《不確定性關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì)

《不確定性關(guān)系》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能目標(biāo)學(xué)生能夠理解德布羅意波的概念，知道實(shí)物粒子具有波動(dòng)性。理解不確定性關(guān)系的內(nèi)容，能進(jìn)行簡(jiǎn)單的計(jì)算。2、過(guò)程與方法目標(biāo)通過(guò)對(duì)德布羅意波概念的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生類比推理的思維能力。在不確定性關(guān)系的探究中，讓學(xué)生體會(huì)從微觀角度研究物理問(wèn)題的方法。3、情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)感受物理概念的發(fā)展歷程，激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)的探索欲望。培養(yǎng)學(xué)生敢于質(zhì)疑、勇于創(chuàng)新的科學(xué)精神。二、教學(xué)重難點(diǎn)1、教學(xué)重點(diǎn)德布羅意波的概念。不確定性關(guān)系的理解與應(yīng)用。2、教學(xué)難點(diǎn)理解實(shí)物粒子波動(dòng)性的含義。對(duì)不確定性關(guān)系物理意義的深入理解。三、教學(xué)方法講授法、討論法、類比法四、教學(xué)過(guò)程（一）導(dǎo)入新課（5分鐘）1、教師活動(dòng)教師提問(wèn)：“同學(xué)們，我們之前學(xué)過(guò)光具有波粒二象性，那大家想一想，我們平常接觸到的粒子，比如電子、質(zhì)子等，它們有沒(méi)有可能也具有波動(dòng)性呢？”2、學(xué)生活動(dòng)學(xué)生思考并進(jìn)行小組討論，然后發(fā)表自己的看法。有的學(xué)生可能會(huì)覺(jué)得粒子就是粒子，不可能有波動(dòng)性；有的學(xué)生可能會(huì)有不同的想法，但說(shuō)不出具體的依據(jù)。（二）講授新課（25分鐘）1、德布羅意波（15分鐘）1、教師活動(dòng)教師介紹德布羅意的大膽假設(shè)：“法國(guó)物理學(xué)家德布羅意就像一個(gè)大膽的探險(xiǎn)家，他根據(jù)光的波粒二象性，提出了一個(gè)非常新奇的想法，他認(rèn)為實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，這種波就被稱為德布羅意波?！苯處熃o出德布羅意波長(zhǎng)的計(jì)算公式：＄＼lambda＝＼frac{h}｛p}＄，并解釋公式中各個(gè)物理量的含義，其中$h$是普朗克常量，＄p$是粒子的動(dòng)量。教師舉例說(shuō)明，比如一個(gè)電子，當(dāng)它以一定的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，就可以根據(jù)它的動(dòng)量計(jì)算出對(duì)應(yīng)的德布羅意波長(zhǎng)。2、學(xué)生活動(dòng)學(xué)生認(rèn)真聽講，理解德布羅意波的概念，記錄公式。學(xué)生根據(jù)教師的例子，嘗試自己計(jì)算電子的德布羅意波長(zhǎng)，加深對(duì)公式的理解。2、不確定性關(guān)系（10分鐘）1、教師活動(dòng)教師引出不確定性關(guān)系：“在微觀世界里，有一個(gè)很神奇的關(guān)系叫不確定性關(guān)系。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，我們不能同時(shí)精確地知道一個(gè)粒子的位置和動(dòng)量?！苯處煂懗霾淮_定性關(guān)系的表達(dá)式：＄＼Deltax＼Deltap＼geq＼frac{h}｛4\pi}＄，解釋$＼Deltax$表示位置的不確定量，＄＼Deltap$表示動(dòng)量的不確定量。教師通過(guò)簡(jiǎn)單的例子說(shuō)明這個(gè)關(guān)系，比如如果我們想更精確地確定一個(gè)微觀粒子的位置，那么它的動(dòng)量就會(huì)變得更不確定。2、學(xué)生活動(dòng)學(xué)生理解不確定性關(guān)系的概念和表達(dá)式。思考教師給出的例子，體會(huì)微觀世界與宏觀世界的不同。（三）鞏固練習(xí)（10分鐘）1、教師活動(dòng)教師給出以下練習(xí)題：一個(gè)電子的速度是$3\times10^｛6}m/s$，它的德布羅意波長(zhǎng)是多少呢？（已知電子質(zhì)量$m＝9.1\times10^｛－31}kg$，普朗克常量$h＝6.63\times10^｛－34}J\cdots$）對(duì)于一個(gè)微觀粒子，已知其位置的不確定量$＼Deltax＝10^｛－10}m$，那么它動(dòng)量的不確定量$＼Deltap$至少是多少呢？教師引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行練習(xí)，在學(xué)生練習(xí)過(guò)程中巡視，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)指導(dǎo)。2、學(xué)生活動(dòng)學(xué)生獨(dú)立完成練習(xí)題，對(duì)于有疑問(wèn)的地方，與同學(xué)討論或者向教師請(qǐng)教。（四）總結(jié)（5分鐘）1、教師活動(dòng)教師與學(xué)生一起回顧本節(jié)課的重點(diǎn)內(nèi)容：“今天我們學(xué)習(xí)了德布羅意波和不確定性關(guān)系。德布羅意波告訴我們實(shí)物粒子也有波動(dòng)性，我們還學(xué)習(xí)了德布羅意波長(zhǎng)的計(jì)算公式。不確定性關(guān)系讓我們知道在微觀世界里，粒子的位置和動(dòng)量不能同時(shí)精確測(cè)量?！?、學(xué)生活動(dòng)學(xué)生積極參與總結(jié)，回顧自己所學(xué)的知識(shí)，強(qiáng)化記憶。（五）作業(yè)布置1、復(fù)習(xí)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，整理筆記。2、完成教材上相關(guān)的練習(xí)題。3、思考：德布羅意波和不確定性關(guān)系對(duì)我們理解微觀世界有什么重要意義？五、教學(xué)資源魯科版必修1教材、黑板、粉筆六、教學(xué)評(píng)價(jià)1、形成性評(píng)價(jià)在課堂教學(xué)過(guò)程中，通過(guò)觀察學(xué)生的課堂表現(xiàn)，如參與討論的積極性、回答問(wèn)題的準(zhǔn)確性等，及時(shí)了解學(xué)生的學(xué)習(xí)情況。對(duì)學(xué)生的鞏固練習(xí)進(jìn)行批改和評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)學(xué)生在知識(shí)掌握和解題方法上存在的問(wèn)題，及時(shí)給予反饋和指導(dǎo)。2、終結(jié)性評(píng)價(jià)通過(guò)課后作業(yè)和單元測(cè)試，全面評(píng)價(jià)學(xué)生對(duì)德布羅意波和不確定性關(guān)系的理解和應(yīng)用能力。七、教學(xué)反思1、優(yōu)點(diǎn)通過(guò)類比光的波粒二象性引出德布羅意波的概念，有助于學(xué)生理解新知識(shí)。練習(xí)和作業(yè)的設(shè)置有助于鞏固學(xué)生所學(xué)知識(shí)。2、不足對(duì)于不確定性關(guān)系的物理意義，可能部分學(xué)生理解還不夠深入。在教學(xué)過(guò)程中，互動(dòng)環(huán)節(jié)可能還不夠充分，個(gè)別學(xué)生的參與度不高。3、改進(jìn)措施在講解不確定性關(guān)系時(shí)，可以多舉一些實(shí)際生活中的微觀現(xiàn)象進(jìn)行類比，加深學(xué)生的理解。在課堂上鼓勵(lì)更多學(xué)生積極參與互動(dòng)，采用小組競(jìng)賽等方式提高學(xué)生的積極性。練習(xí)題答案：1、首先根據(jù)動(dòng)量公式$p＝mv$，可得電子動(dòng)量$p＝9.1\times10^｛－31}kg\times3\times10^｛6}m/s＝2.73\times10^｛－24}kg\cdotm/s$，再根據(jù)德布羅意波長(zhǎng)公式$＼lambda＝＼frac{h}｛p}＄，可得$＼lambda＝＼frac{6.63\times10^｛－34}J\cdots}｛2.73\times10^｛－24}kg\cdotm/s}＼approx2.43\times10^｛－10}m$。2、根據(jù)不確定性關(guān)系$＼Deltax＼Deltap＼geq＼frac{h}｛4\pi}＄，可得$＼Deltap