高中物理新教材量子论初步

高中物理新教材《量子论初步》、《原子核》部分教材分析（浙江省高中物理新教材【第三册】备课会议材料）

一、新旧教材比较

①教学内容的要求分为A和B两个层次，28个知识点中，其中教学要求为B层次的有七条（爱因斯坦光电效应方程B 氢原子的能级结构B 光子的发射和吸收B 原子的核式结构B 原子核的人工转变B 核反应B 爱因斯坦质能方程B），A层次的20条，选学内容1条。教学要求明显提高。

②新旧教学大纲对照，增加了四处教学内容（光子的发射和吸收B

*不确定关系衰变A、半衰期A 放射性的污染和防护A），五处教学内容由选学改为必学内容（爱因斯坦的光电效应方程，核反应堆，可控热核反应，玻尔模型的局限性，用玻尔模型解释氢光谱）。三处教学内容由阅读材料改为必学内容（物质波，氢原子中的电子云，人类对物质结构的认识）。删去了一处内容（光电管及其应用）。

③新教材中出现了6处阅读材料（热辐射和普朗克的量子说，康普顿效应，显微镜的分辨本领，如何确定古木的年代，增殖反应堆）。增强了应用性，以利于加深对所学知识的理解，扩大了学生的视野。

二、教材编写意图

新教材的写法和过去的教材有所不同，它把光的波粒二象性和玻尔的原子结构理论分别从光的本性和原子、原子核这两部分内容中提出，从新整合在一起成为量子论的初步，使之独立成章。这样做的目的是：

①为了在介绍物质结构的同时，更加突出微观粒子的运动规律的教学，增强量子论观点的渗透，从而使学生认识到：量子论的观点是作为现代人认识客观

世界的重要方法。

②量子论初步单独成为一章，有利于与大学物理的教学的接轨，即与《普通物理学》、《量子力学》的学习接轨。

③新教材的编写渗透STS思想，即强调了科学技术与社会实际发展的一致性。如增加了放射性的应用和防护一节内容，并补充了小小“钥匙链”放倒13人的现实材料。同时还注重了学以致用，注重渗透物理学研究发展过程中的方法因素的教育和人文科学的教育。

三、教学难点剖析

由于微观结构和微观粒子的运动规律看不见、摸不着，是无法直接感知，如建立诸如轨道量了化、能量量子化、光与实物的波粒二象性，理解光电效应现象，以及用概率描述粒子运动等新的观念。对学生来说，无法用已有的经典物理的观点去理解，因而对教学造成相当大的困难。一方面要正确的定位教学的层次和难度；物理学家玻尔曾说过：“如果谁在第一次学习量子概念时，一点也不觉得糊涂，那么他就是一点也没有懂。”这部分内容的计算题都不难，应该让学生通过计算进一步体会有关的概念和规律，同时对于这些现象所涉及的数量级，如原子、原子核的大小，波长、能级差等有些感性认识。另一方面应根据学生的认知基本规律，即“从生动的直观，到抽象的思维”这一特点出发，突破教学难点。

①采用实物直观，即充分运用演示实验的教学功能来突破教学难点。例如“光电效应现象”的教学，通过精心设计，多层次的系列光电效应实验方案，合理安排演示流程，尽可能为学生提供一种研究、探索的情景，同时辅以积极的思维活动，不仅使学生较好的掌握了光电效应现象的本质，也使他们受到了一次科学的物理实验方法的熏陶。

②运用模象直观，如运用多媒体（课件、录像、图片）辅助教学手段，以突破教学难点。新教材中的《说明》第七条指出：本书配有教学录像带一盒，介绍教学中或实验室中不易观察的现象和实验过程，以利于教学。同时，教师也可根据教学实际需要，设计制作多媒体课件，如概率波、汤姆生原子模型、卢瑟福原子核式结构、玻尔原子模型、光电效应现象等课件。

③借助语言直观，通过比喻或类比，进一步丰富学生的表象，以突破教学难点。如光的波粒二象性，光既是波又是粒子，无法用实物、课件等展示，可借助比喻或类比。教学中我们常常用瞎子摸象来比喻同一个事物的不同侧面的反映，并培

的概念很难理解，

最终会走出一条路来。正如鲁迅先生所说的：

上本来并没有路，只是走的人多了便成了一条

路”。以此来比喻电子云出现的几率的大小。

四、研究方法渗透

近代物理学的形成、发展的历程中，有不少重大的发现，它既包含着前辈科学家探求真理的无限艰辛，更闪烁着他们非凡的创造性思维的光芒。教学中应该充分揭示蕴含在教材中的科学家的思维过程，使之成为发展学生科学思维能力的源头活水。卢瑟福通过α粒子散射的实验，创立了原子核式结构学说，这是人类第一次正确描绘出了原子内部结构的图景，在科学理论上具有重大的意义，而且在思想方法上，也给后人以极大的启迪，它是一次黑箱实验的成功典范。从此

人们打开了原子微观世界的大门。学生在电学学习中，曾经运用多用电表判断黑箱内的电学元件，是一种用所学的知识探索未知世界的“黑箱分析法”。 其基本模式：

他在介绍他所从事的工作时，曾谈到了黑箱的动物用途：笼子里关着的动物的到底是大象还是猴子呢？只要往笼子里抛进去一支香蕉便可知道，如果有皮抛出的话，肯定是猴子，否则就是大象。为了充分开发、体现这段教学中知识和方法的双重价值，我们在教学中就应把当年科学家“由实验观察入手，进行分析推理，最后构建模型”这样一个科学思维的全过程。充分暴露出来，引导学生沿着前辈科学家的足迹，去体验他们是如何由实验事实出发，一步步登入原子世界的大门。使学生不仅从中获取科学知识，更受到科学思维的熏陶。

（如下图）

结合教学内容，联系实际开展人文素质教育。

①结合近代物理学的形成、发展的历程，这当中包括科学的假说、科学的遗憾、科学的突破、科学的争论、科学的蒙难。但对学生进行科学家的科学精神以及崇高的思想品德教育是十分重要的。

②根据教学内容，如放射性同位素的应用、核能等内容，结合我国在这些领域的巨大成就，开展爱国主义教育。

③渗透STS 思想教育，使学生明确在探索自然界的运动变化规律的同时，应遵循客观规律，使科学技术与社会发展相一致。

教师在近代物理学的初步内容的教学中，应当注意在传授知识的同时，更应侧重于科学研究的方法以及科学观点的教学。使学生通过学习能获取更多认识客观世界的研究方法和全面的、发展的科学观点。对其终身的发展将会起到较大的帮助。