5.5 “基本”粒子 教学设计 -2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

教学设计 课题 “基本”粒子 课型 新授课√ 章/单元复习课□ 专题复习课□ 实验探究课□ 习题/试卷讲评课□ 课题研究课□ 学科实践活动课□ 其他□ 教学内容分析 本节课为第五章原子核的第五节课，按照大单元下次单元的划分属于第三小单元。本节课为科普内容。通过本节的教学，让学生初步了解粒子物理前沿和人类对物质结构的认识不断深入研究，从而树立科学的探索精神，客观地认识与评价未知事物。 经过一段时间的发展，核物理知识体系已趋于完整，而新粒子的不断发现，又打破了原有的固化模式。随着新粒子的不断发现及质子、中子等粒子自身存在更复杂的结构。“基本”粒子开始统称为粒子。同时也发现了反粒子。这表明探索原子核内部结构仍然是人类向未知世界进军的一个重要目标。 现在已经发现的粒子达400多种，教材根据粒子与各种相互作用的不同关系，讲述了强子、轻子、规范玻色子和希格斯玻色子的特点与发现，同时在拓展学习中作为阅读材料，让学生了解夸克与粒子物理标准模型。科学漫步部分使学生了解到华人科学家在粒子物理学领域做出的杰出贡献，感悟人类对科学探究的伟大历程，增强民族自豪感和自信心，培养学生良好的科学态度和科学责任。 通过学习本节内容可以让学生对本章内容有一个重新的认识，从宏观的角度去理解第一小单元和第二小单元的知识 学情分析 学生学习了原子核的结构和核能的开发利用，对原子核已经有了相对稳定的知识体系。但是，随着科技手段的进步，越来越多的新粒子被发现，学生的认知被不断刷新。科技前沿的新生事物对学生而言，是一个新生的未知领域，同时考虑到学生的知识水平的局限性，本节课作为科普材料，只要让学生对粒子物理学的发展及最新动态有一个大体的了解与认识即可，同时开阔了学生的视野，提高了物理的学习兴趣。 学习目标 1.初步了解粒子物理学的基础知识和粒子的分类。 2.通过对这些微观世界相关内容的学习，运用提出问题探索知识的方法，感悟人类对物质结构的认识是不断深入的，形成相对完整、科学的物质观念，提高科学探索能力，形成良好的科学态度和科学责任。 学习重点难点 教学重点： 发现新粒子，粒子的分类。 教学难点： 发现新粒子，粒子的分类。 教学辅助支持 多媒体设备 教学活动设计 过程 学习内容与教师活动 学生任务/活动设计 设计意图及对应目标达成 环节一 内容1. 引入新课 提出问题：物质是有什么组成的？ 教师活动1：通过古人对物质构成的猜想和本章第一小单元原子核的构成来激发学生的学习兴趣。 教师活动2： 一、“基本”粒子不基本 展示原子构成图片，引发学生思考 微思考1：质子、中子真的是不可再分的基本粒子吗？ 学生任务1. 利用已学知识回答问题，并回顾什么是基本粒子 学生活动1. 阅读课本，完成微思考1，并认识到“基本粒子”不再基本，统称为粒子。阅读相关内容，并找出原因。 引导学生回顾原来的知识，提高学生的参与度，引出本节课课题。 通过学习粒子的发现过程，明白科学的发展是一个不断质疑推翻原有不准确的结果，并不断进步的过程。 小结：引导学生认识到：新粒子的发现证明了“基本粒子”不再基本 板书：“基本”粒子定义 激发学生的好奇心，对粒子物理学的发展史和前景充满期待。 环节二 内容2 二、发现新粒子 微思考2：发现新粒子的途径有那些？ 内容3 宇宙射线 教师活动3： 提出问题：什么是宇宙射线？ 内容4 教师活动4： 视频展示：从宇宙射线中发现粒子的方法之一——云室法，以及从宇宙射线中发现的第一个粒子——正电子 内容5 教师活动5： 提出问题：什么是反物资？什么是反粒子？ 板书：反粒子的特点 内容6 教师活动6： 视频展示：大型强子对撞机 微思考3： 按时间顺序总结新粒子的发现历程，让学生阅读教材相关内容板书：反粒子的特点 学生任务2 完成微思考2，阅读相关内容，并找出发现新粒子的途径主要由两种： 一种的通过宇宙射线发现，另一种是通过粒子对撞发现 学生任务3 完成课任务，查找相关资料，了解什么是宇宙射线，并将自己的理解分享出来 学生活动2 通过视频感受学者们发现新粒子的探索过程，认识到科学发现的偶然性和必然性 学生任务4 阅读课文，了解反粒子的特点，并回答 学生活动3 通过视频感认识到大型强子对撞机的作用，及其在粒子物理发展过程中的意义。 学生任务5 完成微思考3，阅读并按时间顺序总结新粒子的发现过程。 学生活动4 阅读教材，明确新粒子发现过程。 新粒子的不断发现，证明粒子不再基本，同时人类对物质结构的探索是永不停息的。 引导学生认识到科学发现的偶然性和必然性 引导学生感受到人类对科学探索所作的巨大努力 环节三 内容7 粒子的分类 微思考4 粒子分类的标准是什么？分为几类？ 教师活动7： 组织学生阅读教材，完成表格填写 板书：粒子的分类及填写表格 学生任务6 完成微思考4，准确把握粒子分类，并填写表格。 学生活动4 阅读教材，按照不同分类标准对各粒子归类，填写表格，理解各种粒子的特点 通过对“基本”粒子发现过程的学习，学会各种粒子的分类，体会科学的进步。 粒子的分类 概念 实例 备注 强子 参与强相互作用的粒子 质子、中子 强子有内部结构，有夸克构成 轻子 不参与强相互作用的粒子 电子、电子中微子、μ子、μ子中微子以及ԏ子和ԏ子中微子 未发现内部结构 规范玻色子 传递各种相互作用的粒子 光子、中间玻色子（W和Z玻色子）、胶子 光子、中间玻色子 胶子分别传递电磁、弱、强相互作用 希格斯玻色子 希格斯场的量子激发 基本粒子因与希格斯场耦合而获得质量 希格斯玻色子是这几种基本粒子中最后一个被发现的 环节四 内容8拓展学习 夸克 教师活动8： 指导学生阅读拓展材料，总结以下内容； 夸克模型及意义 学生活动5 阅读教材拓展学习，粗略认识夸克模型以及粒子标准模型。 使学生感悟科学探究的思想方法，建构相对完整的物质观念。 环节五 内容9拓展学习 粒子物理标准模型 微思考5：将微观粒子宏观化，将物质比喻成大厦，微观粒子是构成大厦的砖块和水泥，将抽象问题具体化 环节六 内容6科学漫步 华人科学家在粒子物理学领域的杰出贡献 微思考6 都有哪些华人科学家在粒子物理学领域做出了杰出贡献？ 引导学生阅读教材的科学漫步，并邀请学生代表讲述感受。 学生任务7 完成微思考6，并讲述华人科学家再粒子物理学领域的杰出贡献。 学生活动6 阅读科学漫步，交流心得，畅谈个人体会，增加民族自豪感，树立认真学习的目标。 培养学生科学态度与科学责任，对学生进行爱国主义教育，树立家国情怀。 环节七 内容7 微训练 基础 1．关于粒子的分类,目前人们认为粒子世界是由下列哪四类粒子构成的(　　) A.规范玻色子、夸克、强子、希格斯玻色子 B.夸克、轻子、强子、希格斯玻色子 C.轻子、强子、规范玻色子、希格斯玻色子 D.质子、中子、电子、规范玻色子 2．关于粒子,下列说法不正确的是(　　) A.质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子 B.质子、中子本身也有复杂的结构 C.质子是带电的强子 D.夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单位 提升 1.(多选)下列说法正确的是(　　) A.电子、质子和中子是组成物质的不可再分的基本粒子 B.自然界存在着的能量守恒定律、动量守恒定律及电荷守恒定律,对基本粒子不适用 C.反粒子与其对应的粒子相遇时,会发生湮灭现象 D.强子是参与强相互作用的粒子,质子是最早发现的强子 学生活动7 独立完成 逐项解释原因 分析错误原因，反馈不牢固知识。 评价反思，书写笔记 本课采用微训练目的在于帮助学生掌握课堂所学基础知识，巩固学生理解程度。 第1题为基础题。重在考察按照粒子与各种相互作用的不同关系,把粒子分为四大类,即轻子、强子、规范玻色子、希格斯玻色子。 第2题考查粒子的基本组成及对应特点，属于基础题 第3题属于提升题。目的有两个（1）使学生了解基本粒子的发现过程,把握粒子的特点是解决问题的关键。 （2）.核反应过程产生粒子,仍遵循核反应规律。 课堂小结 作业与拓展学习设计 本课为科普内容，主要是了解粒子物理学的发展历程，体验粒子的多样性，通过阅读华人科学家在粒子物理学领域做出的杰出贡献，体验人类对前沿领域探索的艰巨性。查阅相关资料，写一篇文章，目的是对学生进行爱国主义教育，树立为中华之崛起而努力学习的远大目标，培养家国情怀。 教学反思与改进 本节课为第五章原子核的第五节课，按照大单元下次单元的划分属于第三小单元。对于抽象的新粒子，要尽量将抽象问题形象化，围观物体宏观化，感受科学探索过程，突出科学精神 学科网（北京）股份有限公司 $$