2023年高考物理教案思维导图

带电物体在电场中的运动,是一个综合力和能量的力学问题,研究的方法与质点动力学相同(仅仅增加了电场力),它同样遵循运动的合成与分解、力的独立作用原理、牛顿运动定律、动能定理、功能原理等力学规律.研究时,主要可以按以下两条途径分析:

(1)力和运动的关系--牛顿第二定律

(2)功和能的关系--动能定理

(1)类比与等效

(2)整体法(全过程法)

(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

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

(一)引入新课

(二)进行新课

实验演示1：(课件辅助讲述)用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(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。上述实验说明了什么?(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。

(1)光电效应实验

(2)光电效应实验规律

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。

(1)内容

(2)爱因斯坦光电效应方程

(3)爱因斯坦对光电效应的解释

美国物理学家密立根，花了十年时间做了"光电效应"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。

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，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。

光电效应在近代技术中的应用

(1)光控继电器

(2)光电倍增管

本节教学，应抓住能源、常规能源、新能源三个概念和常规能源不能满足当今人类社会进步的需求，这一问题展开。教学方式方法可采用阅读、讨论并配合讲授进行。课堂教学结构参见下面的方框图。

1．放射性现象

首先向学生介绍科学家在探索原子核的组成的过程中，曾经通过实验研究放射性元素放出的射线究竟是什么？接着介绍课本图14－4的装置以及实验中所看到的现象，进而介绍课本上所讲述的α射线、β射线、γ射线的性质。

简单介绍由于γ射线穿透物质的本领很强，因此在工农业生产以及医疗方面都有一些应用。

让学生知道过量的射线照射对人体有伤害，在利用放射线时应注意射线的防护，以及防止放射性物质泄漏，造成对环境的污染。

2．原子核的组成

这里用讲授的方法，在分析课本图实验的基础上，使学生知道放射现象告诉我们，小小的原子核也有内部结构，因为放射性元素放出的三种射线只可能是从原子核里放出来的。

关于原子核的组成，主要使学生知道原子核是由质子和中子组成的。质子带正电荷，电量跟电子电荷相等，质子的质量大约是电子的1836倍。中子不带电，质量跟质子的质量几乎相同。

接着按照课本图的示意图，向学生介绍结构比较简单的氢、氦、锂、铍的原子和原子核的结构，使学生对原子和原子核的组成有一个比较具体的了解。

本节教学应以讲授为主。由于核能、裂变、聚变、链式反应、核反应堆等概念均涉及到核反应知识，而学生头脑里，这部分知识是一个空白，所以，讲授过程中要贯彻通俗性原则，不引深，不拔高，尽可能地采取恰当的比喻来帮助学生理解这些知识。

例如，教材中对裂变作了一个比喻，好比用火柴点燃木材，木材燃烧放出能量。这一比喻，不仅使学生对裂变形成初步认识，而且对认识链式反应也有帮助。

聚变学生更难认识。这里建议用浓硫酸与水结合释放热量的例子来比喻，可能会收到较好的效果。

总之，本节课教学应达到三个目的。一是让学生知道核能、裂变、聚变、链式反应的基本意思；二是让学生知道原子内部储藏了巨大的能量；三是知道世界各国包括我国在内，正在加强研究开发和利用核能，并取得了可喜的进展，激发学生去想象人类开发利用核能的美好前景。

本节教学要扣住两个环节，一是核电站的工作原理；一是核电站的特点或优越性。通过本节教学，使学生对核电站有初步的认识。第一环节，核电站的原理介绍，教师要充分应用挂图、模型，有条件的学校可放映核电站的幻灯片、录像片或电影片配合教学，使学生明白核电站是怎样将核能转化为内能，再把内能转化为电能的。第二环节，组织好学生阅读讨论并概括出核电站用很少的核燃料可以产生大量的电能；可以大大减少燃料的运输量；适于缺少常规能源（化石燃料）的地区等主要的优越性。

本节教学，建议采用自学指导的方法进行。上课时，教师可用幻灯或小黑板出示指导学生自学的问题。接着让学生带着问题阅读教材。最后要求学生回答问题，并且提出自己弄不明白或弄不懂的问题。配合教学，可以放映教学录像带"太阳能"。

指导学生自学的问题建议如下：

本节教学，建议采用问题讨论的方式进行。上课时，教师首先出示需要讨论的问题。接着要求学生阅读教材内容并分组讨论，然后由小组代表汇报讨论结果，最后教师对学生讨论的结果作进一步归纳，即为本节课的小结。

讨论的问题建议如下：

(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。

(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。

(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。

提示：20世纪初人们只知道自然界存在着两种力：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：

(2)四种基本相互作用力：

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：

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2.22MeV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。

(1)质量亏损

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。