ) A、 B、 C、 D、 分析：核反应中有四种不同类型的核反应，它们分别是衰变、人工转变、重核裂变、轻核聚变。其中衰变中有 衰变、 衰变等。 是 衰变， 是 衰变， 是人工转变，只的C选项是重核裂变。 解：表示核裂变的是C 例题2、秦山核电站第一期工程装机容量为30万kW，假如1g铀235完全裂变时产生的能量为8.2 1010 J，并且假定产生的能量都变成了电能，那么，每年要消耗多少铀235?(一年按365天计算) 学生回答： 解：核电站每天的发电量为W=Pt=3×108×24×3600 J=2.592×1013 J，每年的发电量W总=365W=9.46×1015 J而1 g铀完全裂变时产生的能量为：8.2×1010 J 所以，每年消耗的铀的量为： 点评：培育学生推理及公式演算的实力。留意速度单位的换算，运算过程中带单位运算。适当进行爱国主义教化。 第18页 共18页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页第 18 页 共 18 页