资源简介

碰撞
★新课标要求
（一）知识与技能
1．认识弹性碰撞与非弹性碰撞，认识对心碰撞与非对心碰撞
2．了解微粒的散射
（二）过程与方法
通过体会碰撞中动量守恒、机械能守恒与否，体会动量守恒定律、机械能守恒定律的应用。
（三）情感、态度与价值观
感受不同碰撞的区别，培养学生勇于探索的精神。
★教学重点
用动量守恒定律、机械能守恒定律讨论碰撞问题
★教学难点
对各种碰撞问题的理解．
★教学方法
教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：
投影片，多媒体辅助教学设备
★课时安排
1 课时
★教学过程
（一）引入新课
碰撞过程是物体之间相互作用时间非常短暂的一种特殊过程，因而碰撞具有如下特点：
1．碰撞过程中动量守恒．
提问：守恒的原因是什么？（因相互作用时间短暂，因此一般满足F内>>F外的条件）
2．碰撞过程中，物体没有宏观的位移，但每个物体的速度可在短暂的时间内发生改变．
3．碰撞过程中，系统的总动能只能不变或减少，不可能增加．
提问：碰撞中，总动能减少最多的情况是什么？（在发生完全非弹性碰撞时总动能减少最多）
熟练掌握碰撞的特点，并解决实际的物理问题，是学习动量守恒定律的基本要求．
（二）进行新课
1．展示投影片1，内容如下：
如图所示，质量为M的重锤自h高度由静止开始下落，砸到质量为m的木楔上没有弹起，二者一起向下运动．设地层给它们的平均阻力为F，则木楔可进入的深度L是多少？
组织学生认真读题，并给三分钟时间思考．
（1）提问学生解题方法，可能出现的错误是：认为过程中只有地层阻力F做负功使机械能损失，因而解之为
Mg（h+L）+mgL-FL=0．
将此结论写在黑板上，然后再组织学生分析物理过程．
（2）引导学生回答并归纳：第一阶段 ( http: / / www.21cnjy.com )，M做自由落体运动机械能守恒．m不动，直到M开始接触m为止．再下面一个阶段，M与m以共同速度开始向地层内运动．阻力F做负功，系统机械能损失．
提问：第一阶段结束时，M有速度，，而m速度为零。下一阶段开始时，M与m就具有共同速度，即m的速度不为零了，这种变化是如何实现的呢？
引导学生分析出来，在上述前后两个 ( http: / / www.21cnjy.com )阶段中间，还有一个短暂的阶段，在这个阶段中，M和m发生了完全非弹性碰撞，这个阶段中，机械能（动能）是有损失的．
（3）让学生独立地写出完整的方程组．
第一阶段，对重锤有：
第二阶段，对重锤及木楔有
Mv+0=（M+m）．
第三阶段，对重锤及木楔有
（4）小结：在这类问题中，没有出现碰撞两个字，碰撞过程是隐含在整个物理过程之中的，在做题中，要认真分析物理过程，发掘隐含的碰撞问题．
2．展示投影片2，其内容如下：
如图所示，在光滑水平地面上，质量为M的滑块上用轻杆及轻绳悬吊质量为m的小球，此装置一起以速度v0向右滑动．另一质量也为M的滑块静止于上述装置的右侧．当两滑块相撞后，便粘在一起向右运动，则小球此时的运动速度是多少？
组织学生认真读题，并给三分钟思考时间．
（1）提问学生解答方案，可能出现的错误有：在碰撞过程中水平动量守恒，设碰后共同速度为v，则有
（M+m）v0+0＝（2M+m）v．
解得，小球速度
（2）教师明确表示此种解法是错误的，提醒学生注意碰撞的特点：即宏观没有位移，速度发生变化，然后要求学生们寻找错误的原因．
（3）总结归纳学生的解答，明确以下的研究方法：
①碰撞之前滑块与小球做匀速直线运动，悬线处于竖直方向．
②两个滑块碰撞时间极其短暂，碰撞前、后瞬间相比，滑块及小球的宏观位置都没有发生改变，因此悬线仍保持竖直方向．
③碰撞前后悬线都保持竖直方向，因此碰撞过程中，悬线不可能给小球以水平方向的作用力，因此小球的水平速度不变．
④结论是：小球未参与滑块之间的完全非弹性碰撞，小球的速度保持为v0．
（4）小结：由于碰撞中宏观无位移，所以在有些问题中，不是所有物体都参与了碰撞过程，在遇到具体问题时一定要注意分析与区别．
3．展示投影片3，其内容如下：
在光滑水平面上，有A、B两个小球向右沿 ( http: / / www.21cnjy.com )同一直线运动，取向右为正，两球的动量分别是pA=5kgm/s，pB=7kgm/s，如图所示．若能发生正碰，则碰后两球的动量增量△pA、△pB可能是 （ ）
A．△pA=-3kgm/s；△pB =3kgm/s
B．△pA=3kgm/s；△pB =3kgm/s
C．△pA=-10kgm/s；△pB =10kgm/s
D．△pA=3kgm/s；△pB =-3kgm/s
组织学生认真审题．
（1）提问：解决此类问题的依据是什么？
在学生回答的基础上总结归纳为：
①系统动量守恒；②系统的总动能不能增加； ( http: / / www.21cnjy.com )③系统总能量的减少量不能大于发生完全非弹性碰撞时的能量减少量；④碰撞中每个物体动量的增量方向一定与受力方向相同；⑤如碰撞后向同方向运动，则后面物体的速度不能大于前面物体的速度．
（2）提问：题目仅给出两球的动量，如何比较碰撞过程中的能量变化？
帮助学生回忆的关系。
（3）提问：题目没有直接给出两球的质量关系，如何找到质量关系？
要求学生认真读题，挖掘隐含的质量关系，即A追上B并相碰撞，
所以，，即 ，
（4）最后得到正确答案为A．
4．展示投影片4，其内容如下：
如图所示，质量为m的小球被长为L ( http: / / www.21cnjy.com )的轻绳拴住，轻绳的一端固定在O点，将小球拉到绳子拉直并与水平面成θ角的位置上，将小球由静止释放，则小球经过最低点时的即时速度是多大？
组织学生认真读题，并给三分钟思考时间．
（1）提问学生解答方法，可能出现的错误有：认为轻绳的拉力不做功，因此过程中机械能守恒，以最低点为重力势能的零点，有
得
（2）引导学生分析物理过程．
第一阶段，小球做自由落体运动，直到轻绳位于水平面以下，与水平面成θ角的位置处为止．在这一阶段，小球只受重力作用，机械能守恒成立．
下一阶段，轻绳绷直，拉住小球做竖直面上的圆周运动，直到小球来到最低点，在此过程中，轻绳拉力不做功，机械能守恒成立．
提问：在第一阶段终止的时刻，小球的瞬时速度是什么方向？在下一阶段初始的时刻，小球的瞬时速度是什么方向？
在学生找到这两个速度方向的不同后，要求学生解释其原因，总结归纳学生的解释，明确以下观点：
在第一阶段终止时刻，小球的速度竖直向下，既有沿下一步圆周运动轨道切线方向（即与轻绳相垂直的方向）的分量，又有沿轨道半径方向（即沿轻绳方向）的分量．在轻绳绷直的一瞬间，轻绳给小球一个很大的冲量，使小球沿绳方向的动量减小到零，此过程很类似于悬挂轻绳的物体（例如天花板）与小球在沿绳的方向上发生了完全非弹性碰撞，由于天花板的质量无限大（相对小球），因此碰后共同速度趋向于零．在这个过程中，小球沿绳方向分速度所对应的一份动能全部损失了．因此，整个运动过程按机械能守恒来处理就是错误的．
（3）要求学生重新写出正确的方程组．
．
解得
（4）小结：很多实际问题都可以类比为碰撞，建立合理的碰撞模型可以很简洁直观地解决问题．下面继续看例题．
5．展示投影片5，其内容如下：
如图所示，质量分别为mA和mB的滑块之间用轻质弹簧相连，水平地面光滑．mA、mB原来静止，在瞬间给mB一很大的冲量，使mB获得初速度v0，则在以后的运动中，弹簧的最大势能是多少？
在学生认真读题后，教师引导学生讨论．
（1）mA、mB与弹簧所构成 ( http: / / www.21cnjy.com )的系统在下一步运动过程中能否类比为一个mA、mB发生碰撞的模型？（因系统水平方向动量守恒，所以可类比为碰撞模型）
（2）当弹性势能最大时，系统相当于发生了什么样的碰撞？（势能最大，动能损失就最大，因此可建立完全非弹性碰撞模型）
经过讨论，得到正确结论以后，要求学生据此而正确解答问题，得
到结果为
（三）课堂小结
教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
（四）作业
“问题与练习”1～5题
★教学体会
思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根 ( http: / / www.21cnjy.com )本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。
★教学资料
一维弹性碰撞的普适性结论
新课标人教版选修3-5第15页讨论了一维 ( http: / / www.21cnjy.com )弹性碰撞中的一种特殊情况（运动的物体撞击静止的物体），本文旨在在此基础之上讨论一般性情况，从而总结出普遍适用的一般性结论。
在一光滑水平面上有两个质量分别为、的刚性小球A和B，以初速度、运动，若它们能发生碰撞（为一维弹性碰撞），碰撞后它们的速度分别为和。我们的任务是得出用、、、表达和的公式。
、、、是以地面为参考系的，将A和B看作系统。
由碰撞过程中系统动量守恒，有 ①
有弹性碰撞中没有机械能损失，有 ②
由①得
由②得
将上两式左右相比，可得
即或 ③
碰撞前B相对于A的速度为，碰撞后B相对于A的速度为，同理碰撞前A相对于B的速度为，碰撞后A相对于B的速度为，故③式为或，其物理意义是：
碰撞后B相对于A的速度与碰撞前B相对于A的速度大小相等，方向相反；
碰撞后A相对于B的速度与碰撞前A相对于B的速度大小相等，方向相反；
故有
[结论1]对于一维弹性碰撞，若以其中某物体为参考系，则另一物体碰撞前后速度大小不变，方向相反（即以原速率弹回）。
联立①②两式，解得
④
⑤
下面我们对几种情况下这两个式子的结果做些分析。
●若，即两个物体质量相等
， ，表示碰后A的速度变为，B的速度变为 。
故有
[结论2] 对于一维弹性碰撞，若两个物体 ( http: / / www.21cnjy.com )质量相等，则碰撞后两个物体互换速度（即碰后A的速度等于碰前B的速度，碰后B的速度等于碰前A的速度）。
●若，即A的质量远大于B的质量
这时，，。根据④、⑤两式，
有 ，
表示质量很大的物体A（相对于B而言）碰撞前后速度保持不变。 ⑥
●若，即A的质量远小于B的质量
这时，，。根据④、⑤两式，
有 ，
表示质量很大的物体B（相对于A而言）碰撞前后速度保持不变。 ⑦
综合⑥⑦，可知：
[结论3] 对于一维弹性碰撞，若其中某物体的质量远大于另一物体的质量，则质量大的物体碰撞前后速度保持不变。
至于质量小的物体碰后速度如何，可结合[结论1]和[结论3]得出。
以为例，由[结论3]可知，由[结论1]可知，即，将代入，可得，与上述所得一致。
以上结论就是关于一维弹性碰撞的三个普适性结论。
[练习]如图所示，乒乓球质量为m， ( http: / / www.21cnjy.com )弹性钢球质量为M（M>>m），它们一起自高度h高处自由下落，不计空气阻力，设地面上铺有弹性钢板，球与钢板之间的碰撞及乒乓球与钢球之间的碰撞均为弹性碰撞，试计算钢球着地后乒乓球能够上升的最大高度。
解析：
乒乓球和弹性钢球自状态1自由下落，至弹性钢球刚着地（状态2）时，两者速度相等
则
弹性钢球跟弹性钢板碰撞后瞬间（状态3），弹性钢球速率仍为v，方向变为竖直向上
紧接着，弹性钢球与乒乓球碰，碰后瞬间（状态4）乒乓球速率变为v′
由[结论3]可知，弹性钢球与乒乓球碰后弹性钢球速度保持不变（速率仍为v，方向为竖直向上）；
由[结论1]可知，弹性钢球 ( http: / / www.21cnjy.com )与乒乓球碰前瞬间（状态3）乒乓球相对于弹性钢球的速度为2v，方向为竖直向下，弹性钢球与乒乓球碰后瞬间（状态4）乒乓球相对于弹性钢球的速度为2v，方向为竖直向上。
则v′=3v
由得反冲运动 火箭
教学目标：
一、知识目标：
1、知道什么是反冲运动，能举出几个反冲运动的实例；
2、知道火箭的飞行原理和主要用途。
二、能力目标：
1、结合实际例子，理解什么是反冲运动；
2、能结合动量守恒定律对反冲现象做出解释；
3、进一步提高运用动量守恒定律分析和解决实际问题的能力
三、德育目标：
1、通过实验，分析得到什么是反冲运动，培养学生善于从实验中总结规律和热心科学研究的兴趣、勇于探索的品质。
2、通过介绍我国成功地研制和发射长征系列火 ( http: / / www.21cnjy.com )箭的事实，结合我国古代对于火箭的发明和我国的现代火箭技术已跨入世界先进先烈，激发学生热爱社会主义的情感。
教学重点：
1、知道什么是反冲。
2、应用动量守恒定律正确处理喷气式飞机、火箭一类问题。
教学难点：
如何应用动量守恒定律分析、解决反冲运动。
教学方法：
1、通过观察演示实验，总结归纳得到什么是反冲运动。
2、结合实例运用动量守恒定律解释反冲运动。
教学用具：
反冲小车、玻璃棒、气球、酒精、反冲塑料瓶等
课时安排：
1课时
教学步骤：
导入新课 [演示]拿一个气球，给它充足气，然后松手，观察现象。
[学生描述现象]释放气球后，气球内的气体向后喷出，气球向相反的方向飞出。
[教师]在日常生活中，类似于气球这样的运动很多，本节课我们就来研究这种。
新课教学：
（一）反冲运动 火箭
1、教师分析气球所做的运动
给气球内吹足气，捏紧出气孔，此时气球和其中的气体作为一个整体处于静止状态。松开出气孔时，气球中的气体向后喷出，气体具有能量，此时气体和气球之间产生相互作用，气球就向前冲出。
2、学生举例：你能举出哪些物体的运动类似于气球所作的运动？
学生：节日燃放的礼花。喷气式飞机。反击式水轮机。火箭等做的运动。
3、同学们概括一下上述运动的特点，教师结合学生的叙述总结得到：
某个物体向某一方向高速喷射出大量的液体，气体或弹射出一个小物体，从而使物体本身获得一反向速度的现象，叫反冲运动
4、分析气球。火箭等所做的反冲运动，得到：
在反冲现象中，系统所受的合外力一般不为零；
但是反冲运动中如果属于内力远大于外力的情况，可以认为反冲运动中系统动量守恒。
（二）学生课堂用自己的装置演示反冲运动。
1、学生做准备：拿出自己的在课下所做的反冲运动演示装置。
2、学生代表介绍实验装置，并演示。
学生甲：
装置：在玻璃板上放一辆小车，小车上用透明胶带粘中一块浸有酒
精的棉花。
实验做法：点燃浸有酒精的棉花，管中的酒精蒸气将橡皮塞冲出，同时看到小车沿相反方向运动。
学生乙：
装置：二个空摩丝瓶，在它们的底部用大号 ( http: / / www.21cnjy.com )缝衣针各钻一个小洞，这样做成二个简易的火箭筒，在铁支架的立柱端装上顶轴，在放置臂的两侧各装一只箭筒，再把旋转系统放在顶轴上，往火箭筒内各注入约4mL的酒精，并在火箭筒下方的棉球上注入少量酒精。点燃酒精棉球，片刻火箭筒内的酒精蒸气从尾孔中喷出，并被点燃，这时可以看到火箭旋转起来。
学生丙：用可乐瓶做一个水火箭，方法是用一段吸管和透明胶带在瓶上固定一个导向管，瓶口塞 一橡皮塞，在橡皮塞上钻一孔，在塞上固定一只自行车车胎上的进气阀门，并在气门芯内装上小橡皮管，在瓶中先注入约1/3体积的水，用橡皮塞把瓶口塞严，将尼龙线穿过可乐瓶上的导向管，使线的一端拴在门的上框上，另一端拴在板凳腿上，要使线拉直，将瓶的进气阀与打气筒相接，向筒内打气到一定程度时，瓶塞脱开，水从瓶口喷出，瓶向反方向飞去。
过渡引言：同学们通过自己设计的实验装置得到并演示了什么是反冲运动，那么反冲运动在实际生活中有什么应用呢？下边我们来探讨这个问题。
（三）反冲运动的应用和防止
1、学生阅读课文有关内容。
2、学生回答反冲运动应用和防止的实例。
学生：反冲有广泛的应用：灌溉喷水器、反击式水轮机、喷气式飞机、火箭等都是反冲的重要应用。
学生：用枪射击时，要用肩部抵住枪身，这是防止或减少反冲影响的实例。
3、用多媒体展示学生所举例子。
4、要求学生结合多媒体展示的物理情景对几个物理过程中反
冲的应用和防止做出解释说明：
①对于灌溉喷水器，当水从弯管的喷嘴喷出时，弯管因反冲而旋转，可以自动地改变喷水的方向。
②对于反击式水轮机：当水从转轮的叶片中流出时，转轴由于反冲而旋转带动发电机发电。
③对于喷气式飞机和火箭，它们靠尾部喷出气流的反冲作用而获得很大的速度。
④用枪射击时，子弹向前飞去枪身向后发生反冲，枪身的反冲会影响射击的准确性，所以用步枪时我们要把枪身抵在肩部，以减少反冲的影响。
教师：通过我们对几个实例的分析，明确了反冲既有有利的一面，同时也有不利的一面，在看待事物时我们要学会用一分为二的观点。
我们知道：反冲现象的一个重要应用是火箭，下边我们一认识火箭：
（四）火箭：
1、演示：把一个废旧白炽灯泡敲碎取出里面的一根细玻璃管，往细玻璃管装由火柴刮下的药粉，把细管放在支架上，用火柴或其他办法给细管加热。
现象：当管内的药粉点燃时，生成的燃气从细口迅速喷出，细管便向相反方向飞去。教师讲述：上述装置就是火箭的原理模型。
2、多媒体演示古代火箭，现代火箭的用途及多级火箭的工作过程，同时学生边看边阅读课文。
3、用实物投影仪出示阅读思考题：
①介绍一下我国古代的火箭。？
②现代的火箭与古代火箭有什么相同和不同之处？
③现代火箭主要用途是什么？
④现代火箭为什么要采用多级结构？
4、学生解答上述问题：
①我国古代的火箭是这样的：
在箭上扎一个火药筒，火药筒的前端是封闭的，火药点燃后生成的燃气以很大速度向后喷出，火箭由于反冲而向前运动。
②现代火箭与古代火箭原理相同，都是利用反冲现象来工作的。
但现代火箭较古代火箭结构复杂得多，现代火箭主要由壳体和燃料两大部分组成，壳体是圆筒形的，前端是封闭的尖端，后端有尾喷管，燃料燃烧产生的高温高压燃气从尾喷管迅速喷出，火箭就向前飞去。
③现代火箭主要用来发射探测仪器、常规弹头或核弹头，人造卫星或宇宙飞船，即利用火箭作为运载工具。
④在现代技术条件下，一级火箭的最终速度还达不到发射人造卫星所需要的速度，发射卫星时要使用多级火箭。
用CAI课件展示多级火箭的工作过程：
多级火箭由章单级火箭组成，发射时先点燃第一级火箭，燃料
用完工以后，空壳自动脱落，然后下一级火箭开始工作。
教师介绍：多级火箭能及时把空壳抛掉 ( http: / / www.21cnjy.com )，使火箭的总质量减少，因而能够达到很高的温度，可用来完成洲际导弹，人造卫星、宇宙飞船等的发射工作，但火箭的级数不是越多越好，级数越多，构造越复杂，工作的可靠性越差，目前多级火箭一般都是三级火箭。
那么火箭在燃料燃尽时所能获得的最终速度与什么有关系呢？
5、出示下列问题：
火箭发射前的总质量为M、燃料燃尽后的质量为m，火箭燃气的喷射速度为v1，燃料燃尽后火箭的飞行速度v为多大？
[学生分析并解答]：
解：在火箭发射过程中，由于内力远大于外力，所以动量守恒。
发射前的总动量为0，发射后的总动量为（M-m）v-mv1（以火箭的速度方向为正方向）
则：（M-m）v-mv1=0
师生分析得到：燃料燃尽时火箭获得的最终速度由喷气速度及质量比M/m决定。
巩固训练 水平方向射击的大炮，炮身重450kg，炮弹射击速度是450m/s，射击后炮身后退的距离是45cm，则炮受地面的平均阻力是多大？
小　　结 1、当物体的一部分以一 ( http: / / www.21cnjy.com )定的速度离开物体时，剩余部分将获得一个反向冲量而向相反方向运动，这种向相反方向的运动，通常叫做反冲运动。
2、对于反冲运动，所遵循的规律是动是守恒定律，在具体的计算中必须严格按动量守恒定律的解题步骤来进行。
3、反冲运动不仅存在于宏观低速物体间，也存在于微观高速物体。放射性的应用与防护
★新课标要求
（一）知识与技能
（1）知道什么是核反应，会写出人工转变方程。
（2）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物质的主要不同点。
（3）了解放射性在生产和科学领域的应用。
（4）知道放射性污染及其对人类和自然产生的严重危害，了解防范放射线的措施，建立防范意识。
（二）过程与方法
渗透和安全地开发利用自然资源的教育。
（三）情感、态度与价值观
培养学生收集信息、应用已有知识、处理加工信息、探求新知识的能力。
★教学重点
人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律。
★教学难点
人工转变的两个核反应方程及反应过程中遵循的规律
★教学方法
教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：
1．挂图，实验器材模型，课件等。
2．多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。
★课时安排
1 课时
★教学过程
（一）引入新课
教师：前面已经学习了核反应的一种形式 ( http: / / www.21cnjy.com )：衰变。本节课我们要学习核反应的另一种形式：人工转变以及人工转变产生的放射性同位素的应用和核辐射的防护。
学生：回忆前面学习的衰变方程以及衰变过程中遵循的规律。同时学生说出三种衰变物质的性质。
点评：开门见山引入本节课的课题，这能很快让学生知道本节课要做的事情，符合这一部分内容的教学。
通过复习巩固前面的知识，对这一部分内容的教学是有帮助的，有利于学生对人工转变的理解。
（二）进行新课
1．核反应：原子核在其它粒子的轰击下产生新原子核的过程叫核反应。在核反应中质量数守恒、电荷数守恒。
人工转变核反应方程：
例：写出下列原子核人工转变的核反应方程。
（1）1123Na俘获1个α粒子后放出1个质子
（2）1327Al俘获1个α粒子后放出1个中子
（3）816O俘获1个中子后放出1个质子
（4）1430Si俘获1个质子后放出1个中子
学生：理解并记住核反应方程，通过方程理解核反应中遵循的规律。
点评：这部分主要为老师讲解，学生通过前面已学的知识来掌握新的知识。再通过例题进行巩固。
2．人工放射性同位素
（1）放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。放射性同位素有天然和人造两种，它们的化学性质相同。
（2）人工放射性同位素
Al He P
（3）人工放射性同位素的优点：放射强度容易控制；形状容易控制；半衰期短，废料容易处理。
（4）凡是用到射线时，都用人造放射性同位素
学生：从这部分开始主要为学生自习和上网查找资料，一方面要掌握书本的知识，另一方面要扩展自己的知识面，同时有问题的地方及时向老师提问，
点评：这一节大部分为陈述性的知识，教 ( http: / / www.21cnjy.com )学难度不大，学生很容易掌握，如果让学生自习并上网查相关资料，他们一样可以掌握的很好，同时还能扩展他们的知识面，更能激发学生学习的热情。
3．放射性同位素的应用：
（1）利用射线：
射线测厚装置
烟雾报警器
放射治疗
培育新品种，延长保质期
学生要能说出如何利用放射性物质的射线的。对于书本的几种事例要能够讲清楚工作的原理。对学生上网查找的有关射线的应用也要能说出原理。
点评：通过学生的自习与回答问题，培养学生搜索信息，加工信息的能力，同时培养学生的表达能力，规范应用物理术语的能力。
（2）作为示踪原子
棉花对磷肥的吸收
甲状腺疾病的诊断
学生要说出如何将放射性物质作为示踪原子的原理。
4．辐射与安全
学生通过看书与上网查找资料 ( http: / / www.21cnjy.com )，了解放射性辐射的用处以及危害，知道只要控制好辐射量，我们就可以利用它的射线，知道身边的一些放射性物质，以及如何防护一些有害的放射性物质。
点评：这部分内容同样通过学生的自主性学习获得知识，同时也让学生知道核辐射并不可怕，只要控制好量并注意防护，培养学生学科学，讲科学的意识。
（三）课堂小结
本节课的内容相对比较简单，通过学生的自 ( http: / / www.21cnjy.com )主学习学生要能够掌握核反应的概念以及核反应方程，两种放射性同位素的异同点以及人工放射性同位素的一些应用，并能从物理学的原理上进行解释，还要了解核辐射的应用和防护。实验：探究碰撞中的不变量
★新课标要求
（一）知识与技能
1、明确探究碰撞中的不变量的基本思路．
2、掌握同一条直线上运动的两个物体碰撞前后的速度的测量方法．
3、掌握实验数据处理的方法．
（二）过程与方法
1、学习根据实验要求，设计实验，完成某种规律的探究方法。
2、学习根据实验数据进行猜测、探究、发现规律的探究方法。
（三）情感、态度与价值观
1、通过对实验方案的设计，培养学生积极主动思考问题的习惯，并锻炼其思考的全面性、准确性与逻辑性。
2、通过对实验数据的记录与处理，培养学生实事求是的科学态度，能使学生灵活地运用科学方法来研究问题，解决问题，提高创新意识。
3、在对实验数据的猜测过程中，提高学生合作探究能力。
4、在对现象规律的语言阐述中，提高了学生的语言表达能力，还体现了各学科之间的联系，可引伸到各事物间的关联性，使自己溶入社会。
★教学重点
碰撞中的不变量的探究
★教学难点
速度的测量方法、实验数据的处理．
★教学方法
教师启发、引导，学生自主实验，讨论、交流学习成果。
★教学用具：
投影片，多媒体辅助教学设备；完成该实验实验室提供的实验器材，如气垫导轨、滑块、打点计时器等
★课时安排
1 课时
★教学过程
（一）引入新课
课件（投影片）演示：
（1）台球由于两球碰撞而改变运动状态（不同号的台球运动状态不同）。
（2）微观粒子之间由于相互碰撞而改变状态，甚至使得一种粒子转化为其他粒子．
师：碰撞是日常生活、生产活动中常见的一种现象，两个物体发生碰撞后，速度都发生变化．例：两节火车车厢之间的挂钩靠碰撞连接。
( http: / / www.21cnjy.com )
师：两个物体的质量比例不同时，它们的速度变化也不一样．
师：物理学中研究运动过程中的守恒量具有特别重要的意义，本节通过实验探究碰撞过程中的什么物理量保持不变（守恒）．
（二）进行新课
1．实验探究的基本思路
1．1 一维碰撞
师：我们只研究最简单的情况——两个物体碰撞前沿同一直线运动，碰撞后仍沿同一直线运动．
这种碰撞叫做一维碰撞．
课件：碰撞演示
如图所示，A、B是悬挂起来的 ( http: / / www.21cnjy.com )钢球，把小球A拉起使其悬线与竖直线夹一角度a，放开后A球运动到最低点与B球发生碰撞，碰后B球摆幅为β角．如两球的质量mA=mB，碰后A球静止，B球摆角β=α，这说明A、B两球碰后交换了速度；
如果mA>mB，碰后A、B两球一起向右摆动；
如果mA师：以上现象可以说明什么问题？
结论：以上现象说明A、B两球碰撞后，速度发生了变化，当A、B两球的质量关系发生变化时，速度变化的情况也不同．
1．2 追寻不变量
师：在一维碰撞的情况下与物体运动有关的量只有物体的质量和物体的速度．
设两个物体的质量分别为m1、m2，碰撞前它们速度分别为v1、v2，碰撞后的速度分别为、．
规定某一速度方向为正．
碰撞前后速度的变化和物体的质量m的关系，我们可以做如下猜测：
（1）
（2）
（3）
分析：
①碰撞前后物体质量不变，但质量并不描述物体的运动状态，不是我们追寻的“不变量”．
②必须在各种碰撞的情况下都不改变的量，才是我们追寻的不变量．
2．实验条件的保证、实验数据的测量
2．1 实验必须保证碰撞是一维的，即两个物体在碰撞之前沿同一直线运动，碰撞之后还沿同一直线运动;
2．2 用天平测量物体的质量；
2．3 测量两个物体在碰撞前后的速度．
师：测量物体的速度可以有哪些方法？
生：讨论。
总结：
速度的测量：可以充分利用所学的运动 ( http: / / www.21cnjy.com )学知识，如利用匀速运动、平抛运动，并借助于斜槽、气垫导轨、打点计时器和纸带等来达到实验目的和控制实验条件．
课件：参考案例―――一光电门测速原理
如图所示，图中滑块上红色部分为挡光板，挡光板有一定的宽度，设为L．气垫导轨上黄色框架上安装有光控开关，并与计时装置相连，构成光电计时装置．
当挡光板穿入时，将光挡住开始计时，穿过后不再挡光则停止计时，设记录的时间为t，则滑块相当于在L的位移上运动了时间t，所以滑块匀速运动的速度v=L/t．
课件：参考案例二―一―摆球测速原理
实验装置如图所示。
把两个小球用线悬起来，一个小球静止，拉起另一个小球，放下时它们相碰。
可以测量小球被拉起的角度，从而算出落下时的速度；测量被撞小球摆起的角度，从而算出被撞后的速度。
也可以用贴胶布等方法增大两球碰撞时的能量损失。
课件：参考案例三――一打点计时器测速原理
将打点计时器固定在光滑桌面的一端，把纸带穿过打点计时器，连在小车的后面。让小车A运动，小车B静止。在两小车的碰撞端分别装上撞针和橡皮泥，碰撞时撞针插入橡皮泥中，把两个小车连接成一体（如上图）。通过纸带测出它们碰撞前后的速度。
实验分析：两个物体由静止弹开也是一种碰撞情况
课件：参考案例四――一平抛测速原理
实验装置如图所示。
把两块大小不同的木块用细线连接，中间夹一被压缩了的轻弹簧．将这一系统置于光滑的水平桌面上，烧断细线，观察物体的运动情况，通过测量桌高和水平位移，可以算出抛出时的初速度。
3．实验方案一：
3．1 用气垫导轨作碰撞实验（如图所示）
实验记录及分析（a-1）
碰撞前 碰撞后
质量 m1=4 m2=4 m1=4 m2=4
速度 v1=9 v2=0 =3 =6
mv
mv2
v/m
实验记录及分析（a-2）
碰撞前 碰撞后
质量 m1=4 m2=2 m1=4 m2=2
速度 v1=9 v2=0 =4.5 =9
mv
mv2
v/m
实验记录及分析（a-3）
碰撞前 碰撞后
质量 m1=2 m2=4 m1=2 m2=4
速度 v1=6 v2=0 = -2 =4
mv
mv2
v/m
实验记录及分析（b）
碰撞前 碰撞后
质量 m1=4 m2=2 m1=4 m2=2
速度 v1=0 v2=0 = 2 = - 4
mv
mv2
v/m
实验记录及分析—（c）
碰撞前 碰撞后
质量 m1=4 m2=2 m1=4 m2=2
速度 v1=9 v2=0 =6 = 6
mv
mv2
v/m
（三）课堂小结
1．基本思路（一维碰撞）
与物体运动有关的物理量可能有哪些？
碰撞前后哪个物理量可能是不变的？
2．需要考虑的问题
碰撞必须包括各种情况的碰撞；
物体质量的测量（天平）；
碰撞前后物体速度的测量（利用光电门或打点计时器等）。
（四）作业：“问题与练习”1、2题
★教学体会
思维方法是解决问题的灵魂，是物理教 ( http: / / www.21cnjy.com )学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。电子的发现
★新课标要求
（一）知识与技能
1．了解阴极射线及电子发现的过程
2．知道汤姆孙研究阴极射线发现电子的实验及理论推导
（二）过程与方法
培养学生对问题的分析和解决能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。
（三）情感、态度与价值观
理解人类对原子的认识和研究经历了一个十分 ( http: / / www.21cnjy.com )漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程．根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说．人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识原子的。
★教学重点
阴极射线的研究
★教学难点
汤姆孙发现电子的理论推导
★教学方法
实验演示和启发式综合教学法
★教学用具：
投影片，多媒体辅助教学设备
★课时安排
1 课时
★教学过程
（一）引入新课
教师：很早以来，人们一直认为构成物 ( http: / / www.21cnjy.com )质的最小粒子是原子，原子是一种不可再分割的粒子。这种认识一直统治了人类思想近两千年。直到19世纪末，科学家对实验中的阴极射线深入研究时，发现了电子，使人类对微观世界有了新的认识。电子的发现是19世纪末、20世纪初物理学三大发现之一。
（二）进行新课
1．阴极射线
讲述：气体分子在高压电场下可以发生电离，使本来不带电的空气分子变成具有等量正、负电荷的带电粒子，使不导电的空气变成导体。
设疑：是什么原因让空气分子变成带电粒子的？带电粒子从何而来的？
科学家在研究气体导电时发现了辉光放电现象。
史料：1858年德国物理学家普吕克 ( http: / / www.21cnjy.com )尔较早发现了气体导电时的辉光放电现象。德国物理学家戈德斯坦研究辉光放电现象时认为这是从阴极发出的某种射线引起的。所以他把这种未知射线称之为阴极射线。
对于阴极射线的本质，有大量的科学家作出大量的科学研究，主要形成了两种观点。
（1）电磁波说：代表人物，赫兹。认为这种射线的本质是一种电磁波的传播过程。
（2）粒子说：代表人物，汤姆孙。认为这种射线的本质是一种高速粒子流。
思考：你能否设计一个实验来进行阴极射线的研究，能通过实验现象来说明这种射线是一种电磁波还是一种高速粒子流。
如果出现什么样的现象就可以认为这是一种电磁波 ( http: / / www.21cnjy.com )，如果出现其他什么样的现象就可以认为这是一种高速粒子流，并能否测定这是一种什么粒子。
2．汤姆孙的研究
英国物理学家汤姆孙在研究阴极射线时发现了电子。
实验装置如图所示，
从高压电场的阴极发出的阴极射线，穿过C1C2后沿直线打在荧光屏A＇上。
（1）当在平行极板上加一如图所示的电场，发现阴极射线打在荧光屏上的位置向下偏，则可判定，阴极射线带有负电荷。
（2）为使阴极射线不发生偏转，则请思考可在平行极板区域采取什么措施。
在平行极板区域加一磁场，且磁场方向必须垂直纸面向外。当满足条件
QUOTE 时，则阴极射线不发生偏转。
则： QUOTE
（3）根据带电的阴极射线在电场中的运动情况可知，其速度偏转角为：
QUOTE
又因为：
且 QUOTE
则：
根据已知量，可求出阴极射线的比荷。
思考：利用磁场使带电的阴极射线发生偏转，能否根据磁场的特点和带电粒子在磁场中的运动规律来计算阴极射线的比荷？
汤姆孙发现，用不同材料的阴极和不同的方法做实验，所得比荷的数值是相等的。这说明，这种粒子是构成各种物质的共有成分。并由实验测得的阴极射线粒子的比荷是氢离子比荷的近两千倍。若这种粒子的电荷量与氢离子的电荷量机同，则其质量约为氢离子质量的近两千分之一。汤姆孙后续的实验粗略测出了这种粒子的电荷量确实与氢离子的电荷量差别不大，证明了汤姆孙的猜测是正确的。汤姆生把新发现的这种粒子称之为电子。
电子的电荷量 e＝1.60217733×10－19C
第一次较为精确测量出电子电荷量的是美国物理学家密立根利用油滴实验测量出的。
密立根通过实验还发现，电荷具有量子化的特征。即任何电荷只能是e的整数倍。
电子的质量 m＝9.1093897×10－31kg
阅读书本材料：P55科学足迹
【课堂例题】
例题1、一只阴极射线管，左侧不断有电子射出，若在管的正下方，放一通电直导线AB时，发现射线径迹向下偏，则：（ ）
A．导线中的电流由A流向B
B．导线中的电流由B流向A
C．若要使电子束的径迹往上偏，可以通过改变AB中的电流方向来实现
D．电子束的径迹与AB中的电流方向无关
例题2、有一电子（电荷量为e）经电压为U0的电场加速后，进入两块间距为d，电压为U的平行金属板间，若电子从两板正中间垂直电场方向射入，且正好能穿过电场，求：
（1）金属板AB的长度
（2）电子穿出电场时的动能
（三）课堂小结
科学家在对阴极射线的研究中发现了电 ( http: / / www.21cnjy.com )子，使人们对微观世界的认识进入了一个新的时代，电子的发现是19世纪末物理学史上的三大发现之一。在物理学的发展中具有比较重要的作用。了解科学家是如何发现电子的，应用了哪些研究方法，对我们学好物理有重要的帮助作用。
（四）作业：完成问题与练习。
★教学体会
思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。
C
C1
C2

Y
A
S



磁场
x
L
萤幕
D
S
S
O
电场E
A
y


e
m
y1
y2

v0
v
A
B
A
B
U0
v0
+
+
+
+
－
－
－
－动量和动量定理
复习精要
[P3.]一、动量概念及其理解
（1）定义：物体的质量及其运动速度的乘积称为该物体的动量p=mv
（2）特征： ①动量是状态量，它与某一时刻相关；
②动量是矢量，其方向与物体运动速度的方向相同。
（3）意义：速度从运动学角度量化了机械运动的状态,动量则从动力学角度量化了机械运动的状态。
[P4.]二、冲量概念及其理解
（1）定义：某个力与其作用时间的乘积称为该力的冲量I=F△t
（2）特征： ①冲量是过程量，它与某一段时间相关；
②冲量是矢量，对于恒力的冲量来说，其方向就是该力的方向。
（3）意义：冲量是力对时间的累积效应。对于质 ( http: / / www.21cnjy.com )量确定的物体来说，合外力决定着其速度将变多快；合外力的冲量将决定着其速度将变多少。对于质量不确定的物体来说，合外力决定着其动量将变多快；合外力的冲量将决定着其动量将变多少。
[P5.]三、关于冲量的计算
（1）恒力的冲量计算
恒力的冲量可直接根据定义式来计算，即用恒力F乘以其作用时间△t而得。
（2）方向恒定的变力的冲量计算。
如力F的方向恒定，而大小随时间变化的情况
如图—1所示，则该力在时间△t=t2-t1内的冲量大小在数值上就等于图11—1中阴影部分的“面积”。
（3）一般变力的冲量计算
在中学物理中，一般变力的冲量通常是借助于动量定理来计算的。
（4）合力的冲量计算
几个力的合力的冲量计算，既可以先算出各个分力的冲量后再求矢量和，又可以先算各个分力的合力再算合力的冲量。
[P6.]四、动量定理
（1）表述：物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化
I=ΔP
∑F·Δt = mv′- mv = Δp
（2）导出：动量定理实际上是在牛顿第二定律的基础上导出的，由牛顿第二定律
F=ma
两端同乘合外力F的作用时间△t，即可得
F△t=ma△t=m(v-v0)=mv-mv0
[7P.]（3）动量定理的意义：
①动量定理表明冲量是使物体动量发生变化的原因，冲量是物体动量变化的量度。这里所说的冲量必须是物体所受的合外力的冲量。
②动量定理给出了冲量（过程量）和动量变化（状态量）间的互求关系。
③实际上现代物理学把力定义为物体动量的变化率：
∑ F=Δp／Δt （这也是牛顿第二定律的动量形式）
④动量定理的表达式是矢量式。在一维的情况下，各个矢量必须以同一个规定的方向决定其正负。
[P8.]（4） 动量定理的特点：
①矢量性：合外力的冲量∑F·Δt与动量的变化量Δp均为矢量，规定正方向后，在一条直线上矢量运算变为代数运算；
②相等性：物体在时间Δt 内物体所受合外力的冲量等于物体在这段时间Δt 内动量的变化量；因而可以互求。
③独立性：某方向的冲量只改变该方向上物体的动量；
④广泛性：动量定理不仅适用于 ( http: / / www.21cnjy.com )恒力,而且也适用于随时间而变化的力.对于变力,动量定理中的力F应理解为变力在作用时间内的平均值;不仅适用于单个物体,而且也适用于物体系统。
[P9.]（5）利用动量定理解题的步骤：
①明确研究对象和研究过程。研究对象可以是一个物体，也可以是质点组。如果研究过程中的各个阶段物体的受力情况不同，要分别计算它们的冲量，并求它们的矢量和。
②进行受力分析。研究对象以外的物体施给研究对象的力为外力。所有外力之和为合外力。研究对象内部的相互作用力不影响系统的总动量，不包括在内。
③规定正方向。由于力、冲量、速度、动量都是矢量,所以列式前要先规定一个正方向,和这个方向一致的矢量为正,反之为负.
④写出确定研究对象的初、末动量和合外力的冲量（或各个外力的冲量的矢量和）。
注意要把v1和v2换成相对于同一惯性参照系的速度)；
⑤根据动量定理列式求解 ΣFt=mv2–mv1
[P10.]07学年度广 ( http: / / www.21cnjy.com )东省重点中学12月月考3．质量为m的钢球自高处落下，以速率v1碰地，竖直向上弹回，碰掸时间极短，离地的速率为v2。在碰撞过程中，地面对钢球冲量的方向和大小为（ D ）
A、向下，m(v1-v2) B、向下，m(v1+v2)
C、向上，m(v1-v2) D、向上，m(v1+v2)
[P11.]07届广东惠州市 ( http: / / www.21cnjy.com )第二次调研考试2．一辆空车和一辆满载货物的同型号的汽车，在同一路面上以相同的速度向同一方向行驶．紧急刹车后(即车轮不滚动只滑动)那么 (C D )
A．货车由于惯性大，滑行距离较大 B．货车由于受的摩擦力较大，滑行距离较小
C．两辆车滑行的距离相同 D．两辆车滑行的时间相同
[P12.]07年1月北京市崇文区期 ( http: / / www.21cnjy.com )末统一练习4．一个质量为0.3kg的小球，在光滑水平面上以6m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小为4m/s。则碰撞前后墙对小球的冲量大小I及碰撞过程中墙对小球做的功W分别为（ A ）
A．I= 3kg·m/s W = －3J B．I= 0.6kg·m/s W = －3J
C．I= 3kg·m/s W = 7.8J D．I= 0.6kg·m/s W = 3J
[P13.]06年12月广州市X科统考 ( http: / / www.21cnjy.com )卷10．如图九甲所示，一轻弹簧的两端分别与质量为m1和m2的两物块相连接，并且静止在光滑的水平面上.现使m1瞬时获得水平向右的速度3m/s，以此刻为时间零点，两物块的速度随时间变化的规律如图乙所示，从图象信息可得 ( B C )
A．在t1、t3时刻两物块达到共同速度1m/s且弹簧都是处于压缩状态
B．从t3到t4时刻弹簧由伸长状态逐渐恢复原长
C．两物体的质量之比为m1∶m2 = 1∶2
D．在t2时刻两物体的动量之比为P1∶P2 =1∶2
[P14.]07学年度广东省重点中学12月月考14．（14分）一质量为m的小球，以初速度v0沿水平方向射出，恰好垂直地射到一倾角为30°的固定斜面上，并立即反方向弹回。已知反弹速度的大小是入射速度大小的，求在碰撞中斜面对小球的冲量大小
解．小球在碰撞斜面前做平抛运动.设刚要碰撞斜面时小球速度为v由题意，v的方向与竖直线的夹角为30°，且水平分量仍为0，如右图.由此得=20 ①
碰撞过程中，小球速度由变为反向的碰撞时间极短，
可不计重力的冲量，由动量定理，斜面对小球的冲量为
②
由①、②得 ③
[P15.]07年1月苏州市教学调研测试 ( http: / / www.21cnjy.com )４．如图所示，一个下面装有轮子的贮气瓶停放在光滑的水平地面上，顶端与竖直墙壁接触．现打开尾端阀门，气体往外喷出，设喷口面积为S，气体密度为 ，气体往外喷出的速度为v，则气体刚喷出时钢瓶顶端对竖直墙的作用力大小是（ D ）
A．S B．
C． D．2S
[P16.]2007年理 ( http: / / www.21cnjy.com )综重庆卷17.为估算池中睡莲叶面承受雨滴撞击产生的平均压强，小明在雨天将一圆柱形水杯置于露台,测得1小时内杯中水上升了45 mm.查询得知，当时雨滴竖直下落速度约为12 m/s.据此估算该压强约为(设雨滴撞击睡莲后无反弹，不计雨滴重力，雨水的密度为1×103 kg/m3) ( A )
A.0.15 Pa B.0.54 Pa
C.1.5 Pa D.5.4 Pa
[P17.]2007年全国卷Ⅱ16.如图所示，PQS是固定于竖直平面内的光滑的圆周轨道，圆心O在S的正上方。在O、P两点各有一质量为m的小物块a和b，从同时刻开始，a自由下落，b沿圆弧下滑。以下说法正确的是（ A ）
　A. a比b先到达S，它们在S点的动量不相等
　B. a与b先到达S，它们在S点的动量不相
　C. a比b先到达S，它们在S点的动量相等
　D. b比a先到达S，它们在S点的动量相等
解：a做自由落体运动，ta＝,
b做变速圆周运动，当摆角很小时可视为振动处理，tc＝＝＝，
当摆角不是很小时，可以推知，时间tb不会比tc小，所以ta＜tb；
根据机械能守恒得知，a、b到达S的速度大小相等，但方向不同，动量mv大小相等，但方向不同，故A选项正确。
[P18.]2007年高考理综Ⅰ卷 ( http: / / www.21cnjy.com )18．如图所示，在倾角为300的足够长的斜面上有一质量为m的物体，它受到沿斜面方向的力F的作用。力F可按图（a）、（b）（c）、（d）所示的四种方式随时间变化（图中纵坐标是F与mg的比值，力沿斜面向上为正）。
( http: / / www.21cnjy.com )
已知此物体在t=0时速度为零，若用v1、v2 、v3 、v4分别表示上述四种受力情况下物体在3秒末的速率，则这四个速率中最大的是（ C ）
A、v1 B、v2 C、v3 D、v4
解析：选向下为正方向,由动量定理分别得到
对于A图: mv1=0.5mg×2 -0.5mg ×1 +0.5mg ×3 = 2mg
对于B图: mv2=-0.5mg×1+0.5mg×1+0.5mg×3 = 1.5mg
对于C图: mv3=0.5mg×2 +0.5mg ×3 = 2.5mg
对于D图: mv4=0.5mg×2 -mg ×1 +0.5mg ×3 = 1.5mg
综合四个选项得到最大
图—1
－1
1
0
2
3
t1
t/s
t2
t3
t4
v/ms-1
m1
m2
乙
m1
m2
v
甲
图九
v0
30°
v
30°
Q
O
P
S动量守恒定律
★新课标要求
（一）知识与技能
理解动量的确切含义和表达式，会计算一维情况下的动量变化；
理解动量守恒定律的确切含义和表达式，知道定律的适用条件和适用范围；
（二）过程与方法
在理解动量守恒定律的确切含义的基础上正确区分内力和外力；
灵活运用动量守恒定律的不同表达式；
（三）情感、态度与价值观
培养逻辑思维能力，会应用动量守恒定律分析计算有关问题；
★教学重点
动量的概念和动量守恒定律的表达式
★教学难点
动量的变化和动量守恒的条件．
★教学方法
教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：
投影片，多媒体辅助教学设备
★课时安排
1 课时
★教学过程
（一）引入新课
上节课的探究使我们看到，不论哪一种形式的碰撞，碰撞前后mυ的矢量和保持不变，因此mυ很可能具有特别的物理意义。
（二）进行新课
1．动量（momentum）及其变化
（1）动量的定义：物体的质量与速度的乘积，称为(物体的)动量。记为p=mv. 单位：kg·m/s读作“千克米每秒”。
理解要点：
①状态量：动量包含了“参与运动的物质”与 “运动速度”两方面的信息，反映了由这两方面共同决定的物体的运动状态，具有瞬时性。
师：大家知道，速度也是个状态量，但它 ( http: / / www.21cnjy.com )是个运动学概念，只反映运动的快慢和方向，而运动，归根结底是物质的运动，没有了物质便没有运动.显然地，动量包含了“参与运动的物质”和“运动速度”两方面的信息，更能从本质上揭示物体的运动状态，是一个动力学概念.
②相对性：这是由于速度与参考系的选择有关，通常以地球（即地面）为参考系。
③矢量性：动量的方向与速度方向一致。运算遵循矢量运算法则（平行四边形定则）。
师：综上所述：我们用动量来描述运动物 ( http: / / www.21cnjy.com )体所能产生的机械效果强弱以及这个效果发生的方向，动量的大小等于质量和速度的乘积，动量的方向与速度方向一致。
【例1（投影）】
关于动量的概念，下列说法正确的是;( )
A．动量大的物体惯性一定大
B．动量大的物体运动一定快
C．动量相同的物体运动方向一定相同
D．动量相同的物体速度小的惯性大
[解析] 物体的动量是由速度和质量两个因素决定的。动量大的物体质量不一定大，惯性也不一定大，A错；同样，动量大的物体速度也不一定大，B也错；动量相同指动量的大小和方向均相同，而动量的方向就是物体运动的方向，故动量相同的物体运动方向一定相同，C对；动量相同的物体，速度小的质量大，惯性大，D也对。
[答案] CD
[点评] 动量是状态量，求动量时必须明确是哪一物体在哪一状态的动量。动量是矢量，它的方向与瞬时速度的方向相同
（2）动量的变化量：
定义：若运动物体在某一过程的始、末动量分别为p和p′，则称：△p= p′－p为物体在该过程中的动量变化。
强调指出：动量变化△p是矢量。方向与速度变化量△v相同。
一维情况下：Δp=mΔυ= mυ2- mυ1 矢量差
【例2（投影）】
一个质量是0.1kg的钢球 ( http: / / www.21cnjy.com )，以6m/s的速度水平向右运动，碰到一个坚硬的障碍物后被弹回，沿着同一直线以6m/s的速度水平向左运动，碰撞前后钢球的动量有没有变化？变化了多少？
【学生讨论，自己完成。老师重点引导学生分析题意，分析物理情景，规范答题过程，详细过程见教材，解答略】
2．系统 内力和外力
【学生阅读讨论，什么是系统？什么是内力和外力？】
（1）系统：相互作用的物体组成系统。
（2）内力：系统内物体相互间的作用力
（3）外力：外物对系统内物体的作用力
〖教师对上述概念给予足够的解释，引发学生思考和讨论，加强理解〗
分析上节课两球碰撞得出的结论的条件：
两球碰撞时除了它们相互间的 ( http: / / www.21cnjy.com )作用力（系统的内力）外，还受到各自的重力和支持力的作用，使它们彼此平衡。气垫导轨与两滑块间的摩擦可以不计，所以说m1和m2系统不受外力，或说它们所受的合外力为零。
注意：内力和外力随系统的变化而变化。
3．动量守恒定律（law of conservation of momentum）
（1）内容：一个系统不受外力或者所受外力的和为零，这个系统的总动量保持不变。这个结论叫做动量守恒定律。
（2）适用条件：系统不受外力或者所受外力的和为零
（3）公式：p1/+p2/=p1+p2即m1υ1+ m2υ2= m1υ1′+ m2υ2′
或Δp1=-Δp2或Δp总=0
（4）注意点：
① 研究对象：几个相互作用的物体组成的系统（如：碰撞）。
② 矢量性：以上表达式是矢量表达式，列式前应先规定正方向；
③ 同一性（即所用速度都是相对同一参考系、同一时刻而言的）
④ 条件：系统不受外力，或受合外力为0。要正确区分内力和外力；
条件的延伸：a.当F内＞＞F外时，系统动量可视为守恒；（如爆炸问题。）
b.若系统受到的合外力不为零，但在某个方向上的合外力为零，则这个方向的动量守恒。
例如：如图所示，斜面体A的质量为M，把它置于光滑的水平面上，一质量为m的滑块B从斜面体A的顶部由静止滑下，与斜面体分离后以速度v在光滑的水平面上运动，在这一现象中，物块B沿斜面体A下滑时，A与B间的作用力(弹力和可能的摩擦力)都是内力，这些力不予考虑。但物块B还受到重力作用，这个力是A、B系统以外的物体的作用，是外力；物体A也受到重力和水平面的支持力作用，这两个力也不平衡(A受到重力、水平面支持力和B对它的弹力在竖直方向平衡)，故系统的合外力不为零。但系统在水平方向没有受到外力作用，因而在水平方向可应用动量守恒，当滑块在水平地面上向左运动时，斜面体将会向右运动，而且它们运动时的动量大小相等、方向相反，其总动量还是零。
（注重动量守恒定律与机械能守恒定律适用条件的区别）
【例3（投影）】在光滑水平面上 ( http: / / www.21cnjy.com )A、B两小车中间有一弹簧，如图所示。用手抓住小车并将弹簧压缩后使小车处于静止状态。将两小车及弹簧看做一个系统，下列说法中正确的是( )
A．两手同时放开后，系统总动量始终为零
B．先放开左手，再放开右手后，动量不守恒
C．先放开左手，再放开右手后，总动量向左
D．无论何时放手，两手放开后，在弹簧恢复原长的过程中，系统总动量都保持不变，但系统的总动量不一定为零
[解析] 在两手同时放开后，水平方向 ( http: / / www.21cnjy.com )无外力作用，只有弹簧的弹力(内力)，故动量守恒，即系统的总动量始终为零，A对；先放开左手，再放开右手后，是指两手对系统都无作用力之后的那一段时间，系统所受合外力也为零，即动量是守恒的，B错；先放开左手，系统就在右手作用下，产生向左的冲量，故有向左的动量，再放开右手后，系统的动量仍守恒，即此后的总动量向左，C对；其实，无论何时放开手，只要是两手都放开就满足动量守恒的条件，即系统的总动量保持不变。若同时放开，那么放手后系统的总动量就等于放手前的总动量，即为零；若两手先后放开，那么两手都放开后的总动量就与放开最后一只手后系统所具有的总动量相等，既不为零，D对。
[答案] ACD
[点评] 动量守恒定律都有一定的使用范围，在应用这一定律时，必修明确它的使用条件。
思考与讨论：
如图所示，子弹打进与固定于墙壁的弹簧相连的木块，此系统从子弹开始入射木块到弹簧压缩到最短的过程中，子弹与木块作为一个系统动量是否守恒？说明理由。
分析：此题重在引导学生针对不同的对象（系统），对应不同的过程中，受力情况不同，总动量可能变化，可能守恒。
〖通过此题，让学生明白：在学习物理的过程中，重要的一项基本功是正确恰当地选取研究对象、研究过程，根据实际情况选用对应的物理规律，不能生搬硬套。〗
（三）课堂小结
教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
（四）作业：“问题与练习”2、3、4题
课后补充练习
1．一爆竹在空中的水平速度为υ，若由于爆炸分裂成两块，质量分别为m1和m2，其中质量为m1的碎块以υ1速度向相反的方向运动，求另一块碎片的速度。
2．小车质量为200kg ( http: / / www.21cnjy.com )，车上有一质量为50kg的人。小车以5m/s的速度向东匀速行使，人以1m/s的速度向后跳离车子，求：人离开后车的速度。（5.6m/s）
3．质量为30kg的小孩以8m/s的水平速度跳上一辆静止在水平轨道上的平板车，已知平板车的质量为90kg，求小孩跳上车后他们共同的速度。
解：取小孩和平板车作为系统，由于整个系统所受合外为为零，所以系统动量守恒。
规定小孩初速度方向为正，则：
相互作用前：v1=8m/s，v2=0，
设小孩跳上车后他们共同的速度速度为v′，由动量守恒定律得
m1v1=(m1+m2) v′
解得 v′==2m/s，
数值大于零，表明速度方向与所取正方向一致。
A
B核力与结合能
三维教学目标
1、知识与技能
（1）知道核力的概念、特点及自然界存在的四种基本相互作用；
（2）知道稳定原子核中质子与中子的比例随着原子序数的增大而减小；
（3）理解结合能的概念，知道核反应中的质量亏损；
（4）知道爱因斯坦的质能方程，理解质量与能量的关系。
2、过程与方法
（1）会根据质能方程和质量亏损的概念计算核反应中释放的核能；
（2）培养学生的理解能力、推理能力、及数学计算能力。
3、情感、态度与价值观
（1）使学生树立起实践是检验真理的标准、科学理论对实践有着指导和预见作用的能力；
（2）认识开发和利用核能对解决人类能源危机的重要意义。
教学重点：质量亏损及爱因斯坦的质能方程的理解。
教学难点：结合能的概念、爱因斯坦的质能方程、质量与能量的关系。
教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
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。
教学过程：
核力与结合能
（一）引入新课
提问1：氦原子核中有两个质子，质 ( http: / / www.21cnjy.com )子质量为mp=1.67×10-27kg，带电量为元电荷e=1.6×10-19C，原子核的直径的数量级为10-15m，那么两个质子之间的库仑斥力与万有引力两者相差多少倍 （两者相差1036倍）
提问2：在原子核那样狭小的空间里，带正电的质子之间的库仑斥力为万有引力的1036倍，那么质子为什么能挤在一起而不飞散？会不会在原子核中有一种过去不知道的力，把核子束缚在一起了呢？今天就来学习这方面的内容。
（二）进行新课
1、核力与四种基本相互作用
提示：20世纪初人们只知道自然界存在着 ( http: / / www.21cnjy.com )两种力：一种是万有引力，另一种是电磁力(库仑力是一种电磁力)。在相同的距离上，这两种力的强度差别很大。电磁力大约要比万有引力强1036倍。
基于这两种力的性质，原子 ( http: / / www.21cnjy.com )核中的质子要靠自身的引力来抗衡相互间的库仑斥力是不可能的。核物理学家猜想，原子核里的核子间有第三种相互作用存在，即存在着一种核力，是核力把核子紧紧地束缚在核内，形成稳定的原子核，后来的实验证实了科学家的猜测。
提问1：那么核力有怎样特点呢？
（1）核力特点：
第一、核力是强相互作用(强力)的一种表现。
第二、核力是短程力，作用范围在1.5×10-15 m之内。
第三、核力存在于核子之间，每个核子只跟相邻的核子发生核力作用，这种性质称为核力的饱和性。
总结：除核力外，核物理学家还在原子 ( http: / / www.21cnjy.com )核内发现了自然界的第四种相互作用—弱相互作用(弱力)，弱相互作用是引起原子核β衰变的原因，即引起中子转变质子的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比强力更短，为10-18m，作用强度则比电磁力小。
（2）四种基本相互作用力：
弱力、强力、电磁力、引力和分别在不同的尺度上发挥作用：
①弱力（弱相互作用）：弱相互作用是引起原子核β衰变的原因→短程力；
②强力（强相互作用）：在原子核内，强力将核子束缚在一起→短程力；
③电磁力：电磁力在原子核外，电磁力使电子不脱离原子核而形成原子，使原了结合成分子，使分子结合成液 体和固体→长程力；
④引力：引力主要在宏观和宇观尺 ( http: / / www.21cnjy.com )度上“独领风骚”。是引力使行星绕着恒星转，并且联系着星系团，决定着宇宙的现状→长程力 。
2、原子核中质子与中子的比例
随着原子序数的增加，稳定原子核中的中子数大于质子数。
思考：随着原子序数的增加，稳定原子核 ( http: / / www.21cnjy.com )中的质子数和中子数有怎样的关系？（随着原子序数的增加，较轻的原子核质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多）
思考：为什么随着原子序数的增加，稳定原子核中的中子数大于质子数？
提示：学生从电磁力和核力的作用范围去考虑。
总结：
若质子与中子成对地人工 ( http: / / www.21cnjy.com )构建原子核，随原子核的增大，核子间的距离增大，核力和电磁力都会减小，但核力减小得更快。所以当原子核增大到一定程度时，相距较远的质子间的核力不足以平衡它们之间的库仑力，这个原子核就不稳定了；
若只增加中子，中子与其他核子没有库仑斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于维系原子核的稳定，所以稳定的重原子核中子数要比质子数多。
由于核力的作用范围是 ( http: / / www.21cnjy.com )有限的，以及核力的饱和性，若再增大原子核，一些核子间的距离会大到其间恨本没有核力的作用，这时候再增加中子，形成的核也一定是不稳定的。因此只有200多种稳定的原子核长久地留了下来。
3、结合能
由于核子间存在着强大的核力，原子核是一个坚固的集合体。要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大的功，或者需要巨大的能量。例如用强大的γ光子照射氘核，可以使它分解为一个质子和一个中子。
从实验知道只有当光子能量等于或大于2.22 ( http: / / www.21cnjy.com )MeV时，这个反应才会发生。相反的过程一个质子和一个中子结合成氘核，要放出2.22MeV的能量。这表明要把原子核分开成核子要吸收能量，核子结合成原子核要放出能量，这个能量叫做原子核的结合能。
原子核越大，它的结合能越高，因此有 ( http: / / www.21cnjy.com )意义的是它的结合能与核子数之比，称做比结合能，也叫平均结合能。比结合能越大，表示原子核中核子结合得越牢固,原子核越稳定。
那么如何求原子核的结合能呢？爱因斯坦从相对论得出了物体能量与它的质量的关系，指出了求原子核的结合能的方法。
4、质量亏损
（1）质量亏损
科学家研究证明在核反应中原子核的总质量并不相等，例如精确计算表明：氘核的质量比一个中子和一个质子的质量之和要小一些，这种现象叫做质量亏损，质量亏损只有在核反应中才能明显的表现出来。
回顾质量、能量的定义、单位，向学生指出质量不是能量、能量也不是质量，质量不能转化能量，能量也不能转化质量，质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度。
（2）爱因斯坦质能方程： E＝mc2
相对论指出，物体的能量（E）和质 ( http: / / www.21cnjy.com )量（m）之间存在着密切的关系，即E＝mc2式中， c为真空中的光速。爱因斯坦质能方程表明：物体所具有的能量跟它的质量成正比。由于c2这个数值十分巨大，因而物体的能量是十分可观的。
（3）核反应中由于质量亏损而释放的能量：△E=△m c2
物体贮藏着巨大的能量 ( http: / / www.21cnjy.com )是不容置疑的，但是如何使这样巨大的能量释放出来？从爱因斯坦质能方程同样可以得出，物体的能量变化△E与物体的质量变化△m的关系：△E=Δmc2
单个的质子、中子的质量已经精确测定。用质谱仪或其他仪器测定某种原子核的质量，与同等数量的质子、中子的质量之和相比较，看一看两条途径得到的质量之差，就能推知原子核的结合能。
说明：
①物体的质量包括静止质量和运动质量，质量亏损指的是静止质量的减少，减少的静止质量转化为和辐射能量有关的运动质量。
②质量亏损并不是这部分质量消失或转变为能量，只是静止质量的减少。
③在核反应中仍然遵守质量守恒定律、能量守恒定律。
④质量只是物体具有能量多少及能量转变多少的一种量度。
阅读原子核的比结 ( http: / / www.21cnjy.com )合能，指出中等大小的核的比结合能最大(平均每个核子的质量亏损最大)，这些核最稳定。另一方面如果使较重的核分裂成中等大小的核，或者把较小的核合并成中等大小的核，核子的比结合能都会增加，这样可以释放能量供人使用。
巩固练习
已知：1个质子的质量mp ( http: / / www.21cnjy.com )=1.007 277u，1个中子的质量mn=1.008 665u.氦核的质量为4.001 509 u. 这里u表示原子质量单位，1 u=1.660 566×10-27 kg. 由上述数值，计算2个质子和2个中子结合成氦核时释放的能量。（28.3MeV）光的粒子性
★新课标要求
（一）知识与技能
1．通过实验了解光电效应的实验规律。
2．知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。
3．了解康普顿效应，了解光子的动量
（二）过程与方法
经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。
（三）情感、态度与价值观
领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
★教学重点
光电效应的实验规律
★教学难点
爱因斯坦光电效应方程以及意义
★教学方法
教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：
投影片，多媒体辅助教学设备
★课时安排
2 课时
★教学过程
（一）引入新课
提问：回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？
（多媒体投影，见课件。）
学生回顾、思考，并回答。
教师倾听、点评。
光的干涉、衍射现象说明光是电磁波，光的偏振现象进一步说明光还是横波。19世纪60年代，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。然而，出人意料的是，正当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候，又发现了用波动说无法解释的新现象——光电效应现象。对这一现象及其他相关问题的研究，使得人们对光的又一本质性认识得到了发展。
（二）进行新课
1．光电效应
教师：实验演示。（课件辅助讲述）
用弧光灯照射擦得很亮的锌板， ( http: / / www.21cnjy.com )(注意用导线与不带电的验电器相连），使验电 器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。
学生：认真观察实验。
教师提问：上述实验说明了什么？
学生：表明锌板在射线照射下失去电子而带正电。
概念：在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效应。发射出来的电子叫做光电子。
2．光电效应的实验规律
（1）光电效应实验
如图所示，光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出----光电子。
光电子在电场作用下形成光电流。
概念：遏止电压
将换向开关反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。
当 K、A 间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值 Uc 时，光电流恰为0。 Uc称遏止电压。
根据动能定理，有
（2）光电效应实验规律
① 光电流与光强的关系
饱和光电流强度与入射光强度成正比。
② 截止频率νc ----极限频率
对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率νc 。
当入射光频率ν>νc 时，电子才能逸出金属表面；
当入射光频率ν <νc时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。
③ 光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电子逸出所需时间<10-9s。
3．光电效应解释中的疑难
经典理论无法解释光电效应的实验结果。
经典理论认为，按照经典电磁理论，入射光的光强越大，光波的电场强度的振幅也越大，作用在金属中电子上的力也就越大，光电子逸出的能量也应该越大。也就是说，光电子的能量应该随着光强度的增加而增大，不应该与入射光的频率有关，更不应该有什么截止频率。
光电效应实验表明：饱和电流不仅与光强有 ( http: / / www.21cnjy.com )关而且与频率有关，光电子初动能也与频率有关。只要频率高于极限频率，即使光强很弱也有光电流；频率低于极限频率时，无论光强再大也没有光电流。
光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量分布在波面上，吸收能量要时间，即需能量的积累过程。
为了解释光电效应，爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论，提出了光量子假设。
4．爱因斯坦的光量子假设
（1）内容
光不仅在发射和吸收时以能量为hν的微粒 ( http: / / www.21cnjy.com )形式出现，而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为ν 的光是由大量能量为 E =hν的光子组成的粒子流，这些光子沿光的传播方向以光速 c 运动。
（2）爱因斯坦光电效应方程
在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子逸出功W0，另一部分变为光电子逸出后的动能 Ek 。由能量守恒可得出：
W0为电子逸出金属表面所需做的功，称为逸出功
Wk为光电子的最大初动能。
（3）爱因斯坦对光电效应的解释：
①光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光电流也大。
②电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积。
③从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系
④从光电效应方程中，当初动能为零时，可得极限频率：
爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波动理论。
5．光电效应理论的验证
美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光 ( http: / / www.21cnjy.com )电效应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦光电效应方程，h 的值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论的正确。
展示演示文稿资料：爱因斯坦和密立根
由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律，荣获1921年诺贝尔物理学奖。
密立根由于研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝尔物理学奖。
点评：应用物理学家的历史资料，不仅有真实感， ( http: / / www.21cnjy.com )增强了说服力，同时也能对学生进行发放教育，有利于培养学生的科学态度和科学精神，激发学生的探索精神。
例题 （教材36页）
学生通过运算得出相应的正确结果。
点评：理论联系实际，适量的练习题可以进一步巩固和掌握所学理论知识。
6．光电效应在近代技术中的应用
（1）光控继电器
可以用于自动控制，自动计数、自动报警、自动跟踪等。
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（2）光电倍增管
可对微弱光线进行放大，可使光电流放大105~108倍，灵敏度高，用在工程、天文、科研、军事等方面。
( http: / / www.21cnjy.com )
7．康普顿效应
（1）光的散射
光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变，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实验时，发现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，其波长的改变量与散射角有关，而与入射线波长 和散射物质都无关。
（3）康普顿散射的实验装置与规律：
( http: / / www.21cnjy.com )
按经典电磁理论：如果入射X光是某种波长的电磁波，散射光的波长是不会改变的！
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：
① 除原波长外出现了移向长波方向的新的散射波长
② 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（实验值）
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射线才能观察到康普顿散射，用可见光观察不到康普顿散射。
（4）经典电磁理论在解释康普顿效应时遇到的困难
①根据经典电磁波理论，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，所以它所发射的散射光频率应等于入射光频率。
②无法解释波长改变和散射角的关系。
（5）光子理论对康普顿效应的解释
①若光子和外层电子相碰撞，光子有一部分能量传给电子，散射光子的能量减少，于是散射光的波长大于入射光的波长。
②若光子和束缚很紧的内层电子相碰撞， ( http: / / www.21cnjy.com )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，根据碰撞理论， 碰撞前后光子能量几乎不变，波长不变。
③因为碰撞中交换的能量和碰撞的角度有关，所以波长改变和散射角有关。
（6）康普顿散射实验的意义
①有力地支持了爱因斯坦“光量子”假设；
②首次在实验上证实了“光子具有动量”的假设；
③证实了在微观世界的单个碰撞事件中，动量和能量守恒定律仍然是成立的。
展示演示文稿资料：康普顿
康普顿的成功也不是一帆风顺的，在他早期 ( http: / / www.21cnjy.com )的几篇论文中，一直认为散射光频率的改变是由于“混进来了某种荧光辐射”；在计算中起先只考虑能量守恒，后来才认识到还要用动量守恒。
康普顿于1927年获诺贝尔物理奖。
展示演示文稿资料：吴有训对研究康普顿效应的贡献
1923年，吴有训参加了发现康普顿效应的研究工作.
1925—1926年，吴有训用银的X射线(=5.62nm) 为入射线，以15种轻重不同的元素为散射物质，在同一散射角( )测量各种波长的散射光强度，作了大量X射线散射实验。对证实康普顿效应作出了重要贡献。
点评：应用物理学家的历史资料，不仅有真实 ( http: / / www.21cnjy.com )感，增强了说服力，同时也能对学生进行发放教育，有利于培养学生的科学态度和科学精神，激发学生的探索精神。
（7）光子的能量和动量
说明：动量能量是描述粒子的，频率和波长则是用来描述波的
（三）课堂小结
教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
（四）作业：“问题与练习”1～6题。
★教学体会
思维方法是解决问题的灵魂，是物理教 ( http: / / www.21cnjy.com )学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。粒子和宇宙
★新课标要求
（一）知识与技能
1．了解构成物质的“基本粒子”及粒子物理的发展史
2．初步了解宇宙的演化过程及宇宙与粒子的和谐统一
（二）过程与方法
1．感知人类（科学家）探究宇宙奥秘的过程和方法
2．能够突破传统思维重新认识客观物质世界
（三）情感、态度与价值观
1．让学生真正感受到自然的和谐统一并深知创建和谐社会的必要性。
2．培养学生的科学探索精神。
★教学重点
了解构成物质的粒子和宇宙演化过程
★教学难点
各种微观粒子模型的理解
★教学方法
教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：
1．Internet网络素材、报刊杂志、影视媒体等。
2．多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件（基于网络环境）播放等。
★课时安排
1 课时
★教学过程
（一）引入新课
教师：宇宙的起源一直是天文学中困难而又有 ( http: / / www.21cnjy.com )启发性的问题。宇宙学中大爆炸论的基本观点是宇宙正在膨胀，要了解宇宙更早期的情况，我们必须研究组成物质的基本粒子。
问题：现在我们所知的构成物体的最小微粒是什么？
学生：构成物体的最小微粒为“原子”（不可再分）。
点评：从宇宙的起源角度去引起对物质构的粒子的了解，激发学生的兴趣，积极回答。
教师：其实直到19世纪末，人们 ( http: / / www.21cnjy.com )都认为原子是组成物质不可分的最小微粒。20世纪初人们发现了电子，并认为原子并不是不可以再分，而且提出了原子结构模型的研究。
问题：现在我们认为原子是什么结构模型，由什么组成？
学生回忆并回答：现在我们认为原子是核式结构，说明原子可再分，原子核由质子与中子构成。
点评：引起学生回忆旧知识并巩固知识。
（二）进行新课
1．“基本”粒子 “不” 基本
教师：1897年汤姆生发现电子，1911年 ( http: / / www.21cnjy.com )卢瑟福提出原子的核式结构。继而我们发现了光子，并认为“光子、电子、质子、中子”是组成物质的不可再分的粒子，所以把它们叫“基本粒子”。那么随着科学技术的发展“它们”还是不是真正意义上的“基本”粒子呢？
学生思考并惊奇。
点评：因为学生所能了解的最小粒子只有这些，所以这节课引起了学生的兴趣。
（可以不按教材顺序介绍，接着介绍新粒子的发现）
2．发现新粒子
教师：20世纪30年代以来，人们对宇宙线的研究中发现了一些新的粒子。
请学生看教材（103页“发现新粒子”）
思考下面的问题：
（1）从宇宙线中发现了哪些粒子？这些粒子有什么特点？
（2）通过科学核物理实验又发现了哪些粒子？
（3）什么是反粒子？
（4）现在可以将粒子分为哪几类？
在老师的引导下学生带着问题阅读教材。
学生回答：
（1）1932年发现正电子；1937年发现μ子；1947年发现K介子与π介子
（2）实验中发现了许多反粒子，现在发现的粒子多达400多种。
（3）许多粒子都存在着质量与它相同而电荷及其他一些物理性质相反的粒子，叫做反粒子。
（4）按粒子与各种相互作用的关系，可分为三大类：强子、轻子和媒介子。
教师（讲授评析）：
强子：是参与强相互作用的粒子。 （强子又分为介子和重子）
轻子：轻子是不参与强相互作用的粒子。
媒介子：传递各种相互作用的粒子。
学生举例：
强子：质子、中子…
轻子：电子、电子中微子
媒介子：光子、胶子…
点评：激发学生了解相关知识，更进一步了解这个世界。比较三类粒子，让学生形成直观的认识，知道三类粒子的主要作用。
3．夸克模型
问：上述粒子是不是最小单位，有没有内部结构呢？
请学生看教材（第104页“夸克模型”）
学生：在老师的引导下学生带着问题阅读教材。
教师：1964年提出夸克模型，认为强子由更基本的成分组成，这种成分叫做夸克（quark）。夸克模型经过几十年的发展，已被多数物理学家接受。
那么，现代科学认为夸克有哪几种？有什么特征？
学生回答：
（1）上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克。
（2）夸克带电荷为元电荷的或倍
点评：提示学生现代科学不仅发现6种夸克而且发现了反夸克存在的证据。使学生知道知识的学习和科学的探究是无止境的。
教师（提示）：科学家们还未捕捉到自由的夸克。夸克不能以自由的状态单个出现，这种性质称为夸克的“禁闭”。能否解放被禁闭的夸克，是物理学发展面临的一个重大课题。
夸克模型的提出是物理学发展中的一个重大突破，它指出电子电荷不再是电荷的最小单元，即存在分数电荷。而另一方面也说明科学正由于一个一个的突破才使得科学得到进一步的发展。
例：已知π+介子、π-介子都是由一个夸克（夸克u或夸克d）和一个反夸克（反夸克或反夸克）组成的，它们的带电荷量如下表所示，表中e为元电荷。
π+ π- u d
带电量 +e -e
下列说法正确的是（ ）（2005全国）
A．π+由u和组成
B．π+由和d组成
C．π-由u和组成
D．π-由和d组成
解析：根据各种粒子带电情况，π的带应为u和d（“+”或“-”）所以选“AD”
归纳：基本粒子不基本（列出框架图）
点评：逐步突现物质世界的微观与宏观的和谐统一。
4．宇宙的演化、恒星的演化
前面我们提到要了解宇宙起源 ( http: / / www.21cnjy.com )需了解物质的组成的粒子，这是因为在物理学中研究微观世界的粒子物理、量子理论，与研究宇宙的理论竟然相互沟通、相互支撑。
阅读教材（第105页“宇宙演化”）并要求学生初步了解宇宙演化的发展过程。
点评：培养学生自学的习惯。学生简单了解宇宙演化和恒星演化过程。
教师：讲授“宇宙演化过程和恒星演化过程”：
宇宙大爆炸后，“粒子家族”（宇宙形成之初）：
10-44秒后，温度1032K，产生夸克、轻子、胶子等→
10-6秒后温度1013K，夸克构成了质子和中子等（强子时代）→
温度为1011K时，少量夸克，光子、大量中微子和电子存在（轻子时代）→
温度109K时进入核合成时代→
温度降到3000K时，电子与质子复合成氢原子→
冷却，出现了宇宙尘埃
密集尘埃→
星云团
开始发光→
一颗恒星诞生。
恒星收缩升温→
热核反应成氦→
氢大部分聚变为氦→
收缩→
氦聚合成碳→…
（类似）直到产生铁元素。
恒星最后的归宿：
恒星质量小于太阳1.4倍→白矮星
恒星质量是太阳1.4~2倍→中子性
恒星质量更大时(无法抵抗)→黑洞
教师：引导学生阅读课外材料“科学足迹”，课本第106页“华人科学家在粒子物理领域的杰出贡献”,了解科学发展史。
学生：了解华人对物理科学的贡献，增强学生的爱国主义热情和热爱科学的高尚的道德情操。
点评：激发学生的求知欲，让学生有一种探索科学奥秘的愿望。
5．课堂练习（可选为例题）
练习1、目前普遍认为，质子和中子都 ( http: / / www.21cnjy.com )由被称为μ夸克和d夸克的两类夸克组成，μ夸克带电量为2e/3，d夸克带电量为-e/3，e为元电荷，则下列论断可能的是（ ）
A．质子由1个μ夸克和1个d夸克组成，中子由1个μ夸克和2个d夸克组成
B．质子由2个μ夸克和1个d夸克组成，中子由1个μ夸克和2个d夸克组成
C．质子由1个μ夸克和2个d夸克组成，中子由2个μ夸克和1个d夸克组成
D．质子由2个μ夸克和1个d夸克组成，中子由1个μ夸克和1个d夸克组成
答案：B
练习2、介子衰变方程为：→π-+πo其中介子和π-介子带负的基元电荷，πo介子不带电，如图所示，一个介子沿垂直于磁场的方向射入匀强磁场中，其轨迹为圆弧Ap，衰变后产生的π-介子的轨迹为圆弧pB,两轨迹在p点相切，它们半径Rk-与Rπ-之比为2：1（πo介子的轨迹未画出）由此可知π-的动量大小与πo的动量大小之比为（ ）
A．1：1 B．1：2 C．1：3 D．1：6
答案：C
（三）课堂小结
1．知道组成物质的粒子的发展史
2．了解粒子的种类及特点。
3．知道宇宙演化和恒星的演化过程
4．理解物质世界粒子与宇宙的和谐统一。
学生：整理课堂笔记，进一步回忆巩固所学知识。
点评：要求学生梳理知识，进行课堂小结。
（四）作业：
（1）查找有关华人科学家在粒子物理领域的更多成果和事迹与其他同学交流。
（2）“问题与练习”中的1~2题。
★教学体会
粒子和宇宙是近现代物理学重要内 ( http: / / www.21cnjy.com )容，让学生了解人类对物质结构的认识过程从而进一步认识到物质世界的发展过程：粒子→宇宙。本节内容有很多知识相对抽象，课堂教学以讲授为主，并加以适当的补充介绍，使内容更象形象。一方面让学生了解科学知识，另一方面通过发展名的介绍（尤其是华人在粒子物理学方面的贡献）激发学生爱国主义的精神，培养学生热爱科学、热爱自然的高尚的道德情操，并鼓励他们为祖国、为科学而努力学习，争取更大贡献。
粒子
媒介子
轻子
（6种）
强子
参与强作用
光子（传递电磁相互作用）
胶子（传递强相互作用）
电子
电子中微子
μ子和μ子中微子
子和子中微子
质子
中子
介子
超子
上夸克
下夸克
奇夸克
粲夸克
底夸克
顶夸克
夸克能量量子化
★新课标要求
（一）知识与技能
1．了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射
2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系
3．了解能量子的概念
（二）过程与方法
了解微观世界中的量子化现象。比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。
（三）情感、态度与价值观
领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
★教学重点
能量子的概念
★教学难点
黑体辐射的实验规律
★教学方法
教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：
投影片，多媒体辅助教学设备
★课时安排
1 课时
★教学过程
（一）引入新课
教师：介绍能量量子化发现的背景：（多媒体投影，见课件。）
19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得 ( http: / / www.21cnjy.com )了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的 Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。他们认为物理学已经发展到头了。
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上， ( http: / / www.21cnjy.com )著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言：“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”
也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！
但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：
“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----”
这两朵乌云是指什么呢？
一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。
然而， 事隔不到一年（1900年底），就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着（1905年）从第二朵乌云中降生了相对论。经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓“山重水复疑无路， 柳暗花明又一村”。
点出课题：我们这节课就来体验物理学新纪元的到来――能量量子化的发现
（二）进行新课
1．黑体与黑体辐射
教师：在了解什么是黑体与黑体辐射之前，请同学们先阅读教材，了解一下什么是热辐射。
学生：阅读教材关于热辐射的描述。
教师：通过课件展示，加深学生对热辐射的理解。并通过课件展示，使学生进一步了解热辐射的特点，为黑体概念的提出准备知识。
（1）热辐射现象
固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。
所辐射电磁波的特征与温度有关。
例如：铁块 温度↑
从看不出发光到暗红到橙色到黄白色
从能量转化的角度来认识，是热能转化为电磁能的过程。
（2）黑体
教师：除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。不同的物体吸收和反射电磁波的能力是不一样的。
概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体，称为绝对黑体，简称黑体。
教师：课件展示黑体模型。
不透明的材料制成带小孔的的空腔，可近似看作黑体。如图所示。
研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。
2．黑体辐射的实验规律
教师：引导学生阅读教材“黑体辐射的实验规律”，接合课件展示，讲解黑体辐射的实验规律。如图所示。
黑体热辐射的强度与波长的关系：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
教师：提出问题，设置疑问。怎样解释黑体辐射的实验规律呢？
在新的理论诞生之前，人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释。德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式。结果导致理论与实验规律不符，甚至得出了非常荒谬的结论，当时被称为“紫外灾难”。
课件展示：瑞利--金斯线。见课件。
3．能量子：超越牛顿的发现
教师：利用已有的理论解释黑体辐射的规律，导致了荒谬的结果。必然会促使人们去发现新的理论。这就是能量子概念。
1900年，德国物理学家普朗克提出能量量子化假说：辐射黑体分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小能量ε（称为能量子）的整数倍，即：ε， 1ε，2ε，3ε，... nε，n为正整数，称为量子数。
对于频率为ν的谐振子最小能量为
这个最小能量值，就叫做能量子
课件展示：普朗克的能量子假说和黑体辐射公式
（1）黑体辐射公式1900.10.19 普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式
普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚定地相信h的引入确实反映了新理论的本质。
1918年普朗克荣获了诺贝尔物理学奖。
他的墓碑上只刻着他的姓名和
黑体辐射的研究卓有成效地展现在人们的眼前，紫外灾难的疑点找到了，为人类解决了一大难题。使热爱科学的人们又一次倍感欣慰，但真理与谬误之争就此平息了吗？
没有。
物理难题：1888年，霍瓦(Hallwachs)发现一个带负电的金属板被紫外光照射会放电。近10年以后，1897年，汤姆孙发现了电子 ，此时，人们认识到那就是从金属表面射出的电子，后来，这些电子被称作光电子(photoelectron)，相应的效应叫做光电效应。人们本着对光的完美理论（光的波动性、电磁理论）进行解释会出现什么结果？明天，我们就继续学习“科学的转折：光的粒子性”
（三）课堂小结
教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
（四）作业：“问题与练习”1、2、3题
★教学体会
思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本 ( http: / / www.21cnjy.com )；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。
黑体模型
0 1 2 3 4 5 6
(μm)
1700K
1500K
λ
1300K
1100K
实验结果探测射线的方法
三维教学目标
1、知识与技能
（1）知道放射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象；
（2）知道用肉眼不能直接看到的放射线可以用适当的仪器探测到；
（3）了解云室、气泡室和计数器的简单构造和基本原理。
2、过程与方法
（1）能分析探测射线过程中的现象；
（2）培养学生运用已知结论正确类比推理的能力。
3、情感、态度与价值观
（1）培养学生认真严谨的科学分析问题的品质；
（2）从知识是相互关联、相互补充的思想中，培养学生建立事物是相互联系的唯物主义观点；
（3）培养学生应用物理知识解决实际问题的能力。
教学重点：根据探测器探测到的现象分析、探知各种运动粒子。
教学难点
（1）探测器的结构与基本原理。
（2）如何观察实验现象,并根据实验现象，分析粒子的带电、动量、能量等特性，从而判断是何种射线，区分射线的本质是何种粒子。
教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：
（1）挂图，实验器材模型，课件等；
（2）多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件播放等。
教学过程：
第三节 探测射线的方法
（一）引入新课
提问：前面我们学习了天然放射现象，知道了三种射线的本质。α、β、γ射线的本质是什么？各有那些特征？
通过学生回忆三种 ( http: / / www.21cnjy.com )放射线的本质以及三种粒子的基本特征，既用引导新课，也为后分析探测器探测到的现象提供理论依据。放射线是看不见的，我们是如何探知放射线的存在的呢？这节课，我们来学习几种常用的探测射线的方法。
（二）进行新课
阅读教材83页的第一部分，思考并讨论：放射线虽然看不见，但我们根据什么来探知放射线的存在呢？（根据放射线的粒子与其他物质作用时产生的一些现象来探知放射线的存在）这些现象主要有哪些呢？
（使气体电离，这些离子可使过饱和汽产生云雾或使过热液体产生气泡；使照相底片感光；使荧光物质产生荧光）
学习三种核物理研究中常用的探测射线的方法。
1、威耳逊云室
阅读教材“威耳逊云室”部分的内容，并组织学生对课文内容进行讨论。
提问：
（1）构造是什么？
（2）基本原理是什么？
（3）怎样才能观察到射线的径迹？
威耳逊云室主要部分是一个圆筒状容器，下部是一个可以上下移动的活塞，上盖是透明的，可以通过它来观察和拍摄粒子运动的径迹，室内由光源通过旁边的窗子照明。少量放射性物质（放射源）放在室内侧壁附近（或放在室外，让放射线从侧壁的窗口射入）
实验时，先往云室里加少量的酒精，使室内充满酒精的饱和蒸气，然后使活塞迅速向下运动，室内气体由于迅速膨胀，温度降低，酒精蒸气达到过饱和状态，这时如果有射线粒子从室内气体中飞过，使沿途的气体分子电离，过饱和酒精蒸气就会以这些离子为核心凝结成雾滴，这些雾滴沿射线经过的路线排列，于是就显示出了射线的径迹。
说明：这种云室是英国物理学家威耳逊（1869～1959）在1912年发明的，故叫做威耳逊云室。
在云室看到的只是成串的小液滴，它描述的是射线粒子运动的径迹，而不是射线本身。观察α、β射线在云室中的径迹，比较两种径迹的特点，并分析其原因。
提示：α粒子的质量比较大，在气体中飞行不易改变方向，并且电离本领大，沿途产生的离子多，所以它在云室中的径迹直而粗。β粒子的质量小，跟气体碰撞时容易改变方向，并且电离本领小，沿途产生的离子少，所以它在云室中的径迹比较细，且常常发生弯曲。γ粒子的电离本领更小，一般看不到它的径迹。
点评：我们根据径迹的长短和粗细，可以知道粒子的性质，把云室放在磁场中，从带电粒子运动轨迹的弯曲方向，可以知道粒子所带电荷的正负；根据径迹的曲率半径的大小，还可以知道粒子的动量的大小。
例1：在云室中，为什么α粒子显示的径迹直而粗、β粒子显示的径迹细而曲？
提示：因为α粒子带电量多，它的电离本领 ( http: / / www.21cnjy.com )强，穿越云室时，在1cm路程上能使气体分子产生104对离子，过饱和酒精蒸汽凝结在这些离子上，形成很粗的径迹.且由于α粒子质量大，穿越云室时不易改变方向，所以显示的径迹很直。
β粒子带电量少，电离本领较小，在1cm路程上仅产生几百对离子，且β粒子质量小，容易改变运动状态，所以显示的径迹细而弯曲。
2、气泡室
学生阅读课文，学习气泡室的基本原理。
提问：比较气泡室的原理同云室的原理。
控制气泡室内液体的温 ( http: / / www.21cnjy.com )度和压强，使室内温度略低于液体的沸点，当气泡室内压强降低时，液体的沸点变低，因此液体过热，在通过室内射线粒子周围就有气泡形成，气泡室在观察比较稀少的碰撞事件时是有很大优点的。液体中原子挤得很紧，可以发生比气体中多得多的核碰撞，而我们将有比用云室好得多的机会来摄取所寻找的事件。
3、盖革— 弥勒计数器
阅读教材“盖革—弥勒计数器”部分的内容，并组织学生对课文内容进行讨论。
提问：
（1）盖革— 弥勒计数管的构造如何？
管外面是一根玻璃 ( http: / / www.21cnjy.com )管，里面是一个接在电源负极的导电圆筒，筒的中间有一条接正极的金属丝，管中装有低压的惰性气体（如氩、氖等，压强约为10kPa～20kPa）和少量的酒精蒸气或溴蒸气，在金属丝和圆筒两极间加上一定的电压（约1000V），这个电压稍低于管内气体的电离电压。
（2）盖革— 弥勒计数管的基本原理是什么？
盖革管的原理是某种射线粒子进入管内时，它使管内的气体电离，产生的电子在电场中被加速，能量越来越大，电子跟管中的气体分子碰撞时，又使气体分子电离，产生电子……这样，一个射线粒子进入管中后可以产生大量电子。这些电子到达阳极，阳离子到达阴极，在外电路中就产生一次脉冲放电，利用电子仪器可以把放电次数记录下来。
（3）G—M计数器的特点是什么？
①G－M计数器放大倍数很大，非常灵敏，用它来检测放射性是很方便的。
②G－M计数器只能用来计数，而不能区分射线的种类。
③G－M计数器不适合于极快速的计数。
④G－M计数器较适合于对β、γ粒子进行计数。
另外，还有如闪烁计数器、乳胶照相、火花室和半导体探测器等探测器装置，利用这些装置能更精确地测定粒子的各种性质，感兴趣的同学可以查找这方面的资料阅读。随着科学技术的发展，探测射线的手段不断改进，近年来，由于探测仪器大都和电子计算机直接连接，实现了对实验全过程电子计算机控制、计算、数据处理，已经使实验方法高度自动化。粒子的波动性
★新课标要求
（一）知识与技能
1．了解光既具有波动性，又具有粒子性。
2．知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性。
3．知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。
（二）过程与方法
1．了解物理真知形成的历史过程。
2．了解物理学研究的基础是实验事实以及实验对于物理研究的重要性。
3．知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。
（三）情感、态度与价值观
1．通过学生阅读和教师介绍讲解，使学生了解科学真知的得到并非一蹴而就，需要经过一个较长的历史发展过程，不断得到纠正与修正。
2．通过相关理论的实验验证，使学生逐步形成严谨求实的科学态度。
3．通过了解电子衍射实验，使学生了解创造条件来进行有关物理实验的方法。
★教学重点
实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系。
★教学难点 实物粒子的波动性的理解。
★教学方法 学生阅读－讨论交流－教师讲解－归纳总结
★教学用具：
课件：PP演示文稿（科学家介绍，本节知识结构）。多媒体教学设备。
★课时安排 1 课时
★教学过程
（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，那么我们究竟怎样来认识光的本质和把握其特性呢？请同时举出相应的事实基础。
学生阅读课本、思考后回答：光是一种物质 ( http: / / www.21cnjy.com )，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实验事实）。
点评：让学生阅读课本内容结合前面所学知识进行归纳总结，形成正确观点。
教师：原来我们不能片面地认识事物，能举出本学科或其他学科或生活中类似的事或物吗？
学生举例说明：例如哲学中对事物的辨正观点等。
点评：培养学生对事物或规律的全面把握，并与与其他学科进行横向渗透联系。
（二）进行新课
1、光的波粒二象性
教师：讲述光的波粒二象性。
在学生的辨析说明下进行归纳整理。
（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，光子的行为服从统计规律。
（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。
点评：通过学生归纳总结形成结论，教师再进行讲解，学生容易接受。充分注重知识的学生自主形成过程。
2、光子的能量与频率以及动量与波长的关系。
让学生找到更多的关系公式：＝
提问：受此启发，人们想到：同样作为物质的实物粒子(如电子、原子、分子等)是否也具有波动性呢？
学生阅读课本“粒子的波动性”。
点评：让学生带着问题阅读，提高阅读的效率，培养学生从课文材料中提取有关信息的能力。
3、粒子的波动性
提问：谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子？只是因为他大胆吗？
学生回答：法国科学家德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的成功，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子。
展示演示文稿资料：有关德布罗意。
点评：使学生了解对知识理论的推广和假设并不是一味 的凭空猜想，而是有一定的理论或事实基础。
（1）德布罗意波
实物粒子也具有波动性，这种波称之为物质波，也叫德布罗意波。
（2）物质波波长
＝
提问：各物理量的意义？
学生回答：为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒子动量。
点评：对物理原理公式的理解关键在于对各物理量意义的理解。
讲述：当时这一观点超出了人们的想象，不被人们所接受，历史上类似的事例我们还知道那些？
学生回答：伽利略的两个铁球同时落地等。
点评：使学生了解正确的知识理论往往并不是一提出就能被大家所接受的。
教师：让学生带着问题阅读课本有关内容，为什么德布罗意波观点很难通过实验验证？又是在怎样的条件下使实物粒子的波动性得到了验证？
4．物质波的实验验证
提问：粒子波动性难以得到验证的原因？
学生阅读教材后回答：宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性．作为微观粒子的电子，其德布罗意波波长为10－10m数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事．
点评：让学生知受实际条件的限制而使很多理论在开始都处于假设阶段，不易被人们接受。
例题：某电视显像管中电子的运动速度是4.0×107m/s；质量为10g的一颗子弹的运动速度是200m/s．分别计算它们的德布罗意波长．
引导学生分析，学生解答：根据公式计算得1.8×10-11m和3.3×10-34m
点评：通过具体计算使学生对实物粒子的德布罗意波长有感性认识，进一步理解实物粒子波动性验证的困难。
说明：由计算结果知，通常生活中观察不到实物波动特性征的原因。
展示演示文稿资料：电子波动性的发现者———戴维森和小汤姆逊
（电子波动性的发现,使得德布罗意由于提出实物粒子具有波动性这一假设得以证实,并因此而获得1929年诺贝尔物理学奖.而戴维森和小汤姆逊由于发现了电子的波动性也同获1937年诺贝尔物理学奖）
学生阅读有关物理学历史资料，了解物理学有关知识的形成建立和发展的真是过程。
点评：应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增强了说服力，同时也能对学生进行发放教育，有利于培养学生的科学态度和科学精神，激发学生的探索精神。
教师：讲述电子衍射实验：1927年，两位美国物理学家使电子束投射到镍的晶体上，得到了电子束的衍射图案．从而证实了德布罗意的假设。
学生了解更具体的相关历史资料。
点评：增加真实感，使学生初步体会如何创造条件进行科学实验探索，体会其中的奇妙之处。
讲述：除了电子以外，后来还陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性。
点评：引用更多实验事实来增强对理论的证明。
提问：衍射现象对高分辨率的显微镜有影响否？如何改进？
学生阅读课本材料：显微镜的分辨本领。
点评：对所学知识进行拓展，加强对实际生产生活应用的联系。
（三）课堂小结
教师活动：本节课我们学习 ( http: / / www.21cnjy.com )了光的本质，即光是一种物质，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。注意对光的本质的全面把握。学习了得到实验事实验证的实物粒子波动性，其对应的波称之为物质波，注意掌握物质波的计算公式。
点评：反思小节为学生提供本节内容的主要知识框架，有利于学生对所学知识的及时巩固和知识重点的把握。
（四）作业：
复习本节教材
思考教材第43页“问题与练习”中各题，预做回答。
点评：加深对课堂所学知识的理解和掌握，联系实际对所学内容进行应用。
★教学体会
本节课作为近代物理部分内容，比较抽 ( http: / / www.21cnjy.com )象，学生没有生活经验和感观认识，也没有演示实验可以做，在课堂上注意以学生为主导，通过补充的一些史料，加深学生感受，让学生阅读思考后归纳得出结论，同样能收到好的效果。
（1）在有关事实和已知观点基础下，归纳光的本性，培养学生注意全面把握物理规律和全面把握物理规律的能力。
（2）课本材料和补充的史 ( http: / / www.21cnjy.com )料让学生先行阅读，通过思考、辨析后归纳得出正确结论，比教师一人讲解更具有真实感和说服力。同时也培养了学生阅读材料提取有关信息的能力。
（3）对于难以理解的粒子的波动性，并且实际条件不允许进行实验验证，必须充分展示真实的历史资料，加强说服力。同时通过对历史上创造条件进行实验验证的方法学习，使学生初步体会如何创造条件进行科学实验探索，体会其中的奇妙之处，增强进行科学探索的兴趣。氢原子光谱
★新课标要求
（一）知识与技能
1．了解光谱的定义和分类。
2．了解氢原子光谱的实验规律，知道巴耳末系。
3．了解经典原子理论的困难。
（二）过程与方法
通过本节的学习，感受科学发展与进步的坎坷。
（三）情感、态度与价值观
培养我们探究科学、认识科学的能力，提高自主学习的意识。
★教学重点
氢原子光谱的实验规律
★教学难点
经典理论的困难
★教学方法
教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：
投影片，多媒体辅助教学设备
★课时安排
1 课时
★教学过程
（一）引入新课
讲述： 粒子散射实验使人们认识到原子具有核式结构，但电子在核外如何运动呢？它的能量怎样变化呢？通过这节课的学习我们就来进一步了解有关的实验事实。
（二）进行新课
1．光谱（结合课件展示）
早在17世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫做光谱。
（如图所示）
讲述：
光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域还是在不可见光区域）的波长成分和强度分布的记录。有时只是波长成分的记录。
（1）发射光谱
物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。
发射光谱可分为两类：连续光谱和明线光谱。
引导学生阅读教材，回答什么是连续光谱和明线光谱？
学生回答：连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱。只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱。明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。
教师讲述：炽热的固体、液体和高 ( http: / / www.21cnjy.com )压气体的发射光谱是连续光谱。例如白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱。如图所示。
稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子的光谱。实践证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。如图所示。
（2）吸收光谱
教师：高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的原子的发射光谱中的一条明线相对应。这表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光。因此吸收光谱中的暗谱线，也是原子的特征谱线。太阳的光谱是吸收光谱。如图所示。
课件展示，氢、钠的光谱、太阳光谱
投影各种光谱的特点及成因知识结构图：
( http: / / www.21cnjy.com )
（3）光谱分析
由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定的化学组成。这种方法叫做光谱分析。
原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连续性，所以光谱分析也可以用于探索原子的结构。
2．氢原子光谱的实验规律
教师讲述：氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
引导学生阅读教材61页有关内容。
（课件展示）
( http: / / www.21cnjy.com )
3．卢瑟福原子核式模型的困难
教师：（讲述）卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。
引导学生阅读教材62页有关内容。
教师总结：按经典理论电子绕核旋转，作加速运动，电子将不断向四周辐射电磁波，它的能量不断减小，从而将逐渐靠近原子核，最后落入原子核中。
轨道及转动频率不断变化，辐射电磁 ( http: / / www.21cnjy.com )波频率也是连续的， 原子光谱应是连续的光谱。实验表明原子相当稳定，这一结论与实验不符。实验测得原子光谱是不连续的谱线。
（三）课堂小结
教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
（四）作业：课本P62第1、3、4题核聚变
★新课标要求
（一）知识与技能
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研究和发展.
3．知道轻核的聚变能够释放出很多的能量,如果能加以控制将为人类提供广阔的能源前景。
（二）过程与方法
通过让学生自己阅读课本，培养他们归纳与概括知识的能力和提出问题的能力
（三）情感、态度与价值观
1．通过学习，使学生进一步认识导科学技术的重要性，更加热爱科学、勇于献身科学。
2．认识核能的和平利用能为人类造福，但若用于战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。
★教学难点
聚变反应的条件。
★教学方法
教师启发、引导，学生讨论、交流。
★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。
★课时安排
1 课时
★教学过程
（一）引入新课
教师：1967年6月17日，我国第一颗氢弹 ( http: / / www.21cnjy.com )爆炸成功。从第一颗原子弹爆炸成功到第一颗氢弹爆炸成功，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。这节课我们就来研究聚变的问题.
学生：学生认真仔细地听课
点评：通过介绍我国第一氢弹爆炸，激发同学们的爱国热情。
（二）进行新课
1．聚变及其条件
提问：请同学们阅读课本第一段，回答什么叫轻核的聚变？
学生仔细阅读课文
学生回答：两个轻核结合成质量较大的核，这样的反应叫做聚变。
投影材料一：核聚变发展的历史进程［1］
提问：请同学们再看看比结合能曲线（图19.5-3），想一想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？
让学生了解聚变的发展历史进程。
学生思考并分组讨论、归纳总结。
学生回答：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
点评：学生阅读课本，回答问题，有助于培养学生的自学能力。
教师归纳补充：
（1）氢的聚变反应：
21H+21H→31He+11H+4 MeV、
21H+31H→42He+10n+17.6 MeV
（2）释放能量：ΔE＝Δmc2＝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3～4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？
学生阅读教材，分析思考、归纳总结并分组讨论。
得出结论
微观上：参与反应的原子核必须接近到原子核大 ( http: / / www.21cnjy.com )小的尺寸范围，即10-15 m，要使原子核接近到这种程度，必须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。
点评：从宏观和微观两个角度来考虑核聚变的条件，有助于加深理解。
教师说强调：聚变反应一旦发生，就不再需要外界给它能量，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。
教师补充说明：
（1）热核反应在宇宙中时时刻刻地进行着，太阳和很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７亿吨原子核参与碰撞，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！
教师：希望同学们课后查阅资料，了解更多的太阳能有关方面的知识及其应用。
（2）上世纪四十年代，人们利用核聚变反应制成了用于战争的氢弹，氢弹是利用热核反应制造的一种在规模杀伤武器，在其中进行的是不可控热核反应，它的威力是原子弹的十几倍。
提问：氢弹爆炸原理是什么？
学生阅读教材：课本图19.7-1是氢弹原理图，它需要用原子炸药来引爆，以获得热核反应所需要的高温，而这些原子炸药又要用普通炸药来点燃。
［教师点拨］
［录像］氢弹的构造简介及其爆炸情况。
根据你收集的资料，还能通过什么方法实现核聚变？
学生回答：日英开发出激光核聚变新方法、有人提出利用电解重水的方法实现低温核聚变。
点评：学生自学看书，自己归纳总结，
有助于培养学生分析问题、解决问题的能力，逐步提高学生的归纳总结能力。
2．可控热核反应
（1）聚变与裂变相比有很多优点
提问：目前，人们还不能控制核聚变的速度， ( http: / / www.21cnjy.com )但科学家们正在努力研究和尝试可控热核反应，以使核聚变造福于人类。我国在这方面的研究和实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？
投影材料二 [2]：可控热核反应发展进程
例：一个氘核和一个氚核发生聚变 ( http: / / www.21cnjy.com )，其核反应方程是21H+31H→42He+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：mα=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。
学生计算：
根据质能方程，释放出的能量为：
教师点拔：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。
教师点拔：常见的聚变反应：21H+ ( http: / / www.21cnjy.com )21H→31He+11H+4MeV、 21H+31H→42He+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 ( http: / / www.21cnjy.com )地球上聚变燃料的储量丰富。如1L海水中大约有0.03g氘，如果发生聚变，放出的能量相当于燃烧300L汽油。
聚变与裂变相比，优点之三，是轻核聚变反应更为安全、清洁。
实现核聚变需要高温，一旦出现故障，高温不能维 ( http: / / www.21cnjy.com )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，容易处理。
（2）我国在可控热核反应方面的研究和实验发展情况。
EAST全超导托卡马克实验装置以探 ( http: / / www.21cnjy.com )索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提供无限清洁的能源。目前，由中科院等离子体物理研究所设计制造的EAST全超导非圆截面托卡马克实验装置大部件已安装完毕，进入抽真空降温试验阶段。我国的科学家就率先建成了世界上第一个全超导核聚变“人造太阳”实验装置，模拟太阳产生能量。
点评：通过了解我国在可控热核反应方面的成就，激发学生的爱国热情和献身科学的能力。
（三）课堂小结
本节主要研究了聚变核反应的特点 ( http: / / www.21cnjy.com )和条件，聚变反应要比裂变反应释放更多的能量，但它发生的条件是要达到几百万度的高温，因而聚变反应也叫热核反应.可控热核反应的研究和实验将为人类和平利用核能开发新的途径。
（四）作业：
完成课后练习
★教学体会
本节课虽然教学要求不高，但却 ( http: / / www.21cnjy.com )是开展中学科技教育活动的生动内容。然而课本的编写，却限于篇幅等因素的影响，存在正如爱因斯坦所说的问题：“科学结论几乎是以完成的形式出现在读者面前，读者学生体验不到探索和发现的喜悦，感觉不到思想形成的生动过程也很难达到清楚地解释全部过程。”
在课堂教学过程中，结合内容的讲授，以史为鉴， ( http: / / www.21cnjy.com )虽着墨不多，却寓意深远，本材料正是以此为设计思想的：沿着科学家的足迹，剖析科学家的思维，领略科学家的创造；激发同学们的兴趣，培养同学们的能力，陶冶同学们的情操。
附：
[1]投影材料一
时间 人物 事件
20年代 阿斯顿 指出：中等大小的原子核结合最紧密，核裂变或轻核聚变都会放出能量，核聚变放出的能量比裂变大许多
1920年 爱丁顿 猜测：太阳的能量来自亚原子粒子的相互作用
1926年 爱丁顿 指出：太阳总体积具有2000万度的高温和极高的密度。
1929年 罗素 指出：太阳总体积的60％是氢气，如果太阳的能量真是依靠核反应的话，那么这种核反应只能是氢气的聚变。
1938年 贝 特 证明：太阳的能量确实是靠氢气的聚变来维持的。
[2]投影材料二
事件 人物 事件
1933年 科学家们 在实验室中首次观测到核聚变就是氘的聚变
1934年 卢瑟福 用氘核去轰击氘靶产生了氚，发现氚聚变温度比氘更低。
1942年 特勒 在探索制造原子弹的各种途径的讨论中提出了一个可怕的问题。
1944年 费米 用氢的同位素氖和氛做燃料，只需五千万度就可以发生核聚变。
1945年 美国 原子弹研制成功后，人们立即觉察到，可以利用裂变反应所产生的超高温来实现核聚变反应，这就是氢弹的原理。核裂变
三维教学目标
1、知识与技能
（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，培养学生的逻辑推理能力及应用教学图像处理物理问题的能力；
（2）通过让学生自己阅读课本，查阅资料，培养学生归纳与概括知识的能力和提出问题的能力。
3、情感、态度与价值观
（1）激发学生热爱科学、探求真理的激情，树立实事求是的科学态度，培养学生基本的科学素养，通过核能的利用，思考科学与社会的关系；
（2）通过教学，让学生认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，物质是运动变化的，而变化过程必然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：教师启发、引导，学生讨论、交流。
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
大家都知道在第二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，这两座曾经十分美丽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许多核电站，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，现在大家一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：是不是所有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：不是所有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吸收大量的能量。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 ( http: / / www.21cnjy.com ) 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继续下去的过程，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继续下去的过程，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：控制棒由镉做成，用来控制反应速度。
学生回答：减速剂由石墨、重水或普通水（有时叫轻水）做成，用来跟快中子碰撞，使快中子能量减少，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动，把反应堆内的热量传输出，确保反应堆的安全。
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：①污染小；②可采储量大；③比较经济。
缺点：①一旦核泄漏会造成严重的核污染；②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，如果1g铀235完全裂变时产生的能量为8.21010 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：培养学生推理及公式演算的能力。注意速度单位的换算，运算过程中带单位运算。适当进行爱国主义教育。不确定性关系
教学目标
知识目标
1．知道位置和动量的不确定关系．
2．了解时间和动量的不确定关系．
能力目标 培养学生的观察、分析能力。
德育目标 培养学生严谨的科学态度，正确地获取知识的方法。
教学难点 如何理解位置和动量的不确定关系．
教学方法 启发式综合教学法
导 入 新 课
在经典力学中，粒子（质点）的运动状态用位置坐标和动量来描述，而且这两个量都 可以同时准确地予以测定。然而，对于具有二象性的微观粒子来说，是否也能用确定的坐标和确定的动量来描述呢？下面我们以电子通过单缝衍射为例来进行讨论。
一、电子衍射中的不确定度
下面以单缝衍射为例来进行研究，设有一束电子沿Oy轴射向AB屏上的狭缝，缝宽为a，于是，在照相底片CD上，可以观察到衍射图样.
如果我们能用坐标x和动量p来描述这 ( http: / / www.21cnjy.com )电子的运动状态，那么，我们不禁要问：一个电子通过狭缝的瞬时，它是从缝上哪一点通过的呢？也就是说，电子通过狭缝的瞬时，其坐标x为多少？显然，这一问题我们无法准确地回答，因为该电子究竟在缝上哪一点通过，我们是无法确定的，即我们不能准确地确定该电子通过狭缝时的坐标．
然而，该电子确实是通过了狭缝，因此，我们可以认为电子在Ox轴上的坐标的不确定范围为 Δx＝ a．
在同一瞬时，由于衍射的缘故，电子动量的方向有了改变，由图可以看到，如果只考虑一级衍射图样，则电子被限制在一级最小的衍射角范围内，有sinφ＝λ/a＝λ/Δx．因此，电子动量在Ox轴上的分量的不确定范围为Δpx＝psinφ＝p，由德布罗意公式λ＝上式可写为Δpx＝，即ΔxΔpx＝h式中Δx是在Ox轴上电子位置的不确定范围，Δpx是在Ox轴上电子动量的不确定范围．如果把衍射图样的次级也考虑在内，一般说来应为ΔxΔp≥，这个关系叫做不确定关系，它不仅适用于电子，也适用于其他微观粒子，不确定关系表明：对于微观粒子不能同时用确定的位置和确定的动量来描述，不确定关系是德国理论物理学家海森伯于1927年提出的．
二、不确定关系：ΔxΔp≥
1、不确定关系的物理意义：
微观粒子的坐标测得愈准确( x 0) ，动量就愈不准确( px ) ；
微观粒子的动量测得愈准确( px 0) ，坐标就愈不准确( x ) 。
但这里要注意，不确定关系
不是说微观粒子的坐标测不准；
也不是说微观粒子的动量测不准；
更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准；
而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准。
正如我们在经典力学中所知道的，对于宏观粒子，它在任意时刻的位置和动量都可同时确定，而对微观粒子来说，同时确定其位置和动量是没有意义的．这是因为Δx和Δp都不可能同时为零．当欲精确地确定粒子的位置(即Δx→0)时，其动量必然更不精确( 即px→∞)；反之亦然．微观粒子的这个特性是由于它既具有粒子性，也同时具有波动性的缘故．
2、微观本质：是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必然结果。
为什么微观粒子的坐标和动量不能同时测准
这是因为微观粒子的坐标和动量本来就不同时具有确定量。
这本质上是微观粒子具有波粒二象性的必然反映。
由上讨论可知，不确定关系是自然界的一条客观规律,不是测量技术和主观能力的问题。
3、许多相同粒子在相同条件下实验,粒子在同一时刻并不处在同一位置。
4、用单个粒子重复,粒子也不在同一位置出现。
5、如果粒子的尺寸和动量远大于各自的不确定量，R >> x, p >> p
微观粒子的位置和动量近似认为确定.看成经典粒子.若已知粒子运动范围为L,
而
也可用L>> 代替 R >>x 作为判断依据.
三、能量与时间的不确定关系：ΔEΔt≥
［例1］一颗质量为10 g的子弹，具有200 m·s－1的速率，动量的不确定量为0．01%,我们确定该子弹的位置时，有多大的不确定量？
解析：子弹的动量为p＝mv＝0．01×200 kg·m·s－1＝2 kg·m·s－1
动量的不确定量为Δp＝0.01%×p＝1.0×10－4×2 kg·m·s－1＝2×10－4 kg·m·s－1
由不确定关系式，得子弹位置的不确定范围为
这个不确定范围是微不足道的，可见，不确定关系对宏观物体来说实际是不起作用的．
［例2］一电子具有200 m·s－1的速率，动量的不确定范围为0.01%，我们确定该电子的位置时，有多大的不确定范围？
解析：电子的动量为p＝mv＝9.1×10－31×200 kg·m·s－1＝1.8×10－28 kg·m·s－1
动量的不确定范围为Δp＝0.01%×p＝1.0×10－4×1.8×10－28 kg·m·s－1＝1.8×10－32 kg·m·s－1
由不确定关系式，得电子位置的不确定范围为
我们知道原子大小的数量级为10－10 m，电子则更小，在这种情况下，电子位置的不确定范围比电子本身的大小要大几亿倍以上．
从以上的讨论中可以看到，对于低速运动的宏观粒子，用经典力学来描述它的运动规律是足够准确的，但对于微观粒子的运动规律，就不能用经典力学来描述它了．不确定原理对任何物体都成立，但因为h是一个极小的量，其数量级是10－34，所以，对宏观尺度的物体，不确定范围小得可以忽略不计了．在德布罗意假设的基础上，薛定谔、海森伯等人又进一步建立了量子力学．量子力学能较好地反映微观粒子的运动规律．
四、物理模型与物理现象（简略介绍）放射性元素的衰变
★新课标要求
（一）知识与技能
1、知道放射现象的实质是原子核的衰变
2、知道两种衰变的基本性质，并掌握原子核的衰变规律
3、理解半衰期的概念
（二）过程与方法
1、能够熟练运用核衰变的规律写出核的衰变方程式
2、能够利用半衰期来进行简单计算（课后自学）
（三）情感、态度与价值观
通过传说的引入，对学生进行科学精神与唯物史观的教育，不断的设疑培养学生对科学孜孜不倦的追求，从而引领学生进入一个美妙的微观世界。
★教学重点
原子核的衰变规律及半衰期
★教学难点
半衰期描述的对象
★教学方法
教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：
投影片，多媒体辅助教学设备
★课时安排
1 课时
★教学过程
（一）引入新课
教师：同学们有没有听说过点石成金的传说，或者将一种物质变成另一种物质。
学生讨论非常活跃，孙悟空，八仙，神仙；魔术，街头骗局。
点评：通过这样新颖的课题引入，给学生创设情景，能充分调动学生的积极性，挑起学生对未知知识的热情。
教师：刚才同学们讲的都很好，但都是假的。孙悟空，八仙，神仙：人物不存在。魔术，街头骗局：就是假的。
学生顿时安静，同时也心存疑惑：当然是假的，难道还有真的不成？
点评：对于学生来讲要使其相 ( http: / / www.21cnjy.com )信科学技术反对迷信，同时也要提高警惕小心上当受骗，提高学生自我保护意识。更加吊起了学生学习新知识的胃口，为新课教学的顺利进行奠定了基础。
教师：那有没有真的（科学的）能将一种物质变成另一种物质呢？
学生愕然。
点评：进一步吊起了学生学习新知识的胃口。
教师：有（大声，肯定地回答）
学生惊讶，议论纷纷。
点评：再一次吊起了学生学习新知识的胃口。
通过这样四次吊胃口，新课的成功将是必然。
教师：这就是我们今天要学习的放射性元素的衰变。
点评：及时推出课题。
（二）进行新课
1．原子核的衰变
教师：原子核放出α或β粒子，由于核电荷数变了，它在周期表中的位置就变了，变成另一种原子核。我们把这种变化称为原子核的衰变。
学生豁然开朗：科学、真实的将一种物质变成另一种物质，原来就是原子核的衰变。
点评：及时给出问题的答案，学生并不会索然无味，相反会对原子核的衰变这一新知识产生浓厚的兴趣。
教师：铀238核放出一个α粒子后，核的质量数减少4，核电荷数减少2，变成新核-----钍234核。那这种放出α粒子的衰变叫做α衰变。
学生定有这样的想法：放出α粒子的衰变叫做α衰变。那放出β粒子的衰变叫做β衰变？
点评：这里一下子会出现了“α衰变”，“衰变方程式”两个新名词，教师要耐心的讲解，学生有插嘴的，如果正确要及时肯定并表扬。
教师：这个过程可以用衰变方程式来表示：23892U→23490Th+42He（一边说一边写，不要解释，要请学生来分析其中的奥秘）
学生定有这样的想法：衰变方程式和化学反应方程式、离子反应方程式有何联系与区别？
点评：理论基础：建构主义认为学习过程是学生在一定条件下，对客观事物反映的过程。是一个主动建构过程，作为认识对象的知识并不像实物一样可以由教师简单地传递给学生，须由学生自己来建构，并纳入他自己原有的知识结构中，别人是无法替代的。在此要充分利用学生原有的知识基础即：化学反应方程式、离子反应方程式，来帮助学生自己来建构衰变方程式，并把它纳入自己原有的知识结构中去。
学生充分讨论：衰变方程式和化学反应方程式、离子反应方程式有何联系与区别，并由学生自己表述。
点评：可以让学生自己归纳总结，有不到之处教师再帮助总结。
教师：衰变方程式遵守的规律：
（1）质量数守恒
（2）核电荷数守恒
（进一步解释：守恒就是反应前后相等）
α衰变规律：AZX→A-4Z-2Y+42He
学生进一步理解两个守恒：
（1）质量数守恒
（2）核电荷数守恒
教师：钍234核也具有放射性，它能放出一个β粒子而变成23491Pa（镤），那它进行的是β衰变，请同学们写出钍234核的衰变方程式？
学生探究、练习写出钍234核的衰变方程式。
点评：写钍234核的衰变方程式是要求 ( http: / / www.21cnjy.com )学生可以查阅化学书后面的元素周期表，但不可以看物理教材。在此培养学生查阅质料的能力。学生在此会碰到β粒子的表示，教师要及时直接给出结论：β粒子用0-1e表示。
教师：钍234核的衰变方程式：
23490Th→23491Pa+0-1e
衰变前后核电荷数、质量数都守恒，新核的质量数不会改变但核电荷数应加1
β衰变规律：AZX→AZ+1Y+0-1e
学生再一次理解两个守恒：
（1）质量数守恒
（2）核电荷数守恒
点评：β衰变如果按衰变方程式的规律来写的话应该没有问题，但并不象α衰变那样容易理解，因为核电荷数要增加，学生会问为什么会增加？哪来的电子？
这里就顺理成章的来解释中子转化的过程。
教师：原子核内虽然没有电子，但核内的的质子和中子是可以相互转化的。当核内的中子转化为质子时同时要产生一个电子
10n→11H＋0-1e
这个电子从核内释放出来，就形成了β衰变。
可以看出新核少了一个中子，却增加了一个质子，并放出一个电子。
学生更进一步理解两个守恒：
（1）质量数守恒
（2）核电荷数守恒
教师：γ射线是由于原子核在发生α衰变和β衰变时原子核受激发而产生的光（能量）辐射，通常是伴随α射线和β射线而产生。γ射线的本质是能量。
学生理解γ射线的本质，不能单独发生。
2．半衰期
教师：阅读教材半衰期部分放射性元素的衰变的快慢有什么规律？用什么物理量描述？这种描述的对象是谁？
学生带着问题看书。
点评：培养学生自学能力、阅读能力、提炼有用信息的能力。
教师提供教材上的氡的衰变图的投影：
( http: / / www.21cnjy.com )
m/m0＝(1/2)n
学生交流阅读体会：
（1）氡每隔3.8天质量就减少一半。
（2）用半衰期来表示。
（3）大量的氡核。
点评：第三个问题：描述的对象是谁？这个问题学生比较难理解，需要教师做引导和类比。培养学生阅读图象的方法和能力。
教师：同学们的回答都很精彩（鼓励）
教师总结：
半衰期表示放射性元素的衰变的快慢
放射性元素的原子核，有半数发生衰变所需的时间，叫做这种元素的半衰期
半衰期描述的对象是大量的原子核，不是个别原子核，这是一个统计规律。
学生进一步整理自己的阅读体会并形成自己的知识。
点评：教师做引导和类比可以从统计规律的角度出发。
例如：数学上的概率问题
（抛硬币）将1万枚硬币抛在地 ( http: / / www.21cnjy.com )上，那正反两面的个数大概为5000对5000，但就某个硬币来看要么是正面，要么是反面。这个事实告诉我们统计规律的对象仅仅对大量事实适用，对个别不适用。
教师：元素的半衰期反映的是原子核内部的性质，与原子所处的化学状态和外部条件无关。
简单介绍：
镭226→氡222的半衰期为1620年
铀238→钍234的半衰期为4.5亿年
学生对原子所处的化学状态和外部条件进行理解。
点评：一种元素的半衰期与这种元素是以单质形式还是以化合物形式存在，或者加压，增温均不会改变。
教师给出课堂巩固练习题
例1：配平下列衰变方程
23492U→23090Th+( 42He )
23490U→23491Pa+( 0-1e )
例2：钍232（23290Th）经过________次α衰变和________次β衰变，最后成为铅208（20882Pb）
学生独立分析：因为α衰变改变原子核的质量数而β衰变不能，所以应先从判断α衰变次数入手：
α衰变次数==6.
每经过1次α衰变，原子核失去2个基本电荷，那么，钍核经过6次α衰变后剩余的电荷数与铅核实际的电荷数之差，决定了β衰变次数：
β衰变次数==4
点评：这些课堂练习都很基本完全可以由学生自己讨论解决。
（三）课堂小结
教师引导学生自己进行总结。
学生总结，讨论。
本堂课研究了放射性元素的衰变，其实质是原子核发生衰变。衰变有二种：α衰变、β衰变。γ辐射伴随α衰变和β衰变而产生。
原子核衰变的快慢用半衰期表示，它是放射性元素的原子核有半数发生衰变所用的时间，完全由原子核自身的性质决定，与原子所处的化学状态和外部条件无关。
（四）作业：
布置学生课后看科学漫步
探究：如何利用放射性元素的衰变来测定古物的年代。
点评：留给学生课后思考和学习的空间。玻尔的原子模型
★新课标要求
（一）知识与技能
1．了解玻尔原子理论的主要内容。
2．了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。
（二）过程与方法
通过玻尔理论的学习，进一步了解氢光谱的产生。
（三）情感、态度与价值观
培养我们对科学的探究精神，养成独立自主、勇于创新的精神。
★教学重点
玻尔原子理论的基本假设
★教学难点
玻尔理论对氢光谱的解释。
★教学方法
教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：
投影片，多媒体辅助教学设备
★课时安排
1 课时
★教学过程
（一）引入新课
复习提问：
1．α粒子散射实验的现象是什么？
2．原子核式结构学说的内容是什么？
3．卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾
教师：为了解决上述矛盾，丹麦物理学家玻尔，在1913年提出了自己的原子结构假说。
（二）进行新课
1．玻尔的原子理论
（1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。（本假设是针对原子稳定性提出的）
（2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为En）跃迁到另一种定态（设能量为Em）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 （h为普朗克恒量）
（本假设针对线状谱提出）
（3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。（针对原子核式模型提出，是能级假设的补充）
2.玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能）公式：
轨道半径： n=1，2，3……
能 量： n=1，2，3……
式中r1、E1、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，rn、En 分别代表第n条可能轨道的半径和电子在第n条轨道上运动时的能量，n是正整数，叫量子数。
3．氢原子的能级图
从玻尔的基本假设出发，运用经典电磁学和经典力学的理论，可以计算氢原子中电子的可能轨道半径和相应的能量。
（1）氢原子的大小：氢原子的电子的各条可能轨道的半径rn： rn=n2r1，
r1代表第一条（离核最近的一条）可能轨道的半径
r1=0.53×10-10 m
例：n=2， r2=2.12×10-10 m
（2）氢原子的能级：①原 ( http: / / www.21cnjy.com )子在各个定态时的能量值En称为原子的能级。它对应电子在各条可能轨道上运动时的能量En（包括动能和势能） En=E1/n2 n=1，2，3，······
E1代表电子在第一条可能轨道上运动时的能量
E1=-13.6eV
注意：计算能量时取离核无限远处的电势能为零，电子带负电，在正电荷的场中为负值，电子的动能为电势能绝对值的一半，总能量为负值。
例：n=2，E2=-3.4eV， n=3，E3=-1.51eV， n=4，E4=-0.85eV，……
氢原子的能级图如图所示。
( http: / / www.21cnjy.com )
4．玻尔理论对氢光谱的解释
（1）基态和激发态
基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态，叫基态。
激发态：原子处于较高能级时，电子在离核较远的轨道上运动，这种定态，叫激发态。
（2）原子发光：原子从基 ( http: / / www.21cnjy.com )态向激发态跃迁的过程是吸收能量的过程。原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，吸收或辐射的能量恰等于发生跃迁的两能级之差。
说明：氢原子中只有一个核外电子，这个电子在某个时刻只能在某个可能轨道上，或者说在某个时间内，由某轨道跃迁到另一轨道——可能情况只有一种。可是，通常容器盛有的氢气，总是千千万万个原子在一起，这些原子核外电子跃迁时，就会有各种情况出现了。但是这些跃迁不外乎是能级图中表示出来的那些情况。
5．玻尔理论的局限性
玻尔理论虽然把量子理论引入原子领域，提出定态和跃迁概念，成功解释了氢原子光谱，但对多电子原子光谱无法解释，因为玻尔理论仍然以经典理论为基础。如粒子的观念和轨道。
量子化条件的引进没有适当的理论解释。
7．电子在某处单位体积内出现的概率——电子云
（课件演示）
（三）课堂练习
1．对玻尔理论的下列说法中，正确的是（ ACD ）
A．继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设
B．对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同
C．用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系
D．玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的
2．下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（ C ）
A．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量
B．原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量
C．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子
D．原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的
3．根据玻尔理论，氢原子中，量子数N越大，则下列说法中正确的是（ ACD ）
A．电子轨道半径越大 B．核外电子的速率越大
C．氢原子能级的能量越大 D．核外电子的电势能越大
4．根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（ D ）
A．可以取任意值 B．可以在某一范围内取任意值
C．可以取一系列不连续的任意值
D．是一系列不连续的特定值
5．按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知ra>rb，则在此过程中（ C ）
A．原子要发出一系列频率的光子
B．原子要吸收一系列频率的光子
C．原子要发出某一频率的光子
D．原子要吸收某一频率的光子
（四）课堂小结
玻尔的原子模型是把卢瑟福的学说和量子理论结合，以原子的稳定性和原子的明线光谱作为实验基础而提出的．认识玻尔理论的关键是从“不连续”的观点理解电子的可能轨道和能量状态．玻尔理论对氢光谱的解释是成功的，但对其他光谱的解释就出现了较大的困难，显然玻尔理论有一定的局限性。
（五）作业：课本P68问题与练习。
电子绕核运动（有加速度）
辐射电磁波 频率等于绕核运行的频率
能量减少、轨道半径减少 频率变化
电子沿螺旋线轨道落入原子核 原子光谱应为连续光谱
（矛盾：实际上是不连续的亮线）
原子是不稳定的
（矛盾：实际上原子是稳定的）原子的核式结构模型
（一）知识与技能
1．了解原子结构模型建立的历史过程及各种模型建立的依据。
2．知道粒子散射实验的实验方法和实验现象，及原子核式结构模型的主要内容。
（二）过程与方法
1．通过对粒子散射实验结果的讨论与交流，培养学生对现象的分析中归纳中得出结论的逻辑推理能力。
2．通过核式结构模型的建立，体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用。
3．了解研究微观现象。
（三）情感、态度与价值观
1．通过对原子模型演变的历史的学习，感受科学家们细致、敏锐的科学态度和不畏权威、尊重事实、尊重科学的科学精神。
2．通过对原子结构的认识的不断深入，使学生认识到人类对微观世界的认识是不断扩大和加深的，领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义。
★教学重点
1．引导学生小组自主思考讨论在于对粒子散射实验的结果分析从而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式结构；
2．在教学中渗透和让学生体会物理学研究方法，渗透三个物理学方法：模型方法，黑箱方法和微观粒子的碰撞方法；
★教学难点
引导学生小组自主思考讨论在于对ɑ粒子散射实验的结果分析从而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式结构
★教学方法
教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：
投影片，多媒体辅助教学设备
★课时安排
1 课时
★教学过程
（一）引入新课
讲述：汤姆生发现电子，根据原子呈电中性，提出了原子的葡萄干布丁模型。
学生活动：师生共同得出汤姆生的原子葡萄干布丁模型。
点评：用动画展示原子葡萄干布丁模型。
（二）进行新课
1．粒子散射实验原理、装置
（1）粒子散射实验原理：
汤姆生提出的葡萄干布丁原子模型是否对呢？
原子的结构非常紧密，用一般的方法是无法探测它的内部结构的，要认识原子的结构，需要用高速粒子对它进行轰击。而粒子具有足够的能量，可以接近原子中心。它还可以使荧光屏物质发光。如果粒子与其他粒子发生相互作用，改变了运动方向，荧光屏就能够显示出它的方向变化。研究高速的粒子穿过原子的散射情况，是研究原子结构的有效手段。
学生：体会粒子散射实验中用到科学方法；渗透科学精神（勇于攀登科学高峰，不怕苦、不怕累的精神）的教育。
教师指出：研究原子内部结构要用到的方法：黑箱法、微观粒子碰撞方法。
（2）粒子散射实验装置
粒子散射实验的装置，主要由放射源、金箔、荧光屏、望远镜和转动圆盘几部分组成。粒子散射实验在课堂上无法直接演示，希望借助多媒体系统，利用动画向学生模拟实验的装置、过程和现象，使学生获得直观的切身体验，留下深刻的印象。通过多媒体重点指出，荧光屏和望远镜能够围绕金箔在一个圆周上运动，从而可以观察到穿透金箔后偏转角度不同的粒子。并且要让学生了解，这种观察是非常艰苦细致的工作，所用的时间也是相当长的。
动画展示粒子散射实验装置动画展示实验中，通过显微镜观察到的现象
（3）实验的观察结果
必须向学生明确：入射的粒子分为三部分。大部分沿原来的方向前进，少数发生了较大偏转，极少数发生大角度偏转。
提问学生，师生共同用科学语言表述实验结果。
2．原子的核式结构的提出
（1）投影出三个问题让学生 ( http: / / www.21cnjy.com )先自己思考，然后以四人小组讨论。其中第1、2个问题学生基本上能讨论出，第三个问题，通过师生共同分析，然后让学生小组讨论，进行逻辑推理得出原子的结构。
三个问题是：用汤姆生的葡萄干布丁模型能否解释ɑ 粒子大角度散射？请同学们根据以下三方面去考虑：
（1）粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的？
（2）按照葡萄干布丁模型，粒子在原子附近或穿越原子内部后有没有可能发生大角度偏转？
（3）你认为原子中的正电荷应如何分布，才有可能造成ɑ粒子的大角度偏转？为什么？
学生小组讨论、小组间互相提问，解答。
（2）教师小结：
对于问题1、2：
按照葡萄干布丁模型，①碰撞前后，质量大的粒子速度几乎不变。只可能是电子的速度发生大的改变，因此不可能出现反弹的现象，即使是非对心碰撞，也不会有大角散射。
②对于粒子在原子附近时由于原子呈中性，与ɑ粒子之间没有或很小的库仑力的作用，正电荷在原子内部均匀的分布，粒子穿过原子时，由于原子两侧正电荷将对它的斥力有相当大一部分互相抵消，使粒子偏转的力不会很大，所以粒子大角度散射说明葡萄干布丁模型不符合原子结构的实际情况。
师生互动，学生小组讨论，学生分析推理得到卢瑟福的原子结构模型。
对于问题3：
先通过课件师生分析，然后小组讨论，推理分析得到卢瑟福的原子结构模型。教师起引导和组织作用。
教师小结：实验中发现极少数ɑ粒子发生了大角 ( http: / / www.21cnjy.com )度偏转，甚至反弹回来，表明这些ɑ粒子在原子中某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用，可见原子中的正电荷、质量应都集中在一个中心上。
①绝大多数粒子不偏移→原子内部绝大部分是“空”的。
②少数粒子发生较大偏转→原子内部有“核”存在。
③极少数粒子被弹回　　表明：作用力很大；质量很大；电量集中。
点评：教师进行科学研究方法教育：模型法
（实验现象）、→（分析推理）→（构造模型）
（通过汤姆生的原子结构模型到卢瑟福的原子的核式结构模型的建立，既渗透科学探究的因素教学，又进行了模型法的教学，并将卢瑟福的原子的核式结构模型与行星结构相类比，指出大自然的和谐统一的美，渗透哲学教育。通过学生对这三个问题的讨论与交流，顺理成章地否定了葡萄干布丁模型，并开始建立新的模型。希望这一部分由学生自己完成，教师总结，总结时，突出汤姆生原子模型与粒子散射实验之间的矛盾，可以将粒子分别穿过葡萄干布丁模型和核式结构模型的不同现象用动画模拟，形成强烈的对比，突破难点）
联想在以前的学习中有哪些进行了模型法的教学，在哪些方面的研究中可以应用模型法来研究。
得到卢瑟福的原子的核式结构模型后再展示立体动画粒子散射模型，使学生有更清晰的直观形象、生动的认识。
3．原子核的电荷与大小
关于原子的大小应该让学生有个数量 ( http: / / www.21cnjy.com )级的概念，即原子的半径在10-10m左右，原子核的大小在10-15～10-14m左右．原子核的半径只相当于原子半径的万分之一，体积只相当于原子体积的万亿分之一。为了加深学生的印象，可举一些较形象的比喻或按比例画些示意图，同时通过表格展示，对比。
半 径 大 小 （数量级） 类 比
原子 10-10m 足球场
原子核 10-15m~10-14m 一枚硬币
（三）课堂小结
教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。
点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。
教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。
（四）作业：课本P55第1、3、4题
★教学体会
本节课在未准备前，本人开始和大部分的老师一样，均认为该课很容易上，也没什么多少内容可教学，作为上公开课不合适；因为传统的教学中，只是告诉学生汤姆生的葡萄干布丁模型，粒子散射实验，卢瑟福的原子核式结构模型，一节课15分钟就可以讲完了。
传统的教学中只是“授人以鱼，并未授人以渔”，学生并不知道卢瑟福的粒子散射实验为什么要这样做，并没有学会卢瑟福通过推理分析得出原子的核式结构模型的科学方法，可以说，这节课最精华的所在：科学研究方法如模型法、黑箱法、微观粒子碰撞法，学生并没有从中体会到，是舍本求末的教学法。
本节课最大的成功之处有：
（1）通过动画展示了卢瑟福的粒子散射实验，突破了传统教学中本实验不够条件做，只能通过图片介绍的不足；使难的知识变得更形象生动，更容易。
（2）通过让学生小组讨论三个问题：有关用汤姆生的葡萄干布丁模型能否解释ɑ粒子散射实验现象，一步一步得出卢瑟福的原子核式结构模型，从而利于提高学生的逻辑推理能力，观察能力，有利用培养学生勇于攀登科学高峰，不怕苦、不怕累的科学精神。
（3）使学生通过本课的学习，体会并 ( http: / / www.21cnjy.com )掌握到研究原子内部结构（未知世界）的三种方法：模型法、黑箱法、微观粒子碰撞法，充分体现了新课程中“授人以鱼，不如授人以渔”的基本思想。
（4）探索在扩招情况下， ( http: / / www.21cnjy.com )进行教学有效性的策略研究，是本节课的试验主题之一，也是我校开展的一个重要课题；本节课在有些学生的能力要求太高的地方，采用小步跑的方法，将难点的梯度设置为几个台阶，如三个问题的回答讨论，就采用这一方法，从而有利于提高学生的学习兴趣和保持学习物理的积极性，使学生不断获得成就感，在小组中体会到自己的重要性和学会在小组学习中进行协作团结。
（5）在教学中虽然不能进行真实的实验，但同样处处渗透着新课程理念的科学探究思想；
例如：根据原子里面的结构是怎样的？（提出问题）──电子的发现──原子呈电中性──汤姆生因此提出葡萄干布丁模型（猜想与假设）──是否正确？可以解释一些实验现象，有其一定的正确性──但无法解释粒子散射实验（进一步实验验证）──根据ɑ粒子散射实验现象──在原有葡萄干布丁模型基础上进行修正，卢瑟福提出新的原子的核式结构──建立新的理论（新的猜想与假设）──进一步的实验验证──电子云
教学之中要注意的地方和教学中的火花：
在学习的回答三个问题中，教师要灵活地处理学生问到的问题，不要回避问题，这些问题有的也许是思想的火花，有的是学生理解中的误区，教师要能及时发现问题，而这些就更要求新课程下的教师要更具有较高的研究水平，要进一步提高教师的备课水平和质量，要能及时引导学生如何去分析问题和进行研究，而不是单一提供现成的答案；
例如：（1）学生可能在分析问题同时，粒子能将电子打出，那么在屏上就能看到的是电子的亮点，这样打在屏上的亮点就不一定是散射后粒子。教师可以引导学生分析：粒子打出电子后，根据碰撞的相关知识可知，粒子的速度几乎不变；又由于电子的质量很小，粒子的质量较大，当电子碰撞到屏上时，能量较小，体积较小，不易观察到，从屏上观察到的应该是粒子。
附1：学情分析
1．学生的认识水平
我校从去年扩招后，由原来 ( http: / / www.21cnjy.com )的6个班扩招到16个班，而广州市的其他学校也在扩招，明显感到学生的整体素质及物理基础在下降，因此根据现有学生的具体情况设计教案、一步步设计难度梯度，进行教学有效性的策略研究成为我校的重点课题。
为了使教学更具有代表性，所教教学班为物理选修普通班，学生的逻辑思维能力一般，但对物理有较大的兴趣。
2．可能存在的学习困难
估计学生利用ɑ粒子散射实验现象 ( http: / / www.21cnjy.com )进行讨论和通过观察实验现象推理出卢瑟福的原子的结构模型会有一定的困难；对提出的3个问题，前二个问题放手让学生进行小组讨论，对于问题3采用先让学生猜想，师生共同分析实验现象，然后再放手让学生小组讨论出原子的结构。
附2：教学主线设计
附3：教学媒体设计
教师演示实验：
介绍ɑ粒子散射实验的实验原理、装置、现象由于中学阶段没有条件进行实验，采用动画模拟的方法。
多媒体的应用的设计：
由网上下载2个相关的flash小课件，再将其有机地、无缝地插到自制PPT课件，只使用网上小课件的一小部分对自己有用的部分概率波
★新课标要求
（一）知识与技能
1．了解微粒说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题．
2．了解波动说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题．
3．了解事物的连续性与分立性是相对的，了解光既有波动性，又有粒子性．
4．了解光是一种概率波．
（二）过程与方法
1．领悟什么是概率波
2．了解物理学中物理模型的特点初步掌握科学抽象这种研究方法
3．通过数形结合的学习，认识数学工具在物理科学中的作用
（三）情感、态度与价值观
理解人类对光的本性的认识和研究经历了一 ( http: / / www.21cnjy.com )个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程．根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说．人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识光的本性的．
★教学重点
人类对光的本性的认识的发展过程．
★教学难点
对量子化、波粒二象性、概率波等概念的理解
★教学方法
“创设情景，提出问题——观察思考，自主探索——讨论交流，总结归纳”为教学结构，采用“交流——互动”
★教学用具：
课件：PP演示文稿（科学家介绍，本节知识结构）。多媒体教学设备。
★课时安排
1 课时
★教学过程
（一）引入新课
课件播放：康普顿散射实验
讲述：康普顿效应是γ射线或X 射线打在物质上，与物质中原子的核外电子发生相互作用，作用后产生散射光子和反冲电子的效应。
学生：观看课件，同时思考讨论该实验反映了光的什么性，思考光是粒子还是波？
结论：康普顿效应进一步证实了光的粒子性。是验证光的波粒二象性的重要物理实验之一。
点评：创设新奇的教学情景引入新课，激发学生的认知和学习兴趣，培养他们对新的科学知识的了解和探究精神。
课件播放：光的衍射
讲述：光在传播中遇到障碍物会“绕行”
结论：光具有波动性
学生回忆：发生明显衍射现象的条件，分析讨论在平常不容易观察到明显衍射现象的原因，以及采用怎样的措施能够较为方便的观察到明显衍射现象？
点评：适时的反思小结为不仅有利于知识的联系和巩固，更有利于学生良好学习习惯的形成。
教师：在经典的物理学中，波和粒子是两种不同的 ( http: / / www.21cnjy.com )研究对象，具有非常不同的表现。那么对于光和电子、质子等粒子，这两种互不相容的属性又能“集于一身”呢？
（二）进行新课
1、光的波粒二象性
17世纪的微粒说和波动说是两种对立的学说，都受到传统观念的影响，因为传统观念认为在宏观现象中波动性和粒子性是对立的。微观世界的某些属性与宏观世界不同，光子说没有否定波动性和光的电磁说，光子的能量与频率有关，频率是波的特征。
学生跟随老师的讲述对于原来所学的相关知识进行自主的回顾和归纳整理。
点评：对于已经学习过的知识可以穿插在平常的教学过程中时常进行温习反思和类比迁移，多次反复一定可以帮助学生更好的掌握和利用知识。
[问题]：在微观世界中，如何把波的图象与粒子的图象统一起来呢？
学生思考、讨论后给出一些答复，就各种答案加以分析提炼总结。
点评：给学生一定的自主学习的时间和空间效果比被动的接受知识要好，能够更加有效的培养他们的学习主动性和能动性。
2、光波是概率波
（1）光强
讲述：光的强度指单位时间内到达单位面积的光的能量，也就是明条纹处到达的光子多，暗条纹处到达的光子数少
（2）概率波
课件：伽尔顿板实验
实验一：用很弱的光做双缝干涉，暴光时间短，可看到胶片上出现一些无规则分布的点子。
实验二：暴光时间足够长，有大量光子通过狭缝，底片上出现了规则的干涉条纹。
学生认真观察课件，不放过课件演示过程中的每一个细节，同时对观察的认识意见做一些个别的讨论和交流。
点评：科学研究一定要有足够的细心，课堂上的一些演示实验和课件展示的观察分析同样如此，往往一些关键的现象是稍纵即逝，学生在这方面习惯的养成对他们今后的学习生活和研究工作会有莫大的帮助。
讲述：
实验一说明：光表现出粒子性，也看到光子的运动与宏观现象中质点的运动不同，没有一定的轨道。单个光子通过双缝后的落点无法预测。
实验二说明：光的波动性是大量光子表现出来的现象，在干涉条纹中，那些光波强的地方是光子到达机会多的地方或是到达几率大的地方，光波弱的地方是光子到达机会少的地方。光的波动性可看做是大量光子运动的规律。
观察实验思考：是否可以认为光子之间的相互作用使它表现出波动性？
学生持有不同的观点，有的认为是光子之间的相互作用使它表现出波动性，有的则认为不是光子之间的相互作用使它表现出波动性，各执己见，各抒己见。
点评：学生在学习过程中有疑问是好事，能够就相关的问题展开分析讨论更是他们有浓厚求知欲的体现，应予以鼓励和肯定。
讲述：实验说明：如果狭缝只能让 ( http: / / www.21cnjy.com )一个光子通过，得到的照片和上面相同，把一个缝挡住，光屏上不再出现干涉条纹，说明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。
3、光的波动性与粒子性是不同条件下的表现：
讲述：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
学生在进一步的实验现象和理论知识的指引下，形成统一的观点：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。
点评：存疑——求解，人类社会的不断发展和科学技术的日益进步都是在这样的情景下取得。
例题：
已知每秒从太阳射到地球上垂直于太阳 ( http: / / www.21cnjy.com )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0.55μm，太阳向各个方向的辐射是均匀的，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）
学生通过运算得出相应的正确结果。
点评：理论联系实际，适量的实际操作可以进一步巩固和掌握所学理论知识。
（三）课堂小结
教师活动：光既具有波动性，又具有粒子性。
既不可把光看成宏观观念中的波，也不可把光看成宏观观念中的粒子。
学生在老师进行小结的同时可以同步把自己对于本节课的内容小结进行参照对比，查漏补缺。
点评：课堂小结有利于学生对当堂课的内容形成完善的知识框架，强化理解和把握一些知识重点和难点。
（四）作业：完成讲义相应练习
★教学体会
本节课主要了解概率波的概念。尽管比较抽象，但是我们老师把这堂课上的有声有色，收到较好的效果。本节课主要有以下几个特点：
1、充分利用多种教学素材（课件，图片等），创设生动的教学情景，使学生很快进入一种愿学、乐学的学习状态
2、贯彻《课程标准》“从生活 ( http: / / www.21cnjy.com )走向物理，从物理走向社会”的理念，选择典型例子，密切联系学生已经有的直接经验，变抽象为生动，有效的减低学习的难度。
3、采用环环相扣，层层深入的教学模式，把问题 ( http: / / www.21cnjy.com )在情景中提出，给学生思考的空间和时间，使学生自主的对问题深入了解，全面认识，从而体会出基本的物理思考方法。原子核的组成
第一课时
一、教学目标
1．在物理知识方面要求．
(1)了解原子核的人工转变．了解它的方法和物理过程．
(2)了解质子和中子是如何被发现的．
(3)会写核反应方程式．
(4)了解原子核的组成，知道核子和同位素的概念．
2．掌握利用能量和动量守恒的思想来分析核反应过程．从而培养学生运用已知规律来分析和解决问题的能力．
3．通过发现质子和中子的历史过程，使学生认识通过物理实验研究和探索微观结构的研究方法及体会科学研究的艰巨性和严谨性．
二、重点、难点分析
1．重点是使学生了解原子核的人工转变和原子核的组成．在原子核的人工转变中发现了质子和中子，它是确定原子核组成的实验基础．
2．用已经学过的能量和动量守恒以及有关的知识来分析核反应过程，是本节的难点．
三、教具
1．分析卢瑟福做的“α粒子轰击氮原子核的实验”．
2．讲解约里奥·居里和伊丽芙·居里夫妇做的“用来自铍的射线去轰击石蜡的实验”．
用投影幻灯、投影片．
四、主要教学过程
(一)引入新课
复习提问：
1．什么是天然放射现象？天然放射性元素放射出哪几种射线？这些射线的成分是什么？
天然放射现象说明原子核存在着复杂的内部结构，为了了解原子核的组成，人们开始寻找研究原子核组成的有效方法，那就是原子核的人工转变．
(二)教学过程设计
1．质子的发现．
(1)原子核的人工转变．
是指为了了解原子核的组成，人们有目的的用 ( http: / / www.21cnjy.com )高速粒子去轰击某些元素的原子核，通过对核反应过程及其产生的新粒子的研究，了解原子核的内部结构和粒子的本质及特点．
(2)α粒子轰击氮原子核的实验．
1919年，卢瑟福做了用α粒子轰击氮原子核的实验，第一次实现了原子核的人工转变，有了很重要的发现．
实验装置如图1所示(用投影幻灯打 ( http: / / www.21cnjy.com )出装置的示意图)，容器C中放有放射性物质A，从A射出的α粒子射到铝箔F上，适当选取铝箔的厚度，使α粒子恰好被它完全吸收而不能透过，在F后面放一荧光屏S，用显微镜M观察荧光屏．
实验现象：当在荧光屏上恰好观察不到闪光后，通过阀门T往容器C里通入氮气，此时卢瑟福从荧光屏S上又观察到了闪光．
实验结论：实验表明，闪光一定是α粒子击中氮核后产生的新粒子透过铝箔引起的．
(3)质子的发现．
讨论提问：引导学生用已经学过的知识分析怎样知道新粒子的性质．
①若想知道新粒子的性质，必须测出粒子的什么有关物理量？
归纳得到：测出粒子的电性、电量、质量和速度等．
②用什么方法可以知道新粒子的电性？
归纳得到：可将粒子引入电场或磁场中，观察粒子的偏转轨迹．
如图2所示，在匀强电场中粒子的轨道是抛物线，若粒子向下偏转，说明粒子带正电；若向上偏转，说明粒子带负电．
如图3所示，在匀强磁场中粒子的轨道是圆，若粒子向上做圆运动，说明粒子带正电，若粒子向下做圆运动，说明粒子带负电．
实验证明：这个新粒子带正电．
③用什么方法可测出粒子的速度？
归纳得到：使粒子通过一个正交的电磁场，如图4所示，调节B或E的值，使粒子在正交场中，沿入射方向做匀速直线运动，则可知此时
实验说明：这个新粒子速度很大，有很强的穿透能力．
归纳得到：使粒子通过匀强电场，根据粒子的偏转量y求出．或使粒子在匀强磁场中做圆周运动，根据半径R求．
如图5，在匀强电场中，粒子的偏转量为y：
U为两极板间电压，则可测出荷质比为：

如图6，在匀强磁场中，粒子做圆运动的半经为R．
结论：通过对新粒子的研究与测定，确定它就是氢原子核，又叫质
(4)对核反应过程的研究．
这个质子是α粒子从氮核中直接打出的，还是α粒子打进氮核后形成的复核发生衰变时放出的呢？
分析：若质子是α粒子从氮核中直接打出来的，如图7中甲图，碰撞过程中应有四条径迹；若α粒子打进氮核后形成一个复核，这个复核立即衰变后放出一个质子，碰撞过程中应如图7中乙图所示，有三条径迹．
为弄清这个问题，英国物理学家布拉 ( http: / / www.21cnjy.com )凯特在充满氮的云室里做了α粒子轰击氮核的实验，并拍摄了两万多张云室的照片，终于从40多万条α粒子径迹中发现有8条产生了分叉(见课本上图)，分析可知有三条径迹，分叉后的细长径迹是质子的径迹，另一条短粗的径迹是新生核的径迹，α粒子的径迹在跟核碰撞后不再出现，因此这个核反应过程中α粒子打进氮核后形成复核，复核衰变后放出质子．从质量数守恒和电量数守恒可知，其反应方程式为
从布拉凯特的实验中，可知40多万条径迹中只有8条分叉，可见科学研究工作的艰巨性，并且可以看到科学实验的重要作用．
5．结论．
后来人们用同样的方法使氟、钠、铝等发生了类似的转变，都产生了质子．
由于各种原子核里都能打出质子来，可见质子是原子核的组成部分．
(三)课堂小结
1．原子核的人工转变是研究原子核内部结构的重要方法．
2．为了了解原子核的内部结构，卢瑟福首先做α粒子轰击氮核的实验．即用高能粒子轰击原子核是实现原子核人工转变的基本方法．
3．用α粒子轰击原子核的核反应过程是α粒子先与被轰击的原子核形成新的不稳定的复核，然后复核立即衰变放出质子并形成新核．
4．质子是原子核的组成部分．
(四)作业
1．练习二(1)．
方程式．

第二课时

(一)引入新课
复习提问：
1．卢瑟福通过什么实验产生了质子？试写出这个实验的核反应方程式．
质子的发现引导人们更进一步去研究原子核的内部结构，10多年后，科学家经过深入研究发现了原子核中另一种新的基本粒子——中子．
(二)教学过程设计
1．中子的发现．
(1)卢瑟福的假说．
质子发现后，有人提出原子 ( http: / / www.21cnjy.com )核可能是由带正电的质子组成的．但这设想在解释除氢原子核外的其他原子核时遇到了困难，大多数原子核的电荷数与质量数不相等，如铀238的电荷数为92，若都由质子组成，其质量数也应是92，而除质子外剩下146的质量数是什么呢？
1920年，根据以上分析，卢瑟福曾预言：可能有一种质量与质子相近的不带电的中性粒子存在，他把它叫做中子．
(2)约里奥·居里夫妇的实验．
1930年发现，用钋(Po)放 ( http: / / www.21cnjy.com )出的α粒子轰击铍(Be)时产生一种射线，这种射线贯穿能力极强，能穿透十几厘米厚的铅板，当时人们已知的射线中只有γ射线能穿透铅板，所以认为这种射线为γ射线．
1932年约里奥·居里夫妇用这 ( http: / / www.21cnjy.com )种射线去轰击石蜡(含有大量氢原子)，竟从石蜡中打出质子，如图8(用投影幻灯片打出)，由于被打出质子能量很大，与γ射线的能量不符合，但这射线究竟是什么？约里奥·居里夫妇没有得出最后的结论．
(3)查德威克实验．
1932年英国物理学家查德威克仔细 ( http: / / www.21cnjy.com )研究了这种射线，发现它是中性粒子流，在磁场中不偏转，它的速度不到光速的十分之一，因此排除了它是γ射线的可能．
后查德威克用这种射线轰击氢原子和氮原子，结果打击了一些氢核(质子)和氮核，并测量出被打出的氢核和氮核的速度，由此推算出这种射线的质量．
测量结果表明，被打出的原子核的速度是不同 ( http: / / www.21cnjy.com )的，如被打出的氢核的速度有大有小，查德威克认为其中速度最大的氢核是由于未知射线中的粒子与它正碰的结果，其他速度较小的是由于斜碰的结果．
(4)中子的发现．
分析：查德威克认为它们之间的碰撞 ( http: / / www.21cnjy.com )是弹性正碰；设未知粒子质量为m，速度为v，氢核的质量为mH，最大速度为 v′H，并认为氢核在打出前为静止的，那么根据动量守恒和能量守恒可知：
mv=mv′+mH·v′H， (1)
其中v′是碰撞后未知粒子的速度，由此可得：
同样可求出未知射线与氮原子碰撞后，打出的氮核的速度
查德威克在实验中测得氢核的最大速度为v′H=3.3×109cm/s，氮核的最大速度为
v′N=4.7×108cm/s．
将速度的最大值代入方程(6)，可得：
可得：m=1. 15mH．
查德威克还用别的物质代替氢和氮重做这个实验，可得到同样的结果．
后来更精确实验测出，此粒子质量非常接近 ( http: / / www.21cnjy.com )于质子质量，只比后者大千分之一多(此粒子质量是 1.674920×10-27kg，质子质量是1.672614×10-27kg)．
查德威克发现的这种与质子质量差不多的粒子，由于不带电，所以
发现中子的核反应方程式为
实验证实，从许多原子核里都能打出中子，可见中子也是原子核的组成部分．
中子的发现是物理学发展史上的一件大事，由于中子不带电，所以更容易接近或打进原子核．不少科学家用中子轰击原子核，进一步揭示了物质的微观结构，对近代物理学的发展起了很大作用．
由此也可看出科学的预言和假说的重要作用，它可引导人们发现新的事实和规律．中子的发现的历史事实也使我们明确，在科学研究中要时刻保持严谨的态度，否则会像约里奥．居里夫妇一样与中子这样重要的发现失之交臂．由于发现了中子，查德威克获得1935年诺贝尔物理学奖．中子的发现是科学假设和理论推证相结合的产物，也是查德威克与许多物理学家共同努力的结果．查德威克事后说：“先进的科学知识通常是很多人劳动的成果．”
2．原子核的组成．
中子发现后，原子核是由质子和中子组成的看法很快得到了公认．
质子和中子统称为核子，质子带一个单位正电荷，质量数为1；中子不带电，质量数也是1．
在核中：电荷数=质子数=核外电子数．
质量数=质子数+中子数．
14，所以中子数为14-7=7，则氮核是由7个质子和7个中子组成的．
同位素：具有相同的质子数和不同的中子数的原子互称同位素．如
在天然放射现象中，放射出的三种射线：α粒子是氦核，它是由2个质子和2个中子结合在一起从核中发射出来的，其核反应方程式为
β粒子是电子，这是由中子转化为质子和电子，其核反应方程式为
γ射线是由光子组成，后面会讲到．
(三)课堂小结
1．在原子核由质子组成的说法遇到困难时，卢瑟福预言：原子核中可能存在着与质子质量差不多的不带电粒子，称为中子．
2．查德威克通过对许多实验的分析，并运用 ( http: / / www.21cnjy.com )动量守恒和能量守恒的规律，测量并计算出被一些人误认为γ射线的粒子的电性和质量，从而发现了质量与质子差不多，不带电的中性粒子——中子．
3．原子核是由质子和中子组成的．它的电荷数等于质子数，它的质量数等于质子数加中子数．
4．了解同位素的意义．知道天然放射现象中α粒子和β粒子的形成及核反应方程式．
(四)复习提问
2．一个中子以速度v0与一静止的原子核作正面弹性碰撞，原子核的质量为A，则该原子核得到的能量E2与中子的起始能量E0之比为
(1)证明上述关系式．
根据弹性碰撞的规律可列出动量守恒和动能守恒的方程：若中子质量为m0．原子核质量为mA=Am0．
(1)m0v0=m0v′+mAv， (1)
(2)因为A=12，则可求

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