高中物理“原子结构与原子核”教学与研究

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1、.专题讲座高中物理“原子结构与原子核”教学研究范鸿飞（首师大附中，中学一级教师）第一部分对该主题内容的深层次理解一、该主题内容的知识结构1.原子结构部分对于该部分内容而言，教材大致是以人们探索原子结构的历史进程为序，先后介绍了三个具有代表性的原子结构模型以及建立模型的实验与理论依据。在这里，新教材突出了理论与实践相互检验，物理模型不断修改完善，向着事物的本真不断逼近的科学探索的过程。2.原子核部分...该部分内容主要围绕两个问题展开，一是探索原子核的组成，二是原子核反应以及反应过程中的能量转化。围绕这两个问题，教材介绍了天然放射

2、现象的发现、原子核的天然衰变、放射性同位素、核能及利用、探测射线的方法以及粒子与宇宙等内容。二、在学科知识体系中的地位和关系原子物理学研究的是原子的结构和性质及其相关内容，是关于物质微观结构的一门科学。它是人类深入认识物质结构及宇宙起源与演化的开始。原子物理学是近现代物理学的重要组成部分，也是一门基础学科。它的发展使我们能够解释很多新问题，获得新知识，影响到物理学的全部领域。同时，它与化学、天文学、矿物冶金学、生物学等众多其他学科有着密切的联系。  原子物理学的一些基本研究方法也同样可以适用在其他生产和科学研究领域中。本单元是高

3、中物理学科中的最后部分。之前学生在对《波粒二象性》一章的学习中，已经初步认识了微观物质世界的物理法则，这为学生学习原子物理学部分做好了知识和规律上的准备。本主题分为两部分。首先从认识原子的组成及结构开始，建立原子结构的微观图景，然后再进一步认识原子核的组成及变化规律，介绍与核变化有关的知识等。该单元涉及的内容较为浅显，主要以识别和记忆为主。作为现代人，了解一些相关知识是必要的，也为学生未来的专业深造做好了铺垫。三、从三个维度深入认识和把握学科内容1.从知识维度（1）概念方面发现电子的过程及意义、原子的组成及原子的结构模型（“枣糕

4、”模型、核式结构模型、量子化模型），理解各个模型建立过程的实验依据及其成功与局限。天然放射现象及意义、原子核的组成、放射性同位素、核子、核力、结合能、比结合能、质量亏损、放射性的应用与防护等。（2）规律方面...氢原子光谱谱线（巴耳末公式）、波尔的原子理论假设（跃迁规律）、原子核衰变规律（质量数和电荷数守恒）、爱因斯坦质能方程、核裂变与核聚变反应及条件等。2.从过程与方法维度（1）了解在建立原子模型和认识原子核内部结构过程中的主要实验，体会依据对宏观实验现象观测，推断物质微观结构的方法。（2）了解原子模型的建立、修改和完善的过程

5、，进一步体会建立物理模型的方法。渗透物理学学科思想，体会在物理学（科学）研究中理论与实践之间的关系。（3）了解电子的发现与测定过程及对射线的研究，体会利用电磁场分析测定微观粒子性质的方法。3.从情感态度与价值观维度（1）通过了解原子模型的建立过程，树立辩证的唯物主义世界观和科学观。任何科学或真理均有其历史局限性，都会受到各种相关因素与条件的制约。科学没有绝对，“绝对”不是科学。科学总是在不断地“肯定”、“否定”、“再肯定”中前行的，科学发展的动力即源于此，是螺旋式上升过程。科学是“发展中的科学”。（2）通过学习波尔的氢原子模型和

6、氢原子光谱实验事实的对应关系，体会物理模型的每一次演化都意味着新模型具有了更广泛的适应性，更简洁的形式，同时也更加具有科学的美。（3）了解原子物理学发展史，使学生体会科学的每一次进步，都需要忘我的付出、创造性的思维以及突破前人旧有观念束缚的勇气，从而树立科学精神，提高综合素养。第二部分该主题内容的教学策略一、教学重点与难点1.教学重点：  α粒子散射实验及卢瑟福的核式结构模型 ... 波尔的原子模型假设及跃迁规律。 原子结构模型的提出与建立过程及通过观测实验现象进行科学推理的方法。  原子核的组成、原子核衰变规律及射线的性质。 

7、通过核反应过程中的质量亏损，利用质能方程计算核能。2.教学难点： 波尔的原子模型及跃迁规律。 对结合能、比结合能物理意义的理解。二、教学指导意见1.将陌生抽象的事物形象化对学生而言，微观世界的图景是陌生的，相关知识是贫乏的。同时，中学一般难以具备相关实验的条件。这些都为本章教学增加了难度。为此，教师应尽可能地利用照片、图解、课件、动画等现代化多媒体手段将物理景象展现出来，将实验装置和过程复现出来，甚至将物理规律的内涵表达出来，让学生能够“亲眼所见”。2.简要了解相关的物理学史了解原子物理学的建立过程和历史背景，有利于学生对理论的

8、形成过程有较为全面、连续的认识。介绍学史，不仅是为了使学生有一个全面的认识，更重要的是其中渗透着重要、鲜活的研究方法。不要将学史当作历史常识（或事件）来学习，应将学史看作是重要的学习内容（历史线索、理论线索、方法线索）。这就要求教师对这段时期的物理学史有概括性的