原子与原子核单元教学策略

教　钼＿潮国暖　－　原子和原子核物理学是研究物质微观结构和运　动规律的科学。高中阶段我们虽然只学习原子和原子　核的初步知识，但是对于我们认识物质世界的本质，　进一步学习现代化科学技术知识，提高辩证和发展的　科学思维能力有着重要意义。本章知识在整个高中教　些物理常识是需要学生记忆的，教师在阅读完课文　后列一些表格做做总结是很有益的。　再有，三种放射线的特性比较，重要的核反应方　程等．则让学生自行整理。这样，知识奈理清晰、完整，　对比鲜明，有利于记忆。　一材中所占的篇幅不大，但是其地位特殊。究其根源，主　要有两个原因：其一，本章知识在整个高中物理中比　较独立，规律比较特别，是进一步学习近代物理的入　门和过渡，只有掌握本章知识，才能完整地掌握物理　这门科学：其二，原子物理部分是其它各部分知识的　扩展和升华，它与力学、电学、热学、光学的知识纵横　沟通，同时它又是贴近于科技新成果和科学研究的前　沿。因此，在进行原子物理这部分的教学时，除了让学　生全面理解本章知识之外，还应特别关注本章知识与　前面所学知识的综合。　一、本章知识结构及特点　本章的知识结构并不复杂，主要有原子结构的知　识、原子核的知识以及核能的知识三部分。原子结构　部分重点应理解清楚由卢瑟福的　粒子散射实验的　事实建立起的核式结构以及玻尔理论；原子核的知识　部分要能够熟悉重要的核反应方程，理解质量数守　恒、电荷数守恒，能准确无误地写出核反应方程；核能　的释放部分则要懂得获得原子核能的两条有效途　径——重核裂变与氢核聚变。会用爱因斯坦质能方程　进行有关的计算。　二、本章教学要求及策略　１．认真阅读教材。本章内容教材基本上是按人们　认识原子内部结构的历史给我们介绍的，教学时建议　大家不妨利用整块时间认真地阅读完课本上的基本　内容。这样非常有益于了解基本知识的全面性与连贯　性，也有利于理解。这样，你就可以深切体会历史上几　种原子模型的成功之处以及它们的局限性，同时也可　以感受到科学家们的创造性思维。　２．认真思考，注意与前面知识的联系。在进行玻　尔理论的教学时。要联系原子发光的特征谱线以及吸　收光谱的知识去理解原子能级的跃迁，从本质上透彻　了解前后知识的内在联系。根据玻尔理论，原子的可　能能量状态是确定的和不连续的。所以各能量状态的　能量差是确定的，在能级跃迁的过程中，一种特定的　元素只能吸收或放出特定的光子。所以一种原子所能　发射和吸收的光谱线就一一对应地反映了这种原子　的能级特征。因此我们才能利用发射光谱和吸收光谱　来对物质的元素组成进行分析。　３．关注重要实验。本章没有学生实验及教学演示　实验，但历史上科学家做过的一些重要的实验我们应　该特别关注。例如。卢瑟福的　粒子散射实验。它在人　们认识原子结构的历史上具有重大的意义。他的实验　结果：绝大多数　粒子穿过金箔后仍沿原来方向前　进，让人们认识到原子内部绝大部分是空的；少数　粒子发生大角度偏转，极少数　粒子被弹回，使得人　们不得不承认原子的大部分质量和电荷都集中在一　个很小的核上。又如贝克勒尔、居里夫人对天然放射　现象的研究，使人们认识到原子核仍然具有复杂结　构。还有卢瑟福发现质子的实验，查德威克证实中子　存在的实验，教师在教学中必需让学生熟悉，因为这　些历史上重要的实验常常是考试题目的素材。　４．记・｝乙内容的整理。需要注意的一点是，本章有　三、知识的综合运用　原子物理学中有很多与力学、电学的综合问题。　例如氢原子核外电子的绕核运动以及核反应中的动　量守恒与能的转化和守恒，都是其中的典型问题。　［例１］在氢原子中，电子围绕原子核运动，假如　将电子的运动看做轨道半径为ｒ的圆周运动，已知电　子的质量为ｍ，电量为ｅ，试求电子做圆周运动的等　效电流。　解：原子核与电子之间的库仑力作为电子做匀速　圆周运动所需的向心力，由库仑定律和牛顿第二定　律，有　堕　＝，舢２ｒ　角速度　＝等　等效电流，＝　Ｔ　解得，＝—　一、／旦Ｚ７ｒｒ　Ｖ，　ｒ　　此题综合考查了库仑定律、牛顿第二定律、匀速　圆周运动、等效电流等知识。　［例２］云室处在磁感强度为Ｂ的匀强磁场中，一　静止质量为Ｍ的原子核在云室中发生一次ＯＬ衰变，ＯＬ　粒子的质量为ｍ，电量为口，其运动轨迹在与磁场垂　直的平面内。现测得ｏＬ粒子运动的轨道半径为尺。试　求在衰变过程中的质量亏损。（注：涉及动量问题时，　亏损的质量可忽略不计。）　解：设　为ｏＬ粒子的速度，　为衰变后剩余的反　冲速度。因为亏损质量很小，在衰变过程中由系统的　动量守恒，得　ｍ　＝（Ｍ—ｍ）　１　在衰变过程中，ＯＬ粒子和剩余核的动能来自于质　量亏损相应的能量，即△　２＝争　＋ｌ（Ｍ－ｍ）　另外。Ⅱ粒子在洛仑兹力作用下做匀速圆周运动，有　＝ｍ等　由以上三式解得Ａｍ＝　Ｚｃ’孔Ｌ　一，　例２综合考查了动量守恒、洛仑兹力、匀速圆周　运动、牛顿第二定律和爱因斯坦质能方程等知识。在　处理学科内综合问题时。主要应注意原子物理学中的　哪些模型。哪些物理过程可以仍然用经典物理中的规　律来处理。如电子在库仑力作用下绕核作圆周运动的　模型，涉及到动量守恒、能量守恒等规律，都是学科内　知识综合的切入点。　目前，从这两年理综考试的试题和考试要求来　看，综合能力考查仍以学科自身综合为主。应该看到，　随着社会的发展和需要。对学生综合应用知识能力的　要求将不断提高，更深入、更全面地去考查学生的综　合运用学科知识去分析问题的能力，是考查学生的永　・巨主题。　（责编　吕建萍）