第4章第5节粒子的波动性和量子力学的建立（教学设计）2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019）.docx

第4章第5节粒子的波动性和量子力学的建立（教学设计）2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

科目

授课时间节次

--年—月—日（星期——）第—节

指导教师

授课班级、授课课时

授课题目

（包括教材及章节名称）

第4章第5节粒子的波动性和量子力学的建立（教学设计）2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

教学内容

第4章第5节粒子的波动性和量子力学的建立，选自2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册（人教版2019）。本节课主要内容包括：

1.粒子的波动性：介绍电子的衍射现象，德布罗意波动假说，以及物质波的概念。

2.波函数与薛定谔方程：讲解波函数的物理意义，薛定谔方程的建立及其在量子力学中的应用。

3.测不准原理：阐述海森堡测不准原理，分析其在量子力学中的重要性。

4.量子力学的基本假设：介绍量子态、量子态叠加原理、量子态的概率解释等基本概念。

5.量子力学的发展与意义：简要回顾量子力学的发展历程，讨论其在现代物理学和科技领域的应用价值。

核心素养目标分析

本节课的核心素养目标主要包括：

1.科学探究：通过分析实验现象，引导学生提出假设，运用数学工具解决问题，培养其科学探究能力。

2.科学态度：强调观察、实验和理论推导的重要性，培养学生的批判性思维和客观态度。

3.物理观念：让学生理解波动性和量子力学的基本概念，建立现代物理观念。

4.科学思维：通过波函数和薛定谔方程的学习，提升学生的抽象思维和逻辑推理能力。

5.科学应用：认识量子力学在现代科技中的重要作用，激发学生的创新意识和实践能力。

重点难点及解决办法

重点：

1.粒子的波动性概念及其数学描述。

2.薛定谔方程的理解和应用。

3.测不准原理的内涵及其物理意义。

难点：

1.物质波的概念及其与经典波动现象的区别。

2.薛定谔方程的推导和求解过程。

3.量子态的概率解释及量子力学的基本假设。

解决办法：

1.利用实验现象如电子衍射图样，帮助学生直观理解粒子的波动性，通过类比经典波动现象，引导学生建立物质波的概念。

2.通过动画演示和板书推导，逐步解释薛定谔方程的建立过程，并通过具体实例展示其应用。

3.通过示例和讨论，帮助学生理解测不准原理的实质，并通过计算和实验数据验证其正确性。

4.结合实际物理问题，引导学生使用薛定谔方程进行求解，培养其解决复杂问题的能力。

5.采用案例教学，讲解量子态的概率解释，并通过小组讨论加深对量子力学基本假设的理解。

教学资源准备

1.教材：人教版2019高中物理选择性必修第三册，确保每位学生配备。

2.辅助材料：收集电子衍射现象、薛定谔方程动画演示、测不准原理示意图等视频和图片资源。

3.实验器材：准备双缝干涉实验装置，以及用于演示波粒二象性的相关实验材料。

4.教室布置：划分实验操作区与讨论区，确保学生分组实验与讨论的顺利进行。

教学实施过程

1.课前自主探索

教师活动：

发布预习任务：通过班级微信群发布预习资料，包括电子衍射现象的视频和物质波的相关文档，明确要求学生预习波动性和量子力学的基本概念。

设计预习问题：设计如“如何理解德布罗意波动假说？”和“测不准原理对经典物理学的冲击是什么？”等问题，引导学生深入思考。

监控预习进度：通过在线平台收集学生的预习笔记，监控预习效果。

学生活动：

自主阅读预习资料：学生观看视频，阅读文档，理解粒子的波动性。

思考预习问题：学生针对问题进行思考，记录下自己的理解。

提交预习成果：学生将预习笔记和问题提交至在线平台。

教学方法/手段/资源：

自主学习法：通过预习培养学生独立思考能力。

信息技术手段：利用微信群和在线平台实现资源的共享和进度监控。

作用与目的：

帮助学生提前掌握基础知识，为课堂深入学习做好准备。

2.课中强化技能

教师活动：

导入新课：通过展示电子衍射实验现象，引出粒子的波动性。

讲解知识点：详细讲解波函数和薛定谔方程，结合具体例子进行分析。

组织课堂活动：设计实验模拟和小组讨论，让学生探讨量子力学的基本假设。

解答疑问：对学生在学习过程中提出的问题进行解答。

学生活动：

听讲并思考：学生跟随讲解，思考粒子的波动性和量子力学的基本概念。

参与课堂活动：学生参与实验模拟，通过小组讨论深入理解量子力学的应用。

提问与讨论：学生提出自己的疑问，参与课堂讨论。

教学方法/手段/资源：

讲授法：通过讲解帮助学生理解波函数和薛定谔方程。

实践活动法：通过实验模拟，让学生直观感受量子力学现象。

合作学习法：通过小组讨论，促进学生之间的交流与合作。

作用与目的：

3.课后拓展应用

教师活动：

布置作业：根据课堂学习内容，布置有关波函数和薛定谔方程的作业。

提供拓展资源：提供量