物理3-5选修模块.

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1 物理3-5选修模块

2 “守恒”和“量子化” 科学思想、科学方法 考试要求 --- I 级要求

3 1.教学内容的微调 2.教学课时的安排 3.教学策略的建议

4 第十六章　动　量 第十六章　动　量

5 第十六章 动 量 动量教学内容的调整 动量守恒定律的应用 反冲运动 5 碰撞 4 动量守恒定律 动量守恒定律应用二 3 动量定理
第十六章　动　量 动量教学内容的调整 动量守恒定律的应用 反冲运动 5 碰撞 4 动量守恒定律 动量守恒定律应用二 3 动量定理 动量守恒定律应用一 2 动量与冲量 探究碰撞中的不变量 1 第十六章 　　动　量 6 用动量概念表示牛顿第二定律 反冲运动

6 最后告诉学生：动量守恒定律的适用范围更广
第十六章　动　量 过去的思路 冲量和动量的概念 ↓ 由牛顿第二定律导出动量定理 由动量定理导出动量守恒定律 最后告诉学生：动量守恒定律的适用范围更广

7 出发点――“守恒”的重要性，而非牛顿定律
第十六章　动　量 现在的思路： 出发点――“守恒”的重要性，而非牛顿定律 寻找碰撞中的不变量 ↓ 碰撞中两个物体的m1v1 + m2v2可能是不变的 定义动量

8 第十六章 动 量 经过几代物理学家的探索与争论……共识 ――动量守恒定律 ↓ 动量守恒定律与牛顿定律的关系，动量定理 （物理规律的自恰）
第十六章　动　量 经过几代物理学家的探索与争论……共识 ――动量守恒定律 ↓ 动量守恒定律与牛顿定律的关系，动量定理 （物理规律的自恰） 动量守恒定律的普适性

9 第十六章 动 量 思路与过去相比有很大的不同―― （1）动量守恒定律不是一两个人做一两个实验或进行一两篇数学推导而得来的是科学家们的“共识”
第十六章　动　量 思路与过去相比有很大的不同―― （1）动量守恒定律不是一两个人做一两个实验或进行一两篇数学推导而得来的是科学家们的“共识” （2）强调物理学中“守恒”的思想 （3）比较牛顿定律与动量守恒定律处理　　问题的角度不同。

10 第十一章 动量 7 1 教学课时的安排 2 3 4 5 有条件的可增加1～2节习题课 实验：探究碰撞中的不变量 动量守恒定律（一）
动量守恒定律（二） 4 碰撞 5 反冲运动 火箭 用动量概念表示牛顿第二定律 有条件的可增加1～2节习题课

11 1、通过实验，了解碰撞是常见的现象，从宏观到微观，强化学生参与探究
第十六章　动　量 教学策略建议 1、通过实验，了解碰撞是常见的现象，从宏观到微观，强化学生参与探究 2、注意新教材的顺序，强调动量守恒定律，与教材编写的意图一致 3、可将能量守恒定律的教学处理与动量守恒定律相比较

12 第十六章 动 量 4、对碰撞问题的研究，加强讨论，不要求记结论，对非对心碰撞，只作了解，不作定量的计算
第十六章　动　量 4、对碰撞问题的研究，加强讨论，不要求记结论，对非对心碰撞，只作了解，不作定量的计算 5、对反冲运动的教学，注意实际应用的讨论，不作过量的计算。 6、第六节的标题是“用……表示牛顿第二定律”而不是“动量定理”，表示编者“抬高”了什么，“降低”了什么，再次反映与过去思路的差异

13 第十六章 动 量 第1节 实验：探究碰撞中的不变量 描述思路： ……质量并不描述物体的运动状态， 不是我们追寻的“不变量”。
第十六章　动　量 第1节 实验：探究碰撞中的不变量 描述思路： ……质量并不描述物体的运动状态， 不是我们追寻的“不变量”。 速度在碰撞前后是变化的… 物体的质量与它的速度的乘积也在变化… 引导学生思考：什么量可能是不变的呢？

14 第十六章 动 量 我们寻找的不变量必须在各种碰撞的情况下 都不改变，这样才符合要求。 要保证碰撞是一维的，即保证两个物体
第十六章　动　量 我们寻找的不变量必须在各种碰撞的情况下 都不改变，这样才符合要求。 要保证碰撞是一维的，即保证两个物体 在碰撞之前沿直线运动，碰撞之后还沿 同一直线运动…… 质量可以用天平测量…… 怎样测量物体的速度。

15 第十六章 动 量 通过这个实验，你是否找到了碰撞前后的“不变量”？ 即使找到了，它也仍然带有猜想和假设的性质，但你
第十六章　动　量 通过这个实验，你是否找到了碰撞前后的“不变量”？ 即使找到了，它也仍然带有猜想和假设的性质，但你 对自己的猜想与假设会增加几分把握。只有根据实验 结果推导出的许许多多新结论都与事实一致时，它才 能成为一条定律。尽管如此，本节实验还是很有意义的， 它让我们再一次体验了探究自然规律的过程。

16 第十六章 动 量 第2节 动量守恒定律（一） 动量守恒定律不是一两个人做一两个实验 或进行一两篇数学推导而得来的。
第十六章　动　量 第2节 动量守恒定律（一） 动量守恒定律不是一两个人做一两个实验 或进行一两篇数学推导而得来的。 能量守恒定律的教学处理与此相似。

17 \其他内容，包括课文、例题，都与现行教材相同。
第十六章　动　量 第3节 动量守恒定律（二） 用牛顿第二定律分析两个小球的碰撞， 结果与动量守恒定律相同。（现行教材 用的是动量定理，实质相同） \其他内容，包括课文、例题，都与现行教材相同。

18 第十六章 动 量 第4节 碰撞 不要把这节当做新的知识点，应该把它看 成动量守恒定律和机械能守恒定律的习题课。
第十六章　动　量 第4节 碰撞 不要把这节当做新的知识点，应该把它看 成动量守恒定律和机械能守恒定律的习题课。 P16几种碰撞的结论不要求记忆。 对心碰撞和非对心碰撞情景定性的解释 对 粒子散射实验作简单的说明

19 第十六章 动 量 在本章第一节开始的演示中，一个钢球 与另一个静止的钢球相碰，如果两个钢 球的质量相等，第一个钢球停止运动，
第十六章　动　量 在本章第一节开始的演示中，一个钢球 与另一个静止的钢球相碰，如果两个钢 球的质量相等，第一个钢球停止运动， 第二个钢球能摆到同样的高度，说明 这个碰撞过程中没有能量损失，碰撞过程能量守恒。 碰撞过程中能量总要守恒吗？可通过下面一个 例子来说明。

20 第十六章 动 量 如图，两个物体的质量都是m，碰撞以前
第十六章　动　量 如图，两个物体的质量都是m，碰撞以前 一个物体静止，另一个以速度v向它撞去。碰撞以后两个物体粘在一起，成为一个质量为2m的物体，以速度v/继续前进。 这个碰撞过程中能量（总动能）守恒吗？

21 第十六章　动　量 碰撞的结果的多样性 除了满足动量守恒外 还有机械能损失的范围问题

22 第十六章　动　量 第5节 反冲运动 火箭 为火箭的半定量讨论做铺垫――改变学习方式

23 第十六章 动 量 火箭原来的动量为零，喷气后火箭与燃气的总 动量仍然应该是零，即 mΔv +Δm u = 0 解出
第十六章　动　量 火箭原来的动量为零，喷气后火箭与燃气的总 动量仍然应该是零，即 mΔv +Δm u = 0 解出 这里的Δv的物理意义是什么？ 不仿引导学生自己动手做些利用反冲 运动原理工作的小制作，提高学习兴趣

24 第十六章 动 量 第6节 用动量概念表示牛顿第二定律 物体动量的变化率等于它所受的力。 F＝ 计算时的用处不大，可认为是动量定理的表示。
第十六章　动　量 第6节 用动量概念表示牛顿第二定律 物体动量的变化率等于它所受的力。 F＝ F＝ 计算时的用处不大，可认为是动量定理的表示。 对用动量定理解题，不应做过高的要求 要充分体现本章的“守恒”的主题

25 第十七章　波粒二象性 第十七章　波粒二象性 教学内容没有多大的变化

26 第十七章 波粒二象性 2.教学课时的安排 第十七章 波粒二象性 1 7 2 科学的转折 光的粒子性 3 4 5 问题解决
第十七章　波粒二象性 2.教学课时的安排 第十七章　波粒二象性 1 物理学的新纪元　能量量子化 7 2 　科学的转折　光的粒子性 3 崭新的一页：粒子的波动性 4 概率波 5 不确定性关系 问题解决

27 “量子化”的概念是这节的重点，可以通过通俗的事例说明。
第十七章　波粒二象性 第一节　物理学的新纪元　能量量子化 “量子化”的概念是这节的重点，可以通过通俗的事例说明。

28 第十七章 波粒二象性 黑体辐射 ↓ 经典电磁学 矛盾 普朗克假设 推理（数学） 验证
第十七章　波粒二象性 黑体辐射 ↓ 经典电磁学 矛盾 普朗克假设 推理（数学） 验证 黑体辐射的规律

29 重新指出光的粒子性（标题中“转折”的含义）
第十七章　波粒二象性 第二节　科学的转折　光的粒子性 历史上，关于光的本性有两种学说 ↓ 干涉衍射现象证明了波动说 麦克斯韦理论使波动说近乎完美 波动说无法解释光电效应 重新指出光的粒子性（标题中“转折”的含义）

30 第十七章　波粒二象性 光的效应的定量研究

31 第十七章　波粒二象性 光电效应的定量研究 饱和电流~光强的关系 遏止电压~频率关系 存在截止频率 瞬时性 光的电磁理论的困难 不应存在截止频率 遏止电压应与光强有关 光弱时电子逸出应需很长时间

32 第十七章　波粒二象性 光电效应的定量研究 爱因斯坦光电效应方程的理论解释 密立根的精密测量直接证实这个方程

33 第十七章　波粒二象性 光的效应的定量研究

34 第十七章　波粒二象性 康普顿效应 假设 光子不仅具有能量，而且具有动量；用动量守恒、能量守恒完美地解释了康普顿效应。 能量：E = h · ν 动量：p = h / λ

35 波长很短，障碍物（孔隙）应该很小，一般物体不行
第十七章　波粒二象性 第3节 崭新的一页：粒子的波动性 物质波的实验验证 粒子束是一种波，应该产生衍射 ↓ 波长很短，障碍物（孔隙）应该很小，一般物体不行 此前已经了解了晶体的结构（用伦琴射线） 1927年得出了电子衍射图样

36 第十七章　波粒二象性 康普顿效应 第3节 崭新的一页：粒子的波动性 物质波的实验验证 物质波的实验验证

37 双缝干涉条纹的解释：波―强度不同；粒子―数目不同
第十七章　波粒二象性 第4节 概率波 为什么说光波是概率波？思路： 双缝干涉条纹的解释：波―强度不同；粒子―数目不同 ↓ 是否不同粒子之间相互作用表现为波动性？ 用极弱的光照，也表现出波动性 单个粒子不一定沿直线“运动”？ 不确定性关系

38 第十七章 波粒二象性 第4节 概率波 为什么说光波是概率波？思路：
第十七章　波粒二象性 第4节 概率波 为什么说光波是概率波？思路： 对于个别的量子事件， 甚至原则上就是不可预言的： “大自然自己也不知道她下一 步要做什么。” 粒子不一定出现在A1、A2的位置

39 中央亮条的宽度决定了粒子动量的不确定范围
第十七章　波粒二象性 第5节 不确定性关系 粒子束会发生衍射 → 粒子的位置和动量不能同时确定 狭缝的宽度决定了粒子位置的不确定范围 中央亮条的宽度决定了粒子动量的不确定范围

40 第十八章　原子结构 第十八章　原子结构

41 旧教材对结果比较看重，对人们发现和认识自然的过程重视不够； 而新教材更强调原子结构发现的历史和科学研究的方法。
第十八章　原子结构 方法上讲： 旧教材对结果比较看重，对人们发现和认识自然的过程重视不够； 而新教材更强调原子结构发现的历史和科学研究的方法。 如：新教材把原子结构的内容单独作为一章，是为了突出人类是怎样逐步深入地认识原子结构的。通过粒子散射实验，突出了在微观领域的研究中，粒子散射实验方法的重要性。教学内容没有多大的变化

42 旧教材所关心的是α粒子散射实验为什么能得出原子的核式结构模型这一结果的，看重的是结论。
第十八章 原子结构 旧教材所关心的是α粒子散射实验为什么能得出原子的核式结构模型这一结果的，看重的是结论。 而新教材同样也关心α粒子散射实验为什么能得出原子的核式结构模型这一结果，但同样更关心科学家是怎样进行α粒子散射实验的？甚至为什么用这样的实验仪器装置？也就是说，新教材更关心α粒子散射实验结果的得出过程及其在这一过程中所体现出来的科学思想和科学方法。这实际上就是提供了一个信息，要求在复习过程中不仅要关注结果，解决实际问题，更要关注如何利用这些思想和方法创造性地解决问题。

43 第十八章 原子结构 对阴极射线的研究 本章思路 电子的发现 问题 －－原子的结构是怎样的？ α粒子散射实验 原子核式结构模型 问题： 氢原子光谱 玻尔原子模型

44 第十八章 原子结构 课时安排 第十八章 原子结构 1 电子的发现 ６ 2 原子的核式结构模型 3 氢原子光谱 １ 4 玻尔的原子模型 ２ 5

45 第十八章 原子结构 第1节 电子的发现 连在电源负极上的某些金属在强电场（高电压）、高温、 紫外线的作用会发出一种射线，这种射线叫做阴极射线
第十八章 原子结构 第1节 电子的发现 连在电源负极上的某些金属在强电场（高电压）、高温、 紫外线的作用会发出一种射线，这种射线叫做阴极射线 ↓ 关于阴极射线的两种观点：电磁波～粒子流？ J. J. 汤姆孙测量阴极射线的比荷

46 阴极射线粒子的电荷与质子相当（负电）质量比质子小得多
第十八章 原子结构 阴极射线由带电粒子组成 但粒子或者质量非常小，或者电荷量非常大 ↓ 汤姆孙又直接测量了阴极射线粒子的电荷量 阴极射线粒子的电荷与质子相当（负电）质量比质子小得多 发现电子

47 第十八章 原子结构 汤姆孙又直接测带电粒子的电荷 量与其质量之比——比荷 复习带电粒子在电磁场中的运动， 体验 科学探究 中的分析与论证。

48 第十八章 原子结构 第2节 原子的核式结构模型 弄清实验的设计思想 α粒子穿过金箔后无大角角度偏转 枣糕模型 α粒子穿过金箔后发现有大角角度偏转 实验检验 解释实验现象 建立新的理论—核式结构

49 第十八章 原子结构 解释清楚几个问题 为什么实验中用到金箔 实验中电子对实验结果有无影响 按照汤姆孙的原子模型分析： 粒子穿 过金箔，受到电荷的作用力后，沿哪些方向 前进的可能性较大，最不可能沿哪些方向前进。 原子核的电荷与尺度

50 第十八章 原子结构 第3节 氢原子光谱

51 第十八章 原子结构 标度管 三棱镜 平行光管 观察管 分光镜

52 分光镜原理分析 标度管

53 ｛ ｛ 各种光谱的特点及成因： 光 谱 第十八章 原子结构 定义：由发光体直接产生的光谱 发射光谱
第十八章 原子结构 各种光谱的特点及成因： 定义：由发光体直接产生的光谱 发射光谱 产生条件：炽热的固体、液体和高压气体发 光形成的 ｛ 连续光谱 光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有 光 谱 产生条件：稀薄气体发光形成的光谱 ｛ 线状光谱 （原子光谱） 光谱形式：一些不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱） 定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱 吸收光谱 产生条件：炽热物体发出的白光通过温度较低的气体后，再色散形成的 光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一些暗线（与特征谱线相对应）

54 第十八章 原子结构 卢瑟福模型的困难 卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。 暗线的形成

55 第十八章 原子结构 原子光谱是线状谱 原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾 核外电子绕核运动 辐射电磁波 电子轨道半径连续变小
第十八章 原子结构 原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾 核外电子绕核运动 辐射电磁波 电子轨道半径连续变小 原子不稳定 辐射电磁波频率连续变化 事实上：原子是稳定的 原子光谱是线状谱

56 第十八章 原子结构 公式出现的目的： 数学作为描述现象的工具的力量－－展示 与后面 相对应－－审美体验 不要背诵

57 玻尔模型的局限性：定量解释只适用于氢原子。
第十八章 原子结构 第4节 玻尔的原子模型 学生要分清若干名词： 量子化、能级、定态、基态、激发态、跃迁 玻尔模型的局限性：定量解释只适用于氢原子。 也可指导学生用玻尔模型推导巴尔末公式，同时也验证了玻尔理论的正确性。

58 第十八章 原子结构 弗兰克－赫兹实验 ――可讲也可以略去

59 第十八章 原子结构 “量子物理学的建立可以认为是物理学研究工作 方式上的转折点”。 量子理论的出现还源于对黑体辐射和光电效 应等问题的研究……冶金对高温测量技术的需 求推动了对热辐射的研究……为量子论的建立 奠定了基础。 量子力学为人类找到了一种实际上“取之不尽， 用之不竭”的新能源——核能……解释了材料 的微观性质……后来发展为集成电路……可以说， 没有量子力学就没有……我们今天的信息时代。

60 第十九章 原子核 第十九章 原子核

61 第十九章 原子核 新旧内容变化不大

62 第十九章 原子核 1 8 2 3 0.5 4 5 1.5 6 7 原子核的组成 放射性元素的衰变 探测射线的方法 放射性的应用与防护
第十九章 原子核 1 原子核的组成 8 2 放射性元素的衰变 3 探测射线的方法 0.5 4 放射性的应用与防护 5 核力与结合能 1.5 6 重核的裂变 7 核聚变 练习

63 第十九章 原子核 第1节 原子核的组成 1、有什么事实和理由可以说明放射性元素放 出的射线来自原子核的内部？ 天然放射现象的发现对物质微观结构的研究有 什么意义？…… 4. 当我们发现了质子，并在很多原子核中打出了 质子以后，有什么理由可以认定原子核中一定还 存在着另外不同种类的粒子？ 要体现教学中科学探究的精神

64 第十九章 原子核 第2节 放射性元素的衰变 明确提出衰变时电荷数守恒和质量数守恒的规律 在α衰变中，新核的质量数与原来的核的 质量数有什么关系？ 在β衰变中，质量数、核电荷数有什么变化规律？ 核反应方程式的配平规律

65 明确提出衰变时电荷数守恒和质量数守恒的规律
在α衰变中，新核的质量数与原来的核的 质量数有什么关系？ 在β衰变中，质量数、核电荷数有什么变化规律？ 半衰期 要求能定量地解决问题

66 第十九章 原子核 第3节 探测射线的方法 整节都是一般性了解的要求 用传感器测量放射性 图19.3-5安放G-M管的盒子
第十九章 原子核 第3节 探测射线的方法 整节都是一般性了解的要求 用传感器测量放射性 图19.3-5安放G-M管的盒子 图19.3-6过去16 min内每分种辐射次数的直方图

67 掌握两个守恒即可，不必记忆具体的核反应方程
第十九章 原子核 第4节 放射性的应用与防护 原子核在其他粒子的轰击下产生新 原子核的过程，称为核反应。有的书把放射现象 也称为核反应，不必拘泥。 再次强调“质量数守恒，电荷数守恒” 掌握两个守恒即可，不必记忆具体的核反应方程 （还受其他条件限制）。

68 第十九章 原子核 第5节 核力与结合能 一个质子与一个中子结合在一 起是氢的一种同位素――氘。 两对质子－中子相结合就是氦，
第十九章 原子核 第5节 核力与结合能 一个质子与一个中子结合在一 起是氢的一种同位素――氘。 两对质子－中子相结合就是氦， 8对质子－中子的结合是氧。 这些都是自然界中存在的原子核。 这样质子数与中子数相等的结构， 能够形成很大的原子核吗？ 图19.5-2稳定核的质子数与中子数的关系

69 第十九章 原子核 自然界中较轻的原子核，质子数与中子数大致相等，但对于较重的原子核，中子数大于质子数，越重的元素，两者相差越多。

70 第十九章 原子核 结合能并不是由于核子结合成原子核而具有的能量， 而是为把核子分开而需要的能量。 结合能 比结合能 质量亏损 核能

71 研究表明：原子核的质量虽然随着原子序数的增大而增大，但是二者之间并不成正比关系，其核子的平均质量与原子序数有如图的关系：

72 第6节 重核的裂变 核问题 核能的利用 核弹 核裂变规律 爆炸产生的危害 核发电

73 第7节 核聚变 知道可控核聚变的主要困难 可介绍我国目前对核聚变研究情况

74 谢谢！