第四章 原子结构和波粒二象性 单元教学设计-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

《原子结构和波粒二象性》单元教学设计 一、单元教学目标设计 根据物理课程标准、教材核心内容以及物理知识承载的核心素养和学生的基本情况，本单元教学目标设计如下： 物理观念∶ 了解黑体辐射以及实验结论，知道能量量子化的内涵。知道光电效应现象、光电效应的实验规律以及 用爱因斯坦理论解释光电效应。知道电子以及原子的核式结构模型，知道阴极射线在电场或磁场中收到力 的作用是其粒子性的关键证明，了解α粒子散射实验过程中电荷间的相互作用。了解光谱、连续谱和线状 谱等概念，知道氢原子光谱的规律。了解玻尔原子理论的基本假设的主要内容，掌握能级、定态、基态、 激发态和跃迁等概念。形成实物粒子也具有波粒二象性的观念，了解量子力学在生活中的应用。 科学思维∶ 对比经典能量观和微观能量子的特点，体会量子化物理模型的建立过程。培养学生辩证思维能力，运 用爱因斯坦理论对光电效应的实验规律进行解释。知道对阴极射线本质的认识是建立在实验事实的基础上 的，知道不同原子模型之间的区别，知道原子模型的建立是在实验基础上不断发展和修正的过程，通过α 粒子散射实验，促进学生模型建构、质疑创新能力的提升。知道经典理论的困难在于无法解释原子的稳定 性和光谱的分立特性，培养学生质疑创新的科学思维。学生通过对轨道量子化和能量量子化的理解，培养 学生科学假设、科学推理、模型建构的科学思维。能够利用波粒二象性关系式解释实物粒子的波动性，能 在生活中发现量子力学的具体应用情形，并作出解释。 科学探究： 通过观察热辐射的强度波长的关系图培养学生观察能力，感悟以实验为基础的科学探究方法。通过观 察光电效应的实验过程培养学生观察能力，感悟以实验为基础的科学探究方法。能够查阅资料，收集与原 子结构的相关信息，提出与原子结构相关的物理问题。通过电子的发现过程实验和α粒子散射实验过程促 进学生观察能力的提升。能够与他人交流、合作与探究。能用玻尔理论解释氢原子能级图及光谱，理解理 论的局限性与不足，培养学生沟通交流的能力。通过波尔理论氢原子光谱的规律的解释程培养学生分析能 力，揭示物理现象的科学本质。通过物质波的验证，掌握验证物理理论的基本方法——实验。 科学态度与责任∶ 了解能量子概念的提出的科学过程，领会这一科学突破过程中科学家的思想，体会量子论的建立深化 了人们对物质世界的认识。感受微观世界的奇妙和谐，培养学生对科学的好奇心和求知欲，能够体验探索 自然规律的艰辛与喜悦。根据电子的发现过程以及α粒子散射实验过程，体会科学家们在研究原子结构中 所展现的严谨、敢于质疑的科学态度与精神 。根据人们对原子结构的猜测、推理与分析，体会自然规律 简洁、对称之美。随着人们对物质世界本质认识的加深，体会科技与科学研究对社会发展的重要意义。α 粒子散射实验，促进学生模型建构、质疑创新能力的提升。从实验规律出发，实事求是，学习科学家艰苦 奋斗的精神，激发学生热爱科学的热情。量子力学不是一天建成的，也不是一个人就能建立，告诫学生做 事要懂得合作，要持之以恒。 1 二、单元教学整体规划 根据单元教学目标，结合问题的解决过程、知识的逻辑顺序、学生的认知发展和学生的能力发展，构 建如下知识的结构框架： 黑体:能够完全吸收入射的各种波长的电滋波而不发生反射的物体 黑体辐射:黑体不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波 黑体辐射 黑体辐射的实验规律:随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动 黑体辐射现象的解释能量子:ε=hν 光电效应:照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的 光电效应 光电效应的实验规律:存在截止频率；存在饱和电流；存在遏止电压；光电效应具有瞬时性 光电效应的解释:Ek=hν-W0 康普顿效应：X 射线散射时，存在大于入射光波长的成分 康普顿效应 康普顿效应解释： 光子不仅具有能量，而且具有动量 原 光子动量:p=h/λ 描 子 述 结 微 电子大发现:汤姆逊对阴极射线的研究，发现了电子 原子核 观 构 世 枣糕模型:原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体 和 式结构 界 理 波 α 粒子散射实验:用 α 粒子轰击金箔 论 粒 《 卢瑟福核式结构模型：原子中带正电部分的体积很小，但几乎占有 量 二 全部质量，电子在正电体的外面运动 子 象 力