第四章 第5节 粒子的波动性和量子力学的建立2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册同步教学设计（人教版2019 江苏专用）.docx

第四章第5节粒子的波动性和量子力学的建立2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册同步教学设计（人教版2019江苏专用）

主备人

备课成员

教学内容

第四章第5节粒子的波动性和量子力学的建立，2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册同步教学设计（人教版2019江苏专用）。

本节课主要内容包括：

1.德布罗意波动假设：介绍粒子的波动性，引入德布罗意波长公式。

2.海森堡不确定性原理：阐述不确定性原理的内容及其意义。

3.波函数及薛定谔方程：讲解波函数的概念，介绍薛定谔方程及其在量子力学中的应用。

4.量子力学的建立：概述量子力学的发展过程，以及其对现代物理学的影响。

核心素养目标

1.培养学生运用科学思维分析微观粒子波动性的能力，发展学生的物理抽象思维和推理能力。

2.通过对不确定性原理的学习，提升学生对量子力学基本原理的理解，培养科学探究和批判性思维。

3.引导学生通过薛定谔方程的学习，掌握量子力学的基本数学工具，提高学生的数学应用能力。

4.增强学生对物理学发展历史的认识，激发学生的科学兴趣，培养学生的科学态度与责任感。

重点难点及解决办法

重点：

1.理解粒子的波动性和德布罗意波长公式。

2.掌握海森堡不确定性原理及其物理意义。

3.了解波函数的概念和薛定谔方程的应用。

难点：

1.德布罗意波动假设的提出背景及其物理意义。

2.海森堡不确定性原理的数学表达和实际应用。

3.薛定谔方程的推导和解释。

解决办法：

1.利用实验和日常生活中的实例，如电子衍射现象，帮助学生直观理解粒子的波动性，并通过演示实验加深对德布罗意波长公式的认识。

2.通过动画或图示，展示不确定性原理的直观意义，引导学生通过数学推导理解不确定性原理的数学表达式，并通过讨论不确定性原理在现代物理中的应用来加深理解。

3.通过历史背景介绍，让学生了解量子力学的发展过程，结合波函数的图像，解释波函数的物理意义，并通过实例分析薛定谔方程的求解过程，帮助学生掌握其应用。

学具准备

Xxx

课型

新授课

教法学法

讲授法

课时

第一课时

步骤

师生互动设计

二次备课

教学资源

-软硬件资源：投影仪、电脑、物理实验室设备（如电子衍射装置）

-课程平台：学校教学管理系统

-信息化资源：在线物理教学视频、虚拟实验室软件、物理学科教育APP

-教学手段：多媒体课件、板书、小组讨论、实验演示

教学过程设计

一、导入新课（5分钟）

目标：引起学生对粒子波动性和量子力学的兴趣，激发其探索欲望。

过程：

1.开场提问：“你们知道微观粒子除了具有粒子性之外，还具有波动性吗？量子力学是如何解释这一现象的？”

2.展示电子衍射实验的图片或视频片段，让学生初步感受微观粒子的波动性。

3.简短介绍粒子波动性和量子力学的基本概念及其在现代物理学中的重要性，为接下来的学习打下基础。

二、粒子波动性和量子力学基础知识讲解（10分钟）

目标：让学生了解粒子波动性的基本概念、组成部分和原理，以及量子力学的基本框架。

过程：

1.讲解德布罗意波动假设，包括其提出背景和公式。

2.介绍海森堡不确定性原理，通过图示帮助学生理解不确定性原理的物理意义。

3.介绍波函数的定义及其在量子力学中的作用，使用薛定谔方程的图像帮助学生理解其数学形式。

三、量子力学案例分析（20分钟）

目标：通过具体案例，让学生深入了解量子力学的特性和重要性。

过程：

1.分析光电效应案例，解释光子概念和波粒二象性。

2.分析氢原子光谱案例，介绍玻尔的量子理论及其对量子力学的贡献。

3.引导学生思考这些案例对现代物理学的影响，以及量子力学在科技发展中的应用。

四、学生小组讨论（10分钟）

目标：培养学生的合作能力和解决问题的能力。

过程：

1.将学生分成若干小组，每组选择一个与量子力学相关的主题，如量子纠缠、量子计算等。

2.小组内讨论该主题的原理、应用前景以及可能面临的挑战。

3.每组选出一名代表，准备向全班展示讨论成果。

五、课堂展示与点评（15分钟）

目标：锻炼学生的表达能力，同时加深全班对量子力学的认识和理解。

过程：

1.各组代表依次上台展示讨论成果，包括主题的原理、应用前景及挑战。

2.其他学生和教师对展示内容进行提问和点评，促进互动交流。

3.教师总结各组的亮点和不足，并提出进一步的建议和改进方向。

六、课堂小结（5分钟）

目标：回顾本节课的主要内容，强调量子力学的重要性和意义。

过程：

1.简要回顾本节课的学习内容，包括粒子波动性、不确定性原理、波函数和薛定谔方程等。

2.强调量子力学在现代物理学中的核心地位，以及其在科技发展和未来社会中的重要作用。

3.布置课后作业