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1、,第十八章 原子结构 第十九章 原子核,海淀区高二物理教材教法分析,DESIGNER:范 鸿 飞 TEL:010-68902931-1 EMAIL:,首师大附中 范鸿飞 2011.5,“写”在前面,一个问题引发的思考敢问各位老师们，在原子物理学领域，我们的知识储备比教材内容多多少？在这里，我们应该教给学生些什么？我们还能有多少作为？与学生间的讨论 学生问我：汤姆生的原子模型是错误的吗？卢瑟福的原子模型就是正确的吗？波尔的原子假说可以说是真理吗？ 我问学生：这个世界是否有绝对的真理？科学家是否就是真理的化身？老师的话是否总是正确的？书本中的东西是否就是科学？科学究竟是什么？这些问题，对于一个十六
2、七岁的青年人而言，已经到了该开始思考的时候了！,课程标准,原子结构 1内容标准 （1）了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验。例1：用录像片或计算机模拟，演示粒子散射实验。 （2）通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。 例2：了解光谱分析在科学技术中的应用。 2活动建议观看有关原子结构的科普影片。,课程标准,原子核 1内容标准 （1）知道原子核的组成。知道放射性和原子核的衰变。会用半衰期描述衰变速度，知道半衰期的统计意义。 （2）了解放射性同位素的应用。知道射线的危害和防护。 例1：了解放射性在医学和农业中的应用。 例2： 调查房屋装修材料和首饰材料中具有的放射性，了解相关的国家标准
3、。 （3）知道核力的性质。能简单解释轻核与重核内中子数、质子数具有不同比例的原因。会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程。 （4）认识原子核的结合能。知道裂变反应和聚变反应。关注受控聚变反应研究的进展。 （5）知道链式反应的发生条件。了解裂变反应堆的工作原理。了解常用裂变反应堆的类型。知道核电站的工作模式。 （6）通过核能的利用，思考科学技术与社会的关系。 例3： 思考核能开发带来的社会问题。 （7）初步了解恒星的演化。初步了解粒子物理学的基础知识。,课程标准,原子核例4：了解加速器在核物理、粒子物理研究中的作用。 2活动建议： （1）通过查阅资料，了解常用的射线检测方法。 （2）观看有关核
4、能利用的录像片。 （3）举办有关核能利用的科普讲座。,高考要求,学情分析,整合旧有知识，对微观世界形成初步认识关于原子和原子核结构的知识，学生在化学课和电学中接触过一些。但是化学课介绍原子结构，侧重于与物质的化学性质有关的内容。电学中讲电子论，但只是用极少的关于原子结构的理论来解释电现象。所以，学生获得的有关原子结构的知识是零散的、片段的，加上平时接触到的一些科普知识，中间夹杂着学生个人的错误理解，更使知识不准确了。因此，通过这部分的教学，使学生获得相对完整、系统的知识，初步形成在原子层面上的微观图景。,对该主题内容的深层次理解,原子结构与原子核的知识结构原子结构部分,对该主题内容的深层次理解
5、,原子结构与原子核的知识结构原子核部分,原子核的组成,天然放射现象的发现,原子核反应,质子与中子的发现,原子核的符号表示,原子核天然衰变,人工核反应,衰变,衰变,半衰期,核力,结合能,核裂变,核聚变,人工放射性同位素,应用与防护,探测射线的方法,粒子和宇宙,对该主题内容的深层次理解,在学科知识体系中的地位和关系原子物理学研究的是原子的结构和性质及其相关内容，是关于物质微观结构的一门科学。它是人类深入认识物质结构及宇宙起源与演化的开始。原子物理学是近现代物理学的重要组成部分，也是一门基础学科。它的发展使我们能够解释很多新问题，获得新知识，影响到物理学的全部领域。同时，它与化学、天文学、矿物冶金学
6、、生物学等众多其他学科有着密切的联系。原子物理学的一些基本研究方法也同样可以适用在其他生产和科学研究领域中。,对该主题内容的深层次理解,在学科知识体系中的地位和关系本单元是高中物理学科中的最后部分。之前学生在对波粒二象性一章的学习中，已经初步认识了微观物质世界的物理法则，这为学生学习原子物理学部分做好了知识和规律上的准备。本主题分为两部分。首先从认识原子的组成及结构开始，建立原子结构的微观图景，然后再进一步认识原子核的组成及变化规律，介绍与核变化有关的知识等。该单元涉及的内容较为浅显，主要以识别和记忆为主。作为现代人，了解一些相关知识是必要的，也为学生未来的专业深造做好了铺垫。,对该主题内容的
7、深层次理解,从三个维度深入认识和把握学科内容 1.从知识维度 （1）概念方面发现电子的过程及意义、原子的组成及原子的结构模型（“枣糕”模型、核式结构模型、量子化模型），理解各个模型建立过程的实验依据及其成功与局限。天然放射现象及意义、原子核的组成、放射性同位素、核子、核力、结合能、比结合能、质量亏损、放射性的应用与防护等。 （2）规律方面氢原子光谱谱线（巴耳末公式）、波尔的原子理论假设（跃迁规律）、原子核衰变规律（质量数和电荷数守恒） 、爱因斯坦质能方程、核裂变与核聚变反应及条件等。,对该主题内容的深层次理解,从三个维度深入认识和把握学科内容 2.从过程与方法维度 （1）了解在建立原子模型和认
8、识原子核内部结构过程中的主要实验，体会依据对宏观实验现象观测，推断物质微观结构的方法。 （2）了解原子模型的建立、修改和完善的过程，进一步体会建立物理模型的方法。渗透物理学学科思想，体会在物理学（科学）研究中理论与实践之间的关系。（3）了解电子的发现与测定过程及对射线的研究，体会利用电磁场分析测定微观粒子性质的方法。,对该主题内容的深层次理解,从三个维度深入认识和把握学科内容 3.从情感态度与价值观维度 （1）通过了解原子模型的建立过程，树立辩证的唯物主义世界观和科学观。任何科学或真理均有其历史局限性，都会受到各种相关因素与条件的制约。科学没有绝对，“绝对”不是科学。科学总是在不断地“肯定”、
9、“否定”、 “再肯定”中前行的，科学发展的动力即源于此，是螺旋式上升过程。科学是“发展中的科学”。 （2）通过学习波尔的氢原子模型和氢原子光谱实验事实的对应关系，体会物理模型的每一次演化都意味着新模型具有了更广泛的适应性，更简洁的形式，同时也更加具有科学的美。 （3）了解原子物理学发展史，使学生体会科学的每一次进步，都需要忘我的付出、创造性的思维以及突破前人旧有观念束缚的勇气，从而树立科学精神，提高综合素养。,艺术的美,庄重与幻化的结合,完美与残缺的统一,动感与稳定的和谐,“美”究竟是什么？,直到目前没有人能够给出一个明确的定义。,但是，“美”一定是使人类感到“愉悦”的一种主观体验！它与人类对
10、自身的某种“崇拜”有关。,古希腊人认为“人体是最美的容器”,科学的美,对称的美 简约的美 自洽的美 守恒的美,科学美的“定义”：,该主题内容的教学策略,教学重点与难点 教学重点：粒子散射实验及卢瑟福的核式结构模型 波尔的原子模型假设及跃迁规律。原子结构模型的提出与建立过程及通过观测实验现象进行科学推理的方法。 原子核的组成、原子核衰变规律及射线的性质。通过核反应过程中的质量亏损，利用质能方程计算核能。 教学难点：波尔的原子模型及跃迁规律。对结合能、比结合能物理意义的理解。,该主题内容的教学策略,教学指导意见 1.将陌生抽象的事物形象化对学生而言，微观世界的图景是陌生的，相关知识是贫乏的。同时，
11、中学一般难以具备相关实验的条件。这些都为本章教学增加了难度。为此，教师应尽可能地利用照片、图解、课件、动画等现代化多媒体手段将物理景象展现出来，将实验装置和过程复现出来，甚至将物理规律的内涵表达出来，让学生能够“亲眼所见”。,该主题内容的教学策略,教学指导意见 2.简要了解相关的物理学史了解原子物理学的建立过程和历史背景，有利于学生对理论的形成过程有较为全面、连续的认识。介绍学史，不仅是为了使学生有一个全面的认识，更重要的是其中渗透着重要、鲜活的研究方法。不要将学史当作历史常识（或事件）来学习，应将学史看作是重要的学习内容（历史线索、理论线索、方法线索）。这就要求教师对这段时期的物理学史有概括
12、性的了解。只有这样，教师在教学中才能做到深入浅出、融会贯通、引人入胜。建议教师在讲授前参阅一些有关方面的书籍。 推荐书目：物理学史/郭奕玲，沈慧君编著，-2版，-北京：清华大学出版社，2005.8 ISBN 7-302-11530-3,该主题内容的教学策略,教学指导意见 3.适当丰富教师的知识储备高中教材中的这部分内容主要是介绍性的，这是与高中学生知识水平和能力要求相一致的，课程标准对本章知识的要求也较低。因此教材不可能面面俱到，将所有问题都阐述清楚全面。在教学中，学生往往会提出教材中未涉及的各种问题，这就需要教师尽可能地在一定程度上加以解释。因此，教师应事先估计学生的问题，通过查阅相关资料，
13、做一定的准备。例如，学生的问题有： （1）阴极发出的电子打到屏上后去哪了？发射电子的物质会越来越少吗？ （2）卢瑟福如何通过粒子散射实验估算原子尺度？ （3）粒子散射实验为何一定要用金箔？ （4）既然能量和轨道是量子化的，为何存在连续光谱？ （5）氢原子基态能级能量为何是负值？,该主题内容的教学策略,课时安排 第十八章 原子结构1 电子的发现 1课时2 原子的核式结构模型 1课时3 氢原子光谱 1课时4 波尔的原子模型 2课时,第十九章 原子核1 原子核的组成 2课时2 放射性元素的衰变 1课时3 探测射线的方法 0.5课时4 放射性的应用与防护 0.5课时5 核力与结合能 2课时6 重核的裂变 0.5课时7 核聚变 0.5课时8 粒子与宇宙 1课时,具体教学策略与教学建议 1.关于教学主线以探索原子结构的历史进程作为该主题的教学主线，是一个较为理想的选择，它有利于学生对理论的形成过程有较为全面、连续的了解。,该主题内容的教学策略,该主题内容的教学策略,具体教学策略与教学建议 2.关于电子的发现的教学 （1）介绍相关历史背景，引出问题1854年，德国玻璃工盖斯勒发明了以他的名字命名的真空管，为研究真空放电、发光现象提供了物质手段。1858年，德国物理学家普吕克尔在,
