(教学设计)第4章 5 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(人教版2019)

(教学设计)第4章5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(人教版2019)主备人备课成员课程基本信息1.课程名称：高中物理选择性必修第三册——粒子的波动性和量子力学的建立

2.教学年级和班级：高三年级物理班

3.授课时间：2023年11月3日

4.教学时数：2课时（90分钟）

二、教学内容和目标

1.教学内容：

（1）物质波的概念和性质

（2）双缝干涉实验和波粒二象性

（3）量子力学的建立和发展

2.教学目标：

（1）使学生了解物质波的概念，理解其与粒子性质的关系

（2）通过双缝干涉实验，让学生体验波粒二象性的现象

（3）掌握量子力学的基本原理和发展历程

三、教学方法和手段

1.教学方法：

（1）讲授法：讲解物质波的概念、性质和波粒二象性

（2）实验法：进行双缝干涉实验，观察波粒二象性现象

（3）讨论法：引导学生讨论量子力学的建立和发展过程

2.教学手段：

（1）多媒体课件：展示物质波、双缝干涉实验的图像和数据

（2）实验器材：双缝干涉装置

（3）教材和参考书：提供相关知识点的资料和习题

四、教学过程和安排

1.第一课时

（1）导入：回顾波动性和粒子性的基本概念

（2）讲解物质波的概念和性质

（3）进行双缝干涉实验，观察波粒二象性现象

（4）总结实验结果，引导学生理解波粒二象性的含义

（5）布置作业：相关习题和思考题

2.第二课时

（1）复习上节课的内容，检查作业

（2）讲解量子力学的建立和发展过程

（3）通过实例分析，使学生掌握量子力学的基本原理

（4）进行课堂讨论，让学生提出问题和观点，进行互动交流

（5）总结本节课的内容，布置课后作业

五、教学评价

1.课堂表现：观察学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的积极性

2.作业完成情况：检查学生作业的完成质量和理解程度

3.课堂讨论：评价学生在讨论中的表现，包括观点的提出和交流能力

4.课后反馈：收集学生对课程内容的反馈意见，进行教学反思和调整核心素养目标分析本节课的核心素养目标主要包括科学探究、科学思维和科学态度。通过讲解物质波的概念和性质，双缝干涉实验的观察，以及量子力学的建立和发展，使学生能够在探究过程中体验科学方法，培养科学思维，同时树立正确的科学态度。具体目标如下：

1.科学探究：通过双缝干涉实验，培养学生观察现象、提出问题、分析问题和解决问题的能力，使其掌握科学探究的基本方法。

2.科学思维：引导学生运用逻辑思维、批判性思维和创新思维探讨物质波和波粒二象性的关系，培养学生的科学思维能力。

3.科学态度：培养学生对物理实验的兴趣，使其在探究过程中能够积极主动地参与，养成良好的科学态度和合作精神。

4.科学知识与技能：使学生掌握物质波的概念和性质，理解波粒二象性的现象，了解量子力学的建立和发展过程，提高学生的物理知识水平和技能。学习者分析1.学生已经掌握了哪些相关知识：

学生在之前的物理课程中已经学习了波动性和粒子性的基本概念，对干涉、衍射等波动现象有一定的了解。他们还掌握了基本的实验操作技能，能够进行观察和分析实验现象。

2.学生的学习兴趣、能力和学习风格：

学生对于探索微观世界的物理现象通常感到好奇，对实验和实践环节较为感兴趣。在学习能力方面，学生具备一定的逻辑思维和分析问题的能力，能够理解和掌握较为复杂的物理概念。在学习风格上，他们习惯于通过实验和实际操作来加深对知识的理解。

3.学生可能遇到的困难和挑战：

在学习物质波的概念时，学生可能会对波粒二象性这一抽象概念难以理解，难以接受波和粒子的双重性质。在双缝干涉实验的观察中，学生可能对于实验结果的解释和分析存在困难，难以将实验现象与量子力学的理论联系起来。此外，量子力学的建立和发展过程中涉及到的抽象理论和概念可能会对学生的理解造成挑战。学具准备Xxx课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学方法与策略1.教学方法：

结合学生的兴趣和能力，本节课将采用讲授法、实验法和讨论法进行教学。通过讲授法，为学生提供物质波和量子力学的理论知识；实验法则通过双缝干涉实验，让学生直观体验波粒二象性；讨论法则用于引导学生深入探讨量子力学的建立和发展过程。

2.教学活动设计：

为了促进学生参与和互动，将设计以下教学活动：

-角色扮演：学生分组扮演科学家，介绍量子力学的建立过程中的关键人物和贡献；

-实验操作：学生分组进行双缝干涉实验，观察和记录实验现象，分析波粒二象性；

-小组讨论：学生分组讨论物质波概念的理解，以及量子力学对传统物理观念的颠覆。

3.教学媒体使用：

为了提高教学效果，将使用多媒体课件展示物质波、双缝干涉实验的图像和数据。同时，利用实验器材进行实地操作，让学生更加直观地理解波粒二象性。通过这种方式，旨在激发学生的学习兴趣，提高他们对物理现象的认识和理解。教学过程设计1.导入环节（5分钟）

情境创设：通过播放一段关于双缝干涉实验的视频，引导学生关注微观世界的物理现象。

问题提出：观看视频后，向学生提出问题：“你们认为，物质是否具有波动性？”

学生回答：让学生发表自己的观点，引导学生思考并回忆已学的波动性知识。

2.讲授新课（15分钟）

物质波的概念：为学生讲解物质波的定义、性质及其与粒子性质的关系。

双缝干涉实验：讲解双缝干涉实验的原理，引导学生理解波粒二象性的现象。

量子力学的建立：介绍量子力学的发展过程，使学生了解量子力学对传统物理观念的颠覆。

3.师生互动环节（10分钟）

实验操作：组织学生进行双缝干涉实验，观察和记录实验现象。

问题讨论：引导学生探讨实验结果与物质波概念的联系，分析波粒二象性的含义。

学生提问：鼓励学生提出问题，共同探讨量子力学的相关知识点。

4.巩固练习（5分钟）

练习题：为学生布置有关物质波和波粒二象性的练习题，巩固所学知识。

讨论交流：组织学生进行小组讨论，分享解题心得，提高解决问题的能力。

5.课堂小结（5分钟）

本节课的主要内容：回顾本节课所学的内容，加深学生对物质波、波粒二象性和量子力学的理解。

作业布置：布置一道有关量子力学的思考题，激发学生的学习兴趣。

6.课后反思（5分钟）

教学效果评估：评估学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的积极性，了解学生对知识点的掌握情况。

教学方法调整：根据学生的反馈，对教学方法进行调整，以提高教学效果。

总计用时：40分钟

教学过程中，注重引导学生主动参与、积极思考，通过实验、讨论等方式巩固学生对新知识的理解和掌握。同时，关注学生的个体差异，鼓励学生提出问题，培养学生的科学探究能力和创新思维。拓展与延伸1.拓展阅读材料：

-《量子物理史话》：作者为美国物理学家费曼，该书详细介绍了量子力学的发展历程，适合学生深入了解量子物理的背景知识。

-《物质波与量子力学》：作者为法国物理学家德布罗意，该书深入探讨了物质波的概念及其在量子力学中的应用，有助于学生深化对物质波的理解。

-《双缝干涉实验的原理与应用》：介绍双缝干涉实验的基本原理及其在科学研究中的应用，帮助学生了解实验在科学研究中的重要性。

2.课后自主学习和探究：

-让学生利用课后时间阅读拓展阅读材料，加深对量子力学和物质波的理解。

-鼓励学生进行实验探究，如尝试设计其他干涉实验，观察和分析实验现象，培养学生的实验操作能力和科学探究精神。

-引导学生进行思考和讨论，如探讨物质波在现实生活中的应用，以及量子力学对现代科学技术的影响。

-布置课后作业：让学生结合拓展阅读材料和课堂所学，撰写一篇关于量子力学和物质波的小论文，提高学生的写作能力和表达能力。课后作业为了巩固本节课所学的知识，提高学生的理解和应用能力，布置以下课后作业：

1.阅读拓展阅读材料，了解量子力学的发展历程，并在课堂上分享你的收获。

2.结合物质波的概念，分析现实生活中是否存在物质波的现象，并撰写一篇短文，阐述你的观点。

3.设计一个简单的双缝干涉实验，观察和记录实验现象，分析波粒二象性的含义。

4.选取一个与量子力学相关的话题，进行深入研究，并在课堂上进行分享。

5.根据本节课所学，回答以下问题：

（1）物质波的概念是什么？它与粒子的性质有何关系？

（2）双缝干涉实验如何揭示了波粒二象性？

（3）量子力学是如何建立起来的？它对传统物理观念有何影响？板书设计1.目的明确：板书设计应紧扣本节课的教学内容，突出物质波、双缝干涉实验和量子力学的重点知识点。

2.结构清晰：板书应按照教学流程进行设计，使得学生能够直观地了解本节课的教学结构和内容安排。

3.简洁明了：板书内容应简洁明了，突出重点，准确精炼，概括性强，便于学生理解和记忆。

4.艺术性和趣味性：板书设计应具有一定的艺术性和趣味性，以激发学生的学习兴趣和主动性。

示例板书设计：

物质波

-概念：物质具有波动性

-性质：与粒子性质有关

双缝干涉实验

-原理：波动性实验

-现象：波粒二象性

量子力学

-建立：发展历程

-影响：传统物理观念教学反思与总结首先，在导入环节，我通过播放双缝干涉实验的视频，成功吸引了学生的注意力，并激发了他们对物质波现象的好奇心。然而，在提问环节，我发现部分学生对波动性和粒子性的概念混淆不清，需要在今后的教学中进一步强调两者的区别和联系。

其次，在讲授新课时，我详细讲解了物质波的概念、双缝干涉实验的原理以及量子力学的建立过程。通过多媒体课件的展示，学生对物质波和波粒二象性有了更直观的认识。但同时，我也注意到部分学生在理解波粒二象性时存在困难，可能需要通过更多的实例和实验来帮助他们加深理解。

再次，在师生互动环节，我组织学生进行了实验操作和小组讨论，以促进他们的参与和互动。然而，在讨论过程中，我发现部分学生对量子力学的复杂概念感到困惑，需要我在今后的教学中更加关注学生的个体差异，提供更多帮助和支持。

最后，在课后作业中，我布置了一些与课堂内容相关的练习题，以巩固学生的学习成果。但从学生的完成情况来看，部分学生对物质波和量子力学的基本概念掌握不够牢固，需要在今后的教学中加强基础知识的教学和练习。

1.在讲解复杂概念时，多用实例和实验来帮助学生理解，避免单纯的理论讲解。

2.关注学生的个体差异，提供更多针对性的帮助和支持，提高他们的学习效果。

3.在课堂讨论中，鼓励学生发表自己的观点，培养他们的批判性思维和创新能力。

4.加强基础知识的教学和练习，确保学生对物质波和量子力学的基本概念有扎实的掌握。课堂通过提问、观察、测试等方式，了解学生的学习情况，及时发现问题并进行解决。在课堂上，我会关注学生的参与程度，鼓励他们积极提问和发表自己的观点。对于在讨论中表现积极的学生，我会给予表扬和鼓励，以激发他们的学习兴趣。同时，我会及时解答学生的疑问，帮助他们解决学习中的困难。

在实验操作环节，我会观察学生的操作过程，确保他们正确理解和运用实验原理。对于操作不规范或出现错误的学生，我会及时指出并给予指导，帮助他们纠正错误，确保实验的准确性。

在课堂小结环节，我会通过提问的方式，检查学生对本节课内容的理解和掌握情况。对于回答正确的学生，我会给予肯定和鼓励，以增强他们的自信心。对于回答不准确或存在疑问的学生，我会及时进行解答，确保他们能够正确理解本节课的重点内容。

2.作业评价

对学生的作业进行认真批改和点评，及时反馈学生的学习效果，鼓励学生继续努力。在批改作业时，我会关注学生对物质波、波粒二象性和量子力学基本概念的掌握情况。对于正确理解和运用这些概念的学生，我会给予表扬和鼓励，以激发他们的学习兴趣。

同时，我会对作业中的错误进行详细的批