首页 -> 2008年第9期
对人教版高中物理教材“核能”一章的商榷
作者：徐峥嵘
在本章教材第一节的最后一段写到：“如果一种元素具有放射性，那么，无论它是以单质的形式存在，还是以化合物形式存在，都具有放射性，都能发射射线。由此可以断定，射线来自原子核。这说明原子核内部是有结构的”。课后练习第四题问：“为什么说物体具有放射性表明原子核是有内部结构的”。而实际上，根据这节所介绍的天然放射性的发现和研究，根本不可能推断原子核的存在，更无法表明原子核是有内部结构的。所以才有了汤姆生的“葡萄干面包”模型。当初科学家从天然放射现象，只能推断放射现象是一种原子现象，放射线是从原子内部发出的，表明原子内部有复杂的结构，包括有带正电和负电的物质，根本不可能知道原子内部有原子核。只有经过下节α粒子散射实验才发现了原子的核式结构，在这里就讲原子核是不符合逻辑的，是错误的，与科学发展的历史事实不相符合。所以问题应该改为：“为什么说物体具有放射性表明原子是有内部结构的”。把以上文字中的“核”字去掉。
第二节原子的核式结构模型的发现，直接列出了卢瑟福的实验和他的猜想。其实，这里可以先把1903年电子发现者汤姆生提出的“葡萄干面包”模型列出。汤姆生根据对放射性的研究，提出原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，而电子如同葡萄干嵌在面包中一样镶嵌在原子里面。但汤姆生的学生卢瑟福认为：要了解原子里面有什么东西，最好是用“炮弹”打到里面去试探一下。所以才有了现在著名的α粒子散射实验。这是典型的学生质疑老师，并超越老师的例子。而且汤姆生模型的提出，能解释一些和原子有关的现象，有一定的合理性，反映了人们对客观事物的认识过程和这种认识的复杂性。了解这些后，学生会发现科学家是人不是神，也会犯错误，科学研究并不神秘，人们对客观世界的认识是逐渐发展起来的。如果把这样一段著名的物理学历史内容写进教材中，对激发学生的学习兴趣，培养学生的科学素养、创新素质、思想品德都有积极的作用，教学的内容也不会像现在这样生硬。
课本第二节中安排了质能方程的内容，并在开始写到：“如果某种粒子与原子核发生相互作用，导致核的组成或核的状态发生了变化，这样的过程叫核反应。核反应总会伴随着能量的变化，当发生核反应时，质量会变成能量等等……”这段内容的安排操之过急了，按本章教材的编写原则是沿着历史的脚步，按照人类对这一问题的认识进程展开学习的。无论是历史的发展还是学习的进度，到这时才刚认识原子核的结构，还没有开始了解原子核的变化，核反应第三节才提到。现在什么是核反应？核反应有什么规律？这些内容还都没有学到，学生什么都不了解，就直接介绍质能方程过于突然。所以，这些内容应该等到学习核的衰变、裂变和聚变后，学生对于核反应已经有了一定的了解，然后再安排才合适，到时将质量亏损和质能方程一起介绍，这样知识内容才连贯，学生学习起来才自然，书中这样的安排人为地增加了学习的困难。
第三节放射性衰变介绍两种衰变规律的时候，让人无法理解的是居然没有给出一个真实的衰变方程式！只给出了α衰变和β衰变的一般方程，这样的安排对学生的学习是不利的。抽象规律的学习远没有具体的实例易于让学生理解和接受，最自然的学习应该是由具体到抽象。书中这样太过抽象的教材编写风格显得太单调了，和新教材的编写原则是背道而驰的。所以，无论如何应该写出几个真实的衰变方程式，这样更易于学生的理解和掌握。更让人奇怪的是整节居然找不到一个β衰变的实例，讲解β衰变而不提β衰变，这样似乎不太好，况且这样的例子还是很多的。在教材中可以加入以下两个衰变方程式：
α衰变
β衰变
第四节教材的编写也有问题，存在几个明显的疏漏。在讲核裂变的时候，书中没有提及是否释放能量及释放能量的多少，而在讲核聚变的时候列出了相关数据，这里缺乏对比。在介绍裂变时，只讲到铀235的作用，常见的铀238、铀239只字未提，这样安排不太恰当，在学习中容易让学生迷惑，况且后面还涉及到铀238，在教材中对此应该有说明。在核聚变中只提到聚变需要很高的温度，而如何获得这样的温度未提及，这里应介绍核引爆和激光引爆两种方法，这样核聚变的内容才完整。
第五节后有一阅读材料《原子弹与科学家的责任》，既然原子弹的有关内容是在第四节学习的，第五节只谈到核能的和平利用，阅读材料就应该放在第四节后，这样学生学习起来更有感触。
新教材的使用已有一段时间了，各方的反应还可以。但《核能》这一章存在一些问题，显得不够完善，给学生学习和领会这部分内容带来困难，希望在适当的时候能加以改进。
（责任编辑孙晓雯）
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