第四章+原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性+單元教學(xué)設(shè)計 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

《原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性》單元教學(xué)設(shè)計一、單元教學(xué)目標設(shè)計根據(jù)物理課程標準、教材核心內(nèi)容以及物理知識承載的核心素養(yǎng)和學(xué)生的基本情況，本單元教學(xué)目標設(shè)計如下：物理觀念∶了解黑體輻射以及實驗結(jié)論，知道能量量子化的內(nèi)涵。知道光電效應(yīng)現(xiàn)象、光電效應(yīng)的實驗規(guī)律以及用愛因斯坦理論解釋光電效應(yīng)。知道電子以及原子的核式結(jié)構(gòu)模型，知道陰極射線在電場或磁場中收到力的作用是其粒子性的關(guān)鍵證明，了解α粒子散射實驗過程中電荷間的相互作用。了解光譜、連續(xù)譜和線狀譜等概念，知道氫原子光譜的規(guī)律。了解玻爾原子理論的基本假設(shè)的主要內(nèi)容，掌握能級、定態(tài)、基態(tài)、激發(fā)態(tài)和躍遷等概念。形成實物粒子也具有波粒二象性的觀念，了解量子力學(xué)在生活中的應(yīng)用?？茖W(xué)思維∶對比經(jīng)典能量觀和微觀能量子的特點，體會量子化物理模型的建立過程。培養(yǎng)學(xué)生辯證思維能力，運用愛因斯坦理論對光電效應(yīng)的實驗規(guī)律進行解釋。知道對陰極射線本質(zhì)的認識是建立在實驗事實的基礎(chǔ)上的，知道不同原子模型之間的區(qū)別，知道原子模型的建立是在實驗基礎(chǔ)上不斷發(fā)展和修正的過程，通過α粒子散射實驗，促進學(xué)生模型建構(gòu)、質(zhì)疑創(chuàng)新能力的提升。知道經(jīng)典理論的困難在于無法解釋原子的穩(wěn)定性和光譜的分立特性，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新的科學(xué)思維。學(xué)生通過對軌道量子化和能量量子化的理解，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)假設(shè)、科學(xué)推理、模型建構(gòu)的科學(xué)思維。能夠利用波粒二象性關(guān)系式解釋實物粒子的波動性，能在生活中發(fā)現(xiàn)量子力學(xué)的具體應(yīng)用情形，并作出解釋?？茖W(xué)探究：通過觀察熱輻射的強度波長的關(guān)系圖培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，感悟以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)探究方法。通過觀察光電效應(yīng)的實驗過程培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，感悟以實驗為基礎(chǔ)的科學(xué)探究方法。能夠查閱資料，收集與原子結(jié)構(gòu)的相關(guān)信息，提出與原子結(jié)構(gòu)相關(guān)的物理問題。通過電子的發(fā)現(xiàn)過程實驗和α粒子散射實驗過程促進學(xué)生觀察能力的提升。能夠與他人交流、合作與探究。能用玻爾理論解釋氫原子能級圖及光譜，理解理論的局限性與不足，培養(yǎng)學(xué)生溝通交流的能力。通過波爾理論氫原子光譜的規(guī)律的解釋程培養(yǎng)學(xué)生分析能力，揭示物理現(xiàn)象的科學(xué)本質(zhì)。通過物質(zhì)波的驗證，掌握驗證物理理論的基本方法——實驗?？茖W(xué)態(tài)度與責任∶了解能量子概念的提出的科學(xué)過程，領(lǐng)會這一科學(xué)突破過程中科學(xué)家的思想，體會量子論的建立深化了人們對物質(zhì)世界的認識。感受微觀世界的奇妙和諧，培養(yǎng)學(xué)生對科學(xué)的好奇心和求知欲，能夠體驗探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。根據(jù)電子的發(fā)現(xiàn)過程以及α粒子散射實驗過程，體會科學(xué)家們在研究原子結(jié)構(gòu)中所展現(xiàn)的嚴謹、敢于質(zhì)疑的科學(xué)態(tài)度與精神。根據(jù)人們對原子結(jié)構(gòu)的猜測、推理與分析，體會自然規(guī)律簡潔、對稱之美。隨著人們對物質(zhì)世界本質(zhì)認識的加深，體會科技與科學(xué)研究對社會發(fā)展的重要意義。α粒子散射實驗，促進學(xué)生模型建構(gòu)、質(zhì)疑創(chuàng)新能力的提升。從實驗規(guī)律出發(fā)，實事求是，學(xué)習科學(xué)家艱苦奮斗的精神，激發(fā)學(xué)生熱愛科學(xué)的熱情。量子力學(xué)不是一天建成的，也不是一個人就能建立，告誡學(xué)生做事要懂得合作，要持之以恒。1二、單元教學(xué)整體規(guī)劃根據(jù)單元教學(xué)目標，結(jié)合問題的解決過程、知識的邏輯順序、學(xué)生的認知發(fā)展和學(xué)生的能力發(fā)展，構(gòu)建如下知識的結(jié)構(gòu)框架：黑體:能夠完全吸收入射的各種波長的電滋波而不發(fā)生反射的物體黑體輻射:黑體不反射電磁波，卻可以向外輻射電磁波黑體輻射黑體輻射的實驗規(guī)律:隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有增加，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動黑體輻射現(xiàn)象的解釋能量子:ε=hν光電效應(yīng):照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的光電效應(yīng) 光電效應(yīng)的實驗規(guī)律:存在截止頻率；存在飽和電流；存在遏止電壓；光電效應(yīng)具有瞬時性光電效應(yīng)的解釋:Ek=hν-W0康普頓效應(yīng)：X射線散射時，存在大于入射光波長的成分康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)解釋：光子不僅具有能量，而且具有動量原光子動量:p=h/λ描子述結(jié)微電子大發(fā)現(xiàn):湯姆遜對陰極射線的研究，發(fā)現(xiàn)了電子原子核觀構(gòu)世棗糕模型:原子是一個球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個球體和式結(jié)構(gòu)界理波α粒子散射實驗:用α粒子轟擊金箔論粒《盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有量二全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運動子象力學(xué)性玻爾原氫原子光譜：氫原子只能發(fā)出一系列特定波長的光譜》玻爾理論：軌道量子化與能量量子化子模型玻爾理論對氫原子光譜解釋:能級躍遷hν=E2-E1玻爾理論的局限性：無法解釋其他原子光譜電子云:反應(yīng)電子單位時間內(nèi)出現(xiàn)的概率粒子的粒子的波動性：實物粒子也具有波動性ν=ε/h;λ=h/p波動性實驗驗證：電子的行射、干涉物質(zhì)波的應(yīng)用:電子顯微鏡2三、學(xué)生活動設(shè)計根據(jù)單元教學(xué)目標和知識框架，結(jié)合學(xué)生的活動經(jīng)驗基礎(chǔ)、教學(xué)時間安排等確定學(xué)生活動形式，讓學(xué)生經(jīng)歷探究、研討等活動形式，親自經(jīng)歷知識的建構(gòu)過程或者問題解決過程。課時教學(xué)任務(wù)教學(xué)過程評價建議任務(wù)1：通過預(yù)習和自學(xué)，讓學(xué)生了解本培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究新課導(dǎo)入節(jié)課所要學(xué)習的內(nèi)容。老師根據(jù)學(xué)生的精神。通過視頻激發(fā)的預(yù)習和自學(xué)情況，有針對性地實施學(xué)生的學(xué)習興趣。教學(xué)。播放視頻。任務(wù)2：演示課堂小實驗，引出黑體概結(jié)合生活中常見的理解黑體的概念念。聯(lián)系生活實際提出問題：鳥窩窗現(xiàn)象，引出較為抽象的戶內(nèi)外亮度如何？在空腔壁上開一個新知識。認識到黑體是很小的孔，這個帶小孔的空腔能否看一種理想化模型。成黑體？任務(wù)3：觀看鐵塊隨溫度的升高顏色的變通過簡單實例引出第1課時黑體輻射化的視頻，理解黑體輻射的概念，知黑體輻射的概念，加強道黑體輻射的特點。學(xué)生對黑體輻射概念的理解任務(wù)4：觀察不同溫度下輻射電磁波的輻觀察輻射強度和輻黑體輻射的實驗規(guī)律射強度隨波長變化的圖像。通過小組射波波長之間的關(guān)系討論，分析圖像并進行規(guī)律總結(jié)。并圖，讓學(xué)生自己總結(jié)規(guī)進一步了解科學(xué)家們對黑體輻射規(guī)律律，發(fā)現(xiàn)知識點，提高的解釋。學(xué)生學(xué)習的獨立性和自主性。任務(wù)5：閱讀教材，了解能量子的概念。加深學(xué)生對能量子能量子了解普朗克假設(shè)提出的背景，理解能相關(guān)內(nèi)容的理解。量是量子化的。3課時教學(xué)任務(wù)教學(xué)過程評價建議任務(wù)1：物理學(xué)史導(dǎo)入：赫茲發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)留懸念，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興新課導(dǎo)入（視頻介紹）趣。任務(wù)2：演示實驗：（1）鋅板連接驗電器，并用實物展臺功能投屏實驗過了解光電效應(yīng)使鋅板帶負電。用手觸摸，指針閉合。程，引出光電效應(yīng)的概念。的概念（2）再使鋅板帶負電，驗電器指針張開。先用日光燈照射鋅板，再用紫外線燈照射鋅板。任務(wù)3：因素一：光能（1）光子能量（2）光為設(shè)計探究實驗和解釋光電了解光電效應(yīng)強的影響因素因素二：金屬（微觀結(jié)構(gòu)）效應(yīng)的實驗規(guī)律奠定基礎(chǔ)。任務(wù)4：引導(dǎo)學(xué)生進行實驗設(shè)計：研究問題、用自制實驗器材進行實驗，第2課時研究方法（控制變量）、設(shè)計實驗電探究光電效應(yīng)路等激發(fā)學(xué)生的好奇心和求知欲的實驗規(guī)律望。實驗探究：（1）光電子的有無（截止頻率）從設(shè)計實驗到進行實驗再到（2）光電子的多少（飽和電流）解釋實驗，均采用逐個進行（3）光電子的快慢（遏止電壓）的方法，降低學(xué)生的學(xué)習難實驗現(xiàn)象分析：與經(jīng)典理論對比分析度。討論。師生合作和生生合作總結(jié)規(guī)實驗規(guī)律總結(jié)：截止頻率、飽和電流、律，解釋規(guī)律，提高學(xué)生學(xué)習遏止電壓、瞬時性。的獨立性和自主性。引導(dǎo)學(xué)生主動參與探究過程。任務(wù)5：學(xué)生總結(jié)提高學(xué)生的參與度，調(diào)動學(xué)課堂小結(jié)生的積極性，對下節(jié)課充滿期待。4課時教學(xué)任務(wù)教學(xué)過程評價建議任務(wù)1：復(fù)習導(dǎo)入：思維導(dǎo)圖復(fù)習，為本節(jié)課準備。新課導(dǎo)入（結(jié)合上節(jié)課實驗小視頻）任務(wù)2：（1）利用愛因斯坦光電效應(yīng)方程鞏固對愛因斯坦光電效應(yīng)理愛因斯坦光電效解釋的實驗規(guī)律論的理解。應(yīng)理論（2）練習題（投屏分析）任務(wù)3：（1）引導(dǎo)學(xué)生思考如何驗證愛因驗證愛因斯坦引入光量子理密立根實驗斯坦引入光量子理論的正確性。論的正確性。先引導(dǎo)學(xué)生想辦（2）進行驗證（投屏分析）法，再引出密立根實驗，引起（3）引出密立根實驗（視頻介學(xué)生的共鳴，激發(fā)科學(xué)研究興紹）趣。第3課時任務(wù)4：（1）介紹康普頓效應(yīng)及解釋。再驗證愛因斯坦引入光量子康普頓效應(yīng)（2）介紹吳有訓(xùn)在康普頓效應(yīng)中理論的正確性。激發(fā)愛國熱的貢獻。（視頻介紹）情，感受科學(xué)研究的艱辛。任務(wù)5：介紹波動性和粒子性的經(jīng)典實驗，光電效應(yīng)的研究引發(fā)了人們波粒二象性總結(jié)出波粒二象性。對光的本質(zhì)的認識，讓學(xué)生理解人類對事物的認識是不斷深入的。任務(wù)6：展示本節(jié)課學(xué)習主線，同時從科學(xué)讓學(xué)生了解科學(xué)發(fā)展的脈絡(luò)，課堂小結(jié)發(fā)展的角度了解其在科學(xué)史上重要激發(fā)學(xué)生科學(xué)探究意識和熱性。情。5課時教學(xué)任務(wù)教學(xué)過程評價建議任務(wù)1：了解人們介紹人們在發(fā)現(xiàn)陰極射線初期，利用物理學(xué)史中的爭對陰極射線本質(zhì)的爭對陰極射線本質(zhì)的爭論過程。論引發(fā)學(xué)生關(guān)注與興趣論任務(wù)2：利用所學(xué)根據(jù)實驗現(xiàn)象分析推演示：帶有金屬槳輪的陰極射線知識分析陰極射線的管，觀察現(xiàn)象理陰極射線的本質(zhì)，激發(fā)學(xué)本質(zhì)屬性生的探究欲調(diào)動學(xué)生已有的知識任務(wù)3：利用電磁演示：在陰極射線管周圍加上磁經(jīng)驗，提出實驗方案，解決學(xué)知識計算比荷場，觀察現(xiàn)象，分析原因?qū)嶋H問題，學(xué)以致用，促進學(xué)生科學(xué)思維與科學(xué)探究能力的提升。通過問題鏈設(shè)計，引導(dǎo)學(xué)生深度了解湯姆孫計算陰極第4課時射線比荷所采用的方法，以任務(wù)4:體驗湯姆了解湯姆孫為測量陰極射線比荷所及在此之后，為證明電子的采取的做法。普遍性所做的實驗，通過這孫發(fā)現(xiàn)電子的過程一過程，讓學(xué)生感受到科學(xué)研究中的嚴謹，促進學(xué)生高品質(zhì)思維能力的提升任務(wù)5：回顧歷史回顧電子發(fā)現(xiàn)的歷史，以及發(fā)現(xiàn)讓學(xué)生認識到創(chuàng)造性過程中的有趣故事，從中汲取經(jīng)驗教的發(fā)現(xiàn)與科學(xué)家的勇氣、耐汲取營養(yǎng)訓(xùn)。然后介紹19世紀末的物理學(xué)三心與創(chuàng)造力有關(guān)。通過19世大發(fā)現(xiàn)，最后播放湯姆孫的生平介紀末三大發(fā)現(xiàn)的介紹，為下紹，讓學(xué)生再次感受湯姆孫的偉大，節(jié)課的學(xué)習做鋪墊，介紹湯引發(fā)學(xué)生共鳴與思考。姆孫生平事跡，學(xué)習其偉大的科學(xué)意志品質(zhì)。任務(wù)6：作業(yè)設(shè)計查詢物理學(xué)史上人們對陰極射通過完成作業(yè)，再次了線本質(zhì)的爭論所做的實驗，嘗試分析解人們對陰極射線爭論過問題所在，并與同學(xué)們交流。程，了解那個時代人們做實驗的困難與艱辛，以及其中所蘊含的科學(xué)思想。利用所學(xué)知識分析實驗問題所在，增強學(xué)生的學(xué)好物理的信心。6課時教學(xué)任務(wù)教學(xué)過程評價建議夠?qū)㈩^像印在紙幣上，新西蘭紙幣100元，頭像為著名說明他一定有非常突出的任務(wù)1：課程引入貢獻，借此激發(fā)學(xué)生的興趣的物理學(xué)家——盧瑟福，引入課堂。與探究欲電子的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了人們對原子通過對原子結(jié)構(gòu)大猜想的介紹，讓學(xué)生意識到猜任務(wù)2：初建結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的思考，由19世紀末的物理學(xué)想是有根據(jù)的，并不是“天矛盾顯現(xiàn)三大發(fā)現(xiàn)，人們猜想了各種模型，最馬行空”的想象。實驗現(xiàn)象與猜想沖突，激發(fā)學(xué)生的探著名的是湯姆孫提出的“西瓜模型”究欲。演示：利用激光器發(fā)射的激光照根據(jù)激光斑點位置的變化情況，培養(yǎng)學(xué)生的分析任務(wù)3：盲盒實驗射“盲盒”，根據(jù)激光對應(yīng)斑點的變能力、模型建構(gòu)能力；為根猜測結(jié)構(gòu)據(jù)α粒子散射實驗構(gòu)建核化，分析內(nèi)部的結(jié)構(gòu)，式結(jié)構(gòu)模型搭建臺階對盧瑟福α粒子散射實驗的基分析盧瑟福采用α粒任務(wù)4:散射實驗子當做“炮彈”的原因，以介紹本原理進行介紹及利用金箔當做被轟擊材料的原因。任務(wù)5：根據(jù)模擬根據(jù)實驗?zāi)M視頻，分析出現(xiàn)結(jié)通過相關(guān)問題鏈設(shè)計，果的原因，結(jié)合“盲盒”實驗推理原引發(fā)學(xué)生對α粒子散射實第5課時實驗，推理原子結(jié)構(gòu)子結(jié)構(gòu)。介紹盧瑟福的推理結(jié)果與理驗的深度思考。通過對實驗論驗證結(jié)果。數(shù)據(jù)推理原子結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)意識、推理能力、模型建構(gòu)能力。通過與學(xué)生用顯微鏡觀察物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)體驗相比較，引導(dǎo)學(xué)生意識到科學(xué)研究是需要付出耐心與努力的。任務(wù)6：原子核的根據(jù)α粒子散射實驗的實驗數(shù)對散射理論的運用有據(jù)能夠分析推理原子核的核電荷數(shù)初步的了解，加深對α粒子電荷與尺度和原子核的半徑。通過與實際的事物散射實驗重大意義的認識。相比較感受原子內(nèi)部是十分“空曠”通過露珠與操場類比原子的。核與原子，讓學(xué)生直觀感受到原子的內(nèi)部是十分“空曠的”。任務(wù)7：作業(yè)設(shè)計請簡述盧瑟福提出的原子結(jié)構(gòu)再次深度了解盧瑟福的模型，查詢資料，了解盧瑟福為α在完成α粒子散射實驗時粒子散射實驗所做的努力，并與同學(xué)所做的努力，以及當時實驗交流自己的感受。條件的困難，學(xué)習其科學(xué)意志品質(zhì)。與同學(xué)們交流，有效培養(yǎng)學(xué)生的協(xié)作與交流能力。7課時教學(xué)任務(wù)教學(xué)過程評價建議任務(wù)1：演示課堂小實驗：觀察焰色反應(yīng)培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究的精新課導(dǎo)入提出問題：為什么不同物質(zhì)發(fā)光顏色不神。通過演示實驗學(xué)生同？的學(xué)習興趣。任務(wù)2：介紹分光計的主要構(gòu)成部分：平行認識觀察光譜的了解分光計的工作原光管﹑載物臺﹑望遠鏡主要儀器分光計：了解理了解分光計的工作原理：物質(zhì)發(fā)光經(jīng)過工作原理棱鏡折射以后按頻率展開在光屏上任務(wù)3：通過實驗引出連續(xù)光譜實驗：觀察小手電發(fā)光產(chǎn)生的光連續(xù)光譜譜，了解連續(xù)光譜的概念，了解連續(xù)光的概念，培養(yǎng)學(xué)生的實譜發(fā)光頻率驗觀察能力任務(wù)4：實驗：觀察鈉原子燈﹑汞原子燈發(fā)光產(chǎn)通過實驗引出線狀光譜線狀光譜生的光譜，了解線狀光譜的概念，了解的概念，培養(yǎng)學(xué)生的實第6課時線狀光譜發(fā)光頻率，了解幾種常見的原驗觀察能力子光譜任務(wù)5：實驗：獲得氫原子光譜，知道氫原子光讓學(xué)生感受到科學(xué)研究氫光譜的實驗規(guī)律譜的特點，掌握巴爾末經(jīng)驗公式中的嚴謹，促進學(xué)生高品質(zhì)思維能力的提升任務(wù)6：閱讀教材，了解用經(jīng)典理論解釋核式結(jié)為構(gòu)建玻爾的原子結(jié)構(gòu)經(jīng)典理論的困難構(gòu)模型所遇到的困難模型搭建臺階任務(wù)7：查詢資料，了解尼爾斯·玻爾，預(yù)習玻讓學(xué)生對湯姆孫這樣一作業(yè)設(shè)計爾的原子模型，并與同學(xué)交流自己的感位偉大的科學(xué)家進行初受。步的了解，學(xué)習其偉大的科學(xué)意志品質(zhì)8課時教學(xué)任務(wù)教學(xué)過程評價建議任務(wù)1：回顧經(jīng)典電磁理論解釋核式結(jié)構(gòu)模型遇介紹玻爾模型提出的背新課導(dǎo)入到的困難，視頻介紹：哥本哈根學(xué)派以及景，讓學(xué)生了解獲得玻爾尼爾斯·玻爾偉大成就任務(wù)2：站在玻爾的角度，提出方案解決經(jīng)典理培養(yǎng)學(xué)生的分析解決問了解玻爾提出原子模論遇到的困難題的能力，遇到問題時敢型的思路于提出自己的見解的勇氣任務(wù)3：學(xué)習運用玻爾的原子結(jié)了解玻爾的原子結(jié)構(gòu)假說，嘗試用玻爾的原子結(jié)構(gòu)假說玻爾的原子模型解決問題構(gòu)假說去解決問題，加深對認識玻爾理論的認識第7課時任務(wù)4：玻爾理論成功解釋巴爾末系產(chǎn)生，預(yù)言培養(yǎng)學(xué)生的分析能力、模用玻爾理論解釋氫原氫原子光譜其他譜線系，推導(dǎo)其他譜線型建構(gòu)能力，嚴謹科學(xué)精子光譜公式神任務(wù)5：玻爾理論不能解釋其他原子光譜，因為實驗是檢驗真理的玻爾理論的局限性有其局限性：保留了經(jīng)典的概念，要想了唯一標準，只有經(jīng)過實驗驗證的理論才能被大家解原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，需要更開放的思想：普遍接受，培養(yǎng)學(xué)生實事量子力學(xué)的觀念求是的精神任務(wù)6：作業(yè)設(shè)計了解原子結(jié)構(gòu)的認識過程了解科學(xué)的發(fā)展過程，體會科學(xué)發(fā)展的艱辛，向?qū)ψ龀鼋艹鲐暙I的偉大科學(xué)家致敬9課時教學(xué)任務(wù)教學(xué)過程評價建議任務(wù)1：初步了解讓學(xué)生讀出燈泡的額定演示：把兩個燈泡都接在220V的功率，發(fā)現(xiàn)亮的燈泡功率反量子力學(xué)在生活中的電源上，觀察哪個燈泡亮？而小，形成學(xué)生認知反差，激應(yīng)用發(fā)學(xué)生學(xué)習興趣。任務(wù)2:根據(jù)光波分析光的波動性的驗證方法是由光的波粒二象性思的粒子性思考粒子是衍射和干涉，光的粒子性的驗證是光考粒子的波動性，讓學(xué)生感否也具有波動性呢？電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)。受到世界和諧統(tǒng)一美。任務(wù)3：物質(zhì)波的通過計算運動電子的德布羅意實驗是檢驗真理的唯波長，分析如何才能讓運動的電子發(fā)