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2019 人教版高中物理选修第三册《第五章 原子核》
大单元整体教学设计[2020 课标]
一、内容分析与整合
二、《普通高中物理课程标准(2017 年版 2020 年修订)》分解
三、学情分析
四、大主题或大概念设计
五、大单元目标叙写
六、大单元教学重点
七、大单元教学难点
八、大单元整体教学思路
九、学业评价
十、大单元实施思路及教学结构图
十一、大情境、大任务创设
十二、单元学历案
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十三、学科实践与跨学科学习设计
十四、大单元作业设计
十五、“教-学-评”一致性课时设计
十六、大单元教学反思
一、内容分析与整合
(一)教学内容分析
《第五章 原子核》是高中物理选修第三册中的重要章节,该章节详细探讨
了原子核的结构、性质以及原子核反应等核心内容。本章内容不仅涉及原子物
理学的基础知识,还与现代科技如核能利用、放射性同位素应用等紧密相关,
对于培养学生的物理观念和科学思维具有重要意义。
具体来说,本章内容主要包括以下几个方面:
原子核的组成:介绍原子核的基本构成,包括质子和中子,以及它们的质
量和电荷等物理属性。通过卢瑟福的 α 粒子散射实验等经典实验,阐述原子核
结构的发现历程,帮助学生理解原子核的复杂性和微观世界的奇妙。
放射性元素的衰变:讲解放射性元素自发衰变的类型和规律,包括 α 衰变、
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β 衰变和 γ 衰变。通过分析衰变方程和半衰期等概念,使学生掌握放射性元素
衰变的基本知识和计算方法。通过介绍放射性同位素的应用,让学生认识到原
子核物理在现代科技中的重要作用。
核力与结合能:介绍核子之间的相互作用力——核力,以及原子核的结合
能概念。通过分析比结合能曲线,帮助学生理解原子核的稳定性与核子数的关
系。通过介绍四种基本相互作用力,拓宽学生的物理视野,增强他们对自然界
基本规律的认识。
核裂变与核聚变:详细讲解核裂变和核聚变的过程和原理,以及它们在现
代科技中的应用。通过分析链式反应和可控核裂变、核聚变的实现方法,使学
生了解核能利用的基本原理和技术挑战。通过介绍核电站和氢弹等实例,让学
生认识到原子核反应对人类社会发展的深远影响。
“ 基本”粒子:介绍粒子物理学的基本概念和发展历程,包括粒子的分类、
反粒子的概念以及夸克模型等。通过分析粒子加速器和对撞机等实验装置的工
作原理,让学生了解粒子物理学的研究方法和前沿动态。通过介绍华人科学家
在粒子物理学领域的杰出贡献,激发学生的民族自豪感和科学探索精神。
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(二)单元内容分析
原子核的组成
核心概念:原子核、质子、中子、电荷数、质量数、同位素。
关键实验:卢瑟福的 α 粒子散射实验。
教学目标:理解原子核的基本构成和物理属性;掌握同位素的概念和表示
方法;了解原子核结构发现的历史背景。
教学难点:理解 α 粒子散射实验的原理和结果;掌握同位素的质量数和电
荷数计算方法。
放射性元素的衰变
核心概念:放射性、衰变、半衰期、衰变方程。
关键实验:放射性元素衰变的观测实验。
教学目标:理解放射性元素衰变的类型和规律;掌握半衰期的概念和计算
方法;了解放射性同位素的应用。
教学难点:理解衰变方程的物理意义;掌握半衰期的计算方法和应用。
核力与结合能
核心概念:核力、结合能、比结合能、四种基本相互作用力。
关键实验:核反应实验(如质子和中子的结合实验)。
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教学目标:理解核力的性质和作用 范围 ;掌握结合能和比结合能的概念和
计算方法;了解四种基本相互作用力的 特 点和 区别 。
教学难点:理解核力的 短 程性和 饱 和性;掌握比结合能曲线的物理意义和
应用。
核裂变与核聚变
核心概念:核裂变、核聚变、链式反应、可控核反应。
关键实验:核裂变和核聚变实验(如原子弹和氢弹的 爆炸 实验)。
教学目标:理解核裂变和核聚变的过程和原理;掌握链式反应和可控核反
应的实现方法;了解核能利用的基本原理和技术挑战。
教学难点:理解核裂变和核聚变的物理过程;掌握链式反应的控 制 方法和
应用。
“ 基本”粒子
核心概念:粒子、反粒子、夸克、粒子物理标 准 模型。
关键实验:粒子加速器和对撞机实验。
教学目标:理解粒子的分类和反粒子的概念;掌握夸克模型和粒子物理标
准 模型的基本内容;了解粒子物理学的研究方法和前沿动态。
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教学难点:理解夸克模型的物理意义和应用;掌握粒子物理标 准 模型的基
本 框架 和 预 测能力。
(三)单元内容 整 合
本章内容以原子核 为 核心, 逐步 展 开 到放射性元素的衰变、核力与结合能、
核裂变与核聚变以及 “ 基本”粒子等 更 深 层次 的内容。在教学过程中,应 注 重
各部 分内容之间的内在 联 系和 逻辑顺序 ,通过实例分析和实验 演 示等方式,帮
助学生 形 成 完整 的原子核物理知识体系。
具体来说,可以 将 本章内容 整 合 为 以下几个教学模 块 :
原子核结构模 块 :介绍原子核的基本构成和物理属性,通过实验 演 示和理
论 分析相结合的方式,帮助学生理解原子核结构的复杂性和微观世界的奇妙。
放射性元素衰变模 块 :讲解放射性元素衰变的类型和规律,通过实验观测
和数 据 分析等方法,让学生掌握衰变方程和半衰期的计算方法, 并 了解放射性
同位素的应用。
核力与结合能模 块 :介绍核力的性质和作用 范围 ,通过结合能曲线和比结
合能等概念的分析,帮助学生理解原子核的稳定性和核子数的关系。介绍四种
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基本相互作用力,拓宽学生的物理视野。
核裂变与核聚变模 块 :详细讲解核裂变和核聚变的过程和原理,通过实验
演 示和 案 例分析等方式,让学生了解核能利用的基本原理和技术挑战。介绍核
电站和氢弹等实例,增强学生的科技意识和 环保 意识。
粒子物理模 块 :介绍粒子物理学的基本概念和发展历程,通过实验 演 示和
理 论 讲解等方式,让学生掌握粒子的分类和反粒子的概念以及夸克模型等核心
内容。介绍粒子加速器和对撞机等实验装置的工作原理和应用前景,激发学生
的科学探索精神。
二、《普通高中物理课程标准( 2017 年版 2020 年修订)》分解
(一)物理观念
物质观念
内容要 求 :理解原子核是构成物质的基本粒子之一,掌握原子核的组成和
物理属性;了解放射性元素衰变的类型和规律,理解半衰期的概念和计算方法;
掌握核裂变和核聚变的过程和原理,理解核能利用的基本原理和技术挑战。
培养 途径 :通过实验 演 示、 案 例分析、理 论 讲解等方式,帮助学生 形 成对
原子核和放射性元素衰变的 直 观认识;通过讨 论 和探究等方式, 引导 学生深 入
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理解核裂变和核聚变的物理过程和技术应用。
运 动和相互作用观念
内容要 求 :理解核力是核子之间的相互作用力之一,掌握核力的性质和作
用 范围 ;了解四种基本相互作用力的 特 点和 区别 ,理解它们在自然界中的 普遍
性和重要性。
培养 途径 :通过实验 演 示和理 论 讲解等方式,帮助学生理解核力的 短 程性
和 饱 和性;通过讨 论 和探究等方式, 引导 学生深 入 理解四种基本相互作用力的
内在 联 系和相互作用机 制 。
能量观念
内容要 求 :理解结合能和比结合能的概念和计算方法,掌握原子核稳定性
和核子数的关系;了解核裂变和核聚变过程中能量的 转化 和 释 放机 制 ,理解核
能利用的基本原理和技术挑战。
培养 途径 :通过实验 演 示和数 据 分析等方式,帮助学生理解结合能和比结
合能的物理意义和应用;通过讨 论 和探究等方式, 引导 学生深 入 理解核裂变和
核聚变过程中能量的 转化 和 释 放机 制 以及核能利用的技术挑战和 环保问题 。
(二)科学思维
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模型 建 构
内容要 求 :掌握原子核的组成和物理属性模型、放射性元素衰变模型、核
裂变和核聚变模型等核心内容;能 够运 用 这些 模型解 释 相关物理现 象 和解 决 实
际问题 。
培养 途径 :通过实验 演 示和理 论 讲解等方式,帮助学生 建立 原子核和放射
性元素衰变的物理模型;通过讨 论 和探究等方式, 引导 学生 运 用 这些 模型解 释
相关物理现 象 和解 决 实 际问题 。 鼓励 学生自主 建 构模型 并进行交流 和分 享 。
科学 推 理
内容要 求 :能 够运 用物理原理和定律 进行推 理和 演绎 ,解 决 与原子核物理
相关的 问题 ;能 够运 用实验数 据 和现 象进行归纳 和 总 结, 得 出科学结 论 。
培养 途径 :通过实验 演 示和数 据 分析等方式,帮助学生掌握科学 推 理的基
本方法和技 巧 ;通过讨 论 和探究等方式, 引导 学生 运 用物理原理和定律 进行推
理和 演绎并 解 决 相关 问题 。 鼓励 学生 积极参 与 课堂 讨 论 和探究 活 动, 提 高科学
推 理能力。
科学 论证
内容要 求 :能 够运 用 证据 和 逻辑 对原子核物理中的观点和结 论进行论证 和
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评价 ;能 够运 用科学 语言 和方法表 达 自 己 的观点和结 论并 与他人 进行交流 和讨
论 。
培养 途径 :通过实验 演 示和 案 例分析等方式,帮助学生掌握科学 论证 的基
本方法和技 巧 ;通过讨 论 和探究等方式, 引导 学生 运 用 证据 和 逻辑 对原子核物
理中的观点和结 论进行论证 和 评价 。 鼓励 学生 积极参 与 课堂 讨 论 和探究 活 动,
提 高科学 论证 能力 并 培养 批判 性思维。
(三)科学探究
问题提 出
内容要 求 :能 够从日常 生 活 和科技发展中 提 出与原子核物理相关的 问题 ;
能 够针 对具体 问题提 出 假设 和 猜想并进行初步 的实验 设 计和数 据 分析。
培养 途径 :通过 情境导入 和 案 例分析等方式激发学生的 好 奇心和 求 知 欲 ;
通过讨 论 和探究等方式 引导 学生 针 对具体 问题提 出 假设 和 猜想并进行初步 的实
验 设 计和数 据 分析。同 时鼓励 学生关 注 科技发展和社会 热 点 问题 , 提 高 问题 意
识和 创新 能力。
证据收集
内容要 求 :能 够运 用实验器 材 和 设备收集 与原子核物理相关的实验数 据 ;