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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果从文化视角探讨复习原子物理在物理教学中，从文化的视角切入是学生了解科学源流，品味科学成就，掌握科学方法，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“原子和原子核”这部分内容的复习为基础，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粒子散射实验，原子的核式结构()；氢原子的能级结构。光子的发射和吸收()；氢原子的电子云()；原子核的组成。天然放射现象。射线、射线、射线、衰变。半衰期()；原子核的人工转变。核反应方程。放射
2、性同位素及其应用()；放射性污染和防护()；核能、质量亏损、爱因斯坦的质能方程()；重核的裂变、链式反应、核反应堆()；轻核的聚变，可控热核反应()；人类对物质结构的认识()。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价值，对“原子和原子核”的复习安排从三个维度展开。 知识维度 “原子和原子核”按从大到小，从外向内，采取“剥葱式”的方式展现知识网络，具体线索为：原子结构原子核结构基本粒子核技术和核能的应用。原子结构的
3、知识脉络：汤姆生枣糕式原子模型卢瑟福有核模型玻尔模型(经典理论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，在研究和解释某些现象涉及到原子结构知识时，也以玻尔模型为依据。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，使传统的自然观受到很大的冲击，这一部分让学生知道原子核的衰变、人工转变、核组成、质子和中子的发现、人工放射性同位素的发现及相关的应用。原子核能尤其是通过裂变和聚变这两条有效途径获得核能，是当前解决能源问题中大家关心并积极研究的大事情。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
4、让学生体会其中的科学美。你看E=mc2是如此简洁、完美、真是“秋水文章不染尘”，没有任何渣滓，直达深处，径直揭示出宇宙的奥秘。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)理论假设实验(提供新的事实)修正理论(甚至建立新的假设)，人们在不断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年发现电子，连续出现的三大发现在科学界和哲学界产生的影响是十分巨大的，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、路乌尔维格、意大利的奥利希、奥地利的马赫，甚至革命导师列宁也加入了这场讨论，马赫将
5、这称作为“原理的普遍毁灭”(原子的不可分割、不变性被打破了，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”。我们用今天眼光审视过去，不难发现，物理学在这些发现后达到了一个新的高度。人们认识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，无论看起来有怎样的革命性，都是如此。2.情感态度与价值观的维度 100年来，人类认识物质结构的历史，可以说是波澜壮阔。我们不妨回忆一下这一串光辉的名字：贝克
6、勒尔、卢瑟福、玻尔、玛丽居里和皮埃尔居里夫妇、约里奥居里和伊利芙居里夫妇、查德威克、钱三强和何泽慧夫妇、李政道和杨振宁、王淦昌等等。掸去灰尘，打开尘封的历史，我们会发现这闪光名字背后鲜活的科学事件。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年卢瑟福在做粒子散射实验时发现大约有八千分之一的粒子发生超过90的大角度散射。卢瑟福后来提起这件事时曾说：“这是我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中一样地不可思议。”这促使卢瑟福去思考他的老师JJ汤姆生原子模型的
7、正确与否这一问题。本来，汤姆生为散射建立个一个多次碰撞的理论，可以解释大角度散射。但当用到粒子散射时，由于粒子比电子质量大得太多，故两者多次碰撞几率趋于零。而实验结果却是八千分之一，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，卢瑟福终于作出决断，放弃汤姆生模型，承认原子有核，建立原子核式结构模型，为原子物理和核物理的发展奠定了最主要的基础。批判精神的核心是理性怀疑精神，表现为不迷信权威，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“吾爱吾师，
8、吾更爱真理”，更是批判精神的写照。物理学的发展史就是一个反思、怀疑、批判、求真、求美，求新的一部发展史。从光的微粒说、波动说到波粒二象性和光子说，从古典力学，经典力学再到相对论力学，从热质说，热力学到能量说，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，都是让学生体悟批判精神的生动素材；对物理学史的阅读、听讲、讨论本身就是一种培养批判精神的过程。在复习教学中使学生的知识与技能、过程与方法、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。高考中的“原子和原子核”的问题聚焦注重考查近代物理，是近几年高考命题的一个显著特点，命题者往往将这部分知识和现代科技进展联系起来，考查应试者采集
9、信息、处理信息、综合应用知识解决问题的综合素质，体现了高考物理与时俱进、学以致用的鲜明时代特色，“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。 与原子结构模型相关问题例1 XX年上海物理卷卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有答案：ACDA原子的中心有个核，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带负电的电子在核围绕着核旋转3.原子的能级跃迁问题例XX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，会将多余的能量以电磁辐射的形式释放出去，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
10、，其中的一种称为内转换，即原子中处于激发态的核跃迁回基态时，将跃迁时释放的能量交给某一内层电子，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，可将能量交给内层电子(如K、L、M层电子，K、L、M标记原子中最靠近核的三个电子层)使其电离，实验测得从3.电磁场中的核衰变问题例XX年全国理综新课程卷K介子衰变的方程为：K0，其中K介子和介子带负的基元电荷，0介子不带电。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，衰变后产生的介子的轨迹为圆弧PB，两轨迹在P点相切，它们的半径RK-与R-之比为21。0介子的轨迹未画出。由此可知的
11、动量大小与0的动量大小之比为答案：C1 B12C1D163.与守恒定律相关的的综合问题例XX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一次衰变，粒子的质量为m，电量为q，其运动轨迹在于磁场垂直的平面内。现测得粒子运动的轨道半径为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：m=M(qBR)22c2m(M-m)3.爱因斯坦质能方程问题例XX年广东物理卷据新华社报道，由我国自行设计、研制的世界第一套全超导核聚变实验装置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( )答案：ACA“人造太阳”的核反应方程是21
12、H+31H42He+10nB“人造太阳”的核反应方程是3592U+10n14156Ba+9236Kr+310nC“人造太阳”释放的能量大小的计算公式是E=mc2D“人造太阳”核能大小的计算公式是 E=12mc2例XX年江苏物理卷天文学家测得银河系中氦的含量约为25%。有关研究表明，宇宙中氦生成的途径有两条：一是在宇宙诞生3min左右生成的；二是在宇宙演化到恒星诞生后，由恒星内部的氢核聚变反应生成的。把氢核聚变就简化4个氢核聚变成氦核，同时放出2个正电子和2个中微子，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。研究表明，银河系的年龄约为t=1017s，每s钟银河系产生的能量约为11037J，现假定该能量全部来自上述氢核聚变反应，试估算银河系中氦的含量根据你的估算结果，对银河系中氦的主要生成途径作出判断。411H42He+201e+2e；E=mc2=10-12J。氦的含量 k2%。由估算结果可知，k2%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，限于篇幅不再赘述。课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。
