从文化视角探讨复习原子物理的论文口☆口口☆

  从文化视角探讨复习原子物理的论文

  从文化视角探讨复习原子物理

  在物理教学中□☆□☆,从文论口文联盟http://化的视角口切入是学生了解科学源流☆□☆,品味科学成就□□□□☆,掌握科口口学方法☆☆□□☆,欣赏和体验科学理论的和谐对称美□□☆,有助于提高学习的质量和效率□☆☆□。下面我们以原子和原口子核这部分内容的口复习为基础☆□□□□,谈谈笔者的做法及思考☆☆☆□□。1 原子物理部分的知识点及高考考纲要求α粒子散口口射实口验☆☆□□□,原子的核式结口构(ⅰ);氢原子口的能级结构□☆□☆□。光子的发口射和吸收(ⅱ);氢原子的电子云(ⅰ);原子核的口组成□□☆。天然放射现口象□☆☆。&a口口口l口pha;射线□☆□、&b口eta;射线☆□☆□□、γ射线□☆□☆☆、衰变☆□☆□☆。半衰期(口ⅰ口口口);原子核的人工转变☆☆□☆☆。核反应方程□□☆。放射性同位素及其应用(ⅰ);放射性污染和防护(ⅰ);核能☆□☆☆、质量亏损□□□☆□、爱因斯坦的质能方程口(口ⅱ);重核的裂口变□□☆□□、链式反应☆☆□□☆、核反口应堆(口口ⅰ);轻核的聚变☆□☆□□,可控口热核口反应(ⅰ);人类对物质结构的认识(ⅰ)☆☆□☆☆。2 对教材的处理笔者的做法是将原子和原子核放在20世纪初到21世纪初这一跨度为100年的背景上审视这部分内容☆□☆,将其视为一个开放性的系统□☆☆□☆,在不变更其主体结构的前提下□☆☆□,渗透科学☆□☆、技术与社会的思想□☆□□,突显这部分内容在方法论上的口价值☆☆□,对原口子口和原子核的复习安排从三个维度展开□☆☆。2.1 知口口口识维度 原子和原子核按口从大到口小☆□□,从外向内☆☆□☆,采取剥葱式的方式展现知识网络□☆□,具体口线口索为:原子结构&口口ra口rr;原子核口结口构&r口arr;基本粒子→核技术和核能的口应用☆□☆□。WwW.11665.co口口M原口子结构的知识脉络:汤姆生枣糕式原子模口型&ra口rr;卢瑟福有核模型→玻尔模型(经典理论口基础加上量子化的模型)□□☆。这一层次以玻尔模型为重点☆□□☆,作为学生认识过程中的台阶☆☆□☆☆,在研究和解释口某些现象涉及到原子结构知识时□□□☆,也以玻尔模口型为依据☆☆□□□。贝克勒尔发现天然放射现象☆□☆□,揭示了原子核是可变的□□☆☆、可分的□☆☆☆□,使传统的口自然口口观口受到很大的冲击☆☆□☆,这一部分让学生知道原子核的衰变☆□□、人工转变☆☆☆、口☆口口☆口核组成☆☆☆□、质子和中子的口口发现□☆□□、人工放射性同位素的发现及口相关的应用□□□□。原子核能—&mdas口h;尤其是通过裂变和口聚变这两口条有效途口径获得核能☆□□□☆,是当口前解决能源问题中大家关心并积极研究的大口事情☆☆□□。我们有必要让学生了解这方面的基础知识和进展情况☆□☆☆,何况高考也有这方面的要求□☆☆□。爱因斯坦质能方程的复习中□☆☆☆□,我们有责任让学生体会其中的科口学美☆□☆。你看e=mc2是如此简洁☆□☆□□、完美□☆□□、真是秋水文章不染口口尘□□☆☆□,没有任何渣滓☆☆□□□,直达深处☆□□□,径直口揭口示出宇宙的奥秘□□□☆。2.2 方法维度 人们对原子和原子核的研究☆☆☆□□,为我们展示了一条非常清晰的科学研究的途径:实验(事实)——理论口假设—&m口dash;实验(提供口新的事口实)——修正理论(口甚至建立新的假设口)□□☆□,人们在不断口修正错误中逼近事物的本质☆□☆□□,获得真理性的认识☆☆☆□。1895年发现x射线☆□□□,1896年发现天然放射性现象□□□☆,1897年发口现电子□□☆,连续出现口的三大发现在科学界和哲学界产生的影响是十口分巨大的☆☆□□☆,给整个物理学界带来了困惑和论争☆□□☆□,法国著名物理学家彭加勒☆☆☆□、路&midd口ot;乌尔维格☆□☆☆、意大利的奥·利希☆□□☆、奥地口利的马口赫☆□☆,甚至革命导师列宁也加入了这场讨论□□☆□,马赫将这称作为原理的普遍毁灭(原子的不可分割☆□□☆、不变性口被打破了☆□□☆,物质不灭和能量守恒的规律受到新的检验等等)□□☆。唯心论者认为原子非物质化☆☆☆□,物质消失了□□□。我们用今天眼口光审视口过去☆□☆☆,不难发现☆□□,物理学在这些发现后达到了一口个新的高度☆□□□。人们认口识口原子的历程中方法论的因素非常丰富□☆☆□,科学理论的发展并不是新理论毁灭了旧理论口的成果□□☆☆☆,而是新理论既指出了旧理论的优点也指出它的局限性□☆□☆,从而使我们能把自己的理念提高到更高的理论水平□☆☆□□。不仅原子和原子核理论如此☆☆☆☆,任何物理学的变化□□☆□,无论看口起来有怎样的革命性☆☆□,都是如此☆□☆□。2.3 口情感口态度与价值观的维度 100年来☆□□□☆,人类口认口识口口口物质结构的历史☆□□,可以说是波澜壮口阔□□☆。我们口不妨回忆口一下这一串光辉的名字:贝克勒尔□☆□☆、卢瑟福☆□☆□□、玻尔□☆□☆□、玛丽&口mid口dot;居里和皮埃尔&m口iddot;居里夫妇☆☆☆☆☆、约里奥·居里和伊利芙·居里夫妇☆☆☆□、查德威克☆☆□□、钱三强口和何泽口口慧夫口妇☆☆□、李政道和杨振宁☆☆□☆□、王淦昌等口等☆☆□。掸去灰尘☆□☆,打开尘口封的口历史□□☆,我们会发现这口闪光名字背后鲜活的科学事口件□□☆□□。教学中渗透科学史的知识□□☆☆□,有助于培养学生对科学的正确认识□□□☆,有助于学生创新意识的培养□☆□☆☆,有助于学生理性怀疑意识的建立和批判精神的形成□□☆☆。1909年口卢瑟福在做&口alp口ha;粒子散射实验时发现大约有八千分之一的α粒子发生超过90°的大角度散射□□□☆□。卢瑟福后来提口起这件事时曾说:这是我口一生中最不可思议的事件☆□☆☆。这就像您对着卷烟纸射出一颗15英寸的炮弹□☆☆□,却被反弹回来的炮弹击口中一样口地不可思议☆□☆□☆。这促使卢瑟口福去思考他的老师j·j·汤姆生原子模型的正确与否这一问题□☆☆☆□。本来□□☆,汤姆生为β散射建立个一个多次碰撞的理论□☆□,可以解释大角度散口射□☆□☆。但当用到α粒子口散口射时□□□☆,由于&口alpha;粒子比电子口质量大得太多□□□□,故两者口多次碰撞几率趋于零☆□□☆□。而实验结果却是八

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  千分之一□☆□☆☆,这是一个极大的矛盾□□☆□。一边是恩师的理论☆□☆,一边是千真口万确的实验结果□□☆,卢瑟福陷入了极其矛盾的境地□☆□,经过长时间思考□☆☆☆☆,1910年底□☆□,卢瑟口福终于口作出决断☆☆□□☆,放弃汤姆生模型☆☆□,承认原口子有核□☆□☆,建立原子核式结构模型□☆□☆□,为原子物理和核物理的发论文联盟h口口ttp://展奠定了最主要的基础☆□□☆□。批判精神的核心是理性怀口疑精神☆☆☆□,表现为不口迷信权威☆□□□,不迷信书本□☆□,坚持真理☆☆□。哈佛大学以与柏拉图相知☆☆□□,与亚里士多德相知□□☆□☆,更重要的是与真理相知作为自己的校训☆☆□,亚里士多德的名言吾爱口吾师☆☆□□☆,吾更爱真理□□□□☆,更是批判精神口的写照□☆□☆□。物理学的发展史就是一个反思☆☆□□☆、怀疑□□☆□、批判☆☆□、求真□□□□☆、求美☆☆☆□☆,求新的一部发展口口史☆☆☆□☆。从光的微粒说☆☆□、波动说到波粒二象性和光子说☆☆□☆,从古口典口力学□☆☆□□,经典力学再到口相对论力口学☆□☆☆□,从热质说□☆☆□☆,热力口学到能量说□□☆,爱因斯坦与玻尔之间就量子力学是否完备发生的长期争论等☆☆☆□,都是让学生体悟批口判精神口的生动素材;对物理学史的阅读□□☆☆☆、听讲□☆☆☆□、讨论本口身就是一种口培养批口判精神的过程□□□☆。在复口习教学中使学生的知识与口技口能☆□☆、过程与方口法☆□□□☆、情感态度与价值观都得到提升□□□□,一定量的训练是一个重要手段□☆□□。3 高考中的原子和原子核的问题聚焦注重考查近口代物理☆□☆☆,是近几年高考命题的一个显著特点□☆☆☆□,命题者往往口将这部口分知识和现代科技进展联系起来□☆□,考查应试者采集信息☆□☆☆□、处理信息☆□☆、综合应用知识解决问题的综口口合素质□☆□☆□,体现了高考物口理与时俱进□□☆☆☆、学以致口用的鲜口明时代特色□□☆,原子和原子核考点因而成为近年高考的热点□□□☆。现选择部分习题☆☆□☆□,以供参考☆☆□☆。3.1 与原子口结构模型相关问题例1 [2001年上海物理卷]卢瑟福原子核式结构理论的主要内容口有( )答口案:acda.原子的中口心有个核□□☆☆,叫原子核b.原子的正电荷均匀分布在整个原子中c.原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核里d.带负电口的电口口子在核围绕着核旋转3.2 原子的能级跃迁问题例2 [2004年江苏物理卷]若原子的某内层电子被电离形成空位□□☆,其他层的电子跃迁到该空位上时☆□□,口☆口口☆口会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出去□☆□,口☆口口☆口此电磁辐射就是原子的特征x射线☆□☆☆□。内层空位的产生有多种机制□□□☆,其中的一种称为内转换□□□□,即原子中处于激发态的核跃迁回口基态时□□□,将跃迁时释放口的能量交给某一内层电口子☆□□☆□,使此内层电子电离而形成空位(被电离的电子称为内转换电子)□☆☆。21484po原子核从某一激发态回到基态时□☆□□☆,可将能量口交给内层电口子(口如k□□☆□、l☆□☆、m层电子☆□□☆,k☆□□、l☆□☆□☆、m口标记口原子口中最靠近核的三个电子层)使其电离□☆☆□,实验测得从口3.3 电磁场中的核衰变问题例3 [2003年全国理综新课程卷]k-介口子衰变的方程为:k-→π-口+π0☆□□☆□,其中k口-介子口和π-介子带负的基口元口电荷☆☆☆□□,π0介子不口带电□☆☆☆□。一个k-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☆☆☆,衰变后口产生的π-介子口的轨迹为圆弧pb☆☆☆,两轨迹口在p点相切□☆□,它们的半径rk-与rπ-之比为2︰1□☆□☆☆。π0介子的轨迹未画出□□□☆。由此可口口知口π-的动量大小与π0的动量大小之比为( )口答案:c转贴于论文联盟 http://

  a.1︰口1 b.1︰2c.1︰3 d.1︰63.4 与守恒定律相关的的综合问题论文联盟http://例4 [2000年全国春季理综卷]云室处在磁感应强度为b的匀强磁场中□□□□,一静止的质量为m的原子核在云室中发生口一次衰变☆☆□,&a口lph口a;粒子的质口量为m□□□,电量为q□☆□□□,其运动口轨迹在于磁场垂直的平面内☆☆□☆☆。现测得&口alpha;粒子运动的口轨道半径为r□□□☆☆,试求在衰变过程中质量亏损(注:涉及动量问题时□□☆☆,亏损的质量可忽略不计)答案:&del口ta;m=m(qbr)22c2m(m-m)3.5 爱因斯坦质口能方程问题例5 [2006年广东物理卷]据新华社报道□☆☆☆,由我国口口自行设计□☆□□☆、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置(又称人造太阳)已完成了首次工程调试☆□☆。下列关于人造太阳的说法正确的是(口 )答案:aca.人造太阳的核反口应方程是21h+31h&ra口rr;42he+10nb.人造太阳的核反应方程是 23592u+10n→14156ba+9236kr+310nc.人造太阳口释放的能量大小的计算公式是δe=&delt口a;mc2d.人造太阳核能大小的计算公式是 e=12mc2例6 [2006年江苏物理卷]天文学家测得银河系中氦的含量约为25%☆☆☆。有关研究口表明□☆□☆,宇宙中氦生成的途径有两条:一是在宇宙诞生3min左右生成的;二是在宇宙演化到恒星口诞生后□□☆☆□,由恒星内部的氢核聚变反应生成的□□☆☆□。 (1)把氢核聚变就简化4个氢核(11 h)聚变成氦核(42 he)☆☆☆□,同时放出2个正电子(01e)和2个中微子(&口nu;e)□□☆☆,请写出该氢核聚变反应的方程☆☆□☆□,并计算一次反应释放的能量□☆□。(2)研究表明□□☆□,银河口系的年龄约为t=3.8×1017s☆☆☆□□,每s口钟银河系产生的能量约为1&tim口es;1037j(p=1×1037j/s)☆□□☆,现假定该能量全部口来自上述氢核聚变反应☆□☆☆☆,试估算银河系中氦的含量(最后结果保留一位有效数字)(3)根据你的估算结果□□☆,对银河系口中氦的主要生成途径作出判断□☆□□。(可能用到的数口据:银河系的质量约为m=31×1041kg☆□□□☆,原子质量口单位1u=1.66&口time口s;10-27kg☆☆☆,1u相当于1.5×10-10j的能量□□□□☆,电子的质量m=0.0005u□☆☆□☆,氦核的质量mα=4.002 6u☆□□☆☆,氢核的质量mp口=口1.008 7u□☆□□,中微子口口νe质量为零□☆☆☆。答案:(1)口411h42he+201e+2νe;&de口口l口ta;e=δmc2=4.14×10-12j□□☆☆。(2)氦的含量 k&a口sym口p;2%☆☆☆。(3)由估算结果可知□□☆,k&as口y口m口p;2%远小于25%的实际值□☆☆,所以银河系中的氦主要是宇宙诞生后不久生成的☆□☆□。除上面几种类型的问题外□☆□□,还有半衰期等问题☆☆□☆□,限于篇口幅不再赘述☆☆□。转贴于论文联盟 http://

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