高中物理新课程选修3-5课标解读与教学建议

高中物理新课程选修3-5课标解读与教学建议 资料来源:《物理教学研究与案例》(主编:廖伯琴)(高等教育出版社) 第一部分: 内容标准的具体要求 (一)碰撞与动量守恒 内容标准 探究物体弹性碰撞的一些特点.知道弹性碰撞和非弹性碰撞. 具体要求 ·通过实验探究弹性碰撞,了解弹性碰撞的特点.例如,在气垫导轨上作物体的弹性碰撞实验,定量测出碰撞物体的质量和碰撞物体在碰撞前后的速度,进而概括出弹性碰撞的特点. ·通过实验比较弹性碰撞和非弹性碰撞,了解弹性碰撞和非弹性碰撞间的区别.例如,知道弹性碰撞过程中碰撞双方构成的系统机械能没有损失;非弹性碰撞过程中碰撞双方构成的系统机械能有损失. 内容标准 通过实验,理解动量和动量守恒定律.能用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题.知道动量守恒定律的普遍意义. 具体要求 ·通过实验,理解动量概念.例如,知道物体的动量与物体的质量和物体的运动速度有关. ·通过实验,研究动量守恒,理解动量守恒定律. ·能应用动量守恒定律解决一维碰撞及反冲运动中的力学问题. ·知道动量守恒定律的普遍意义.例如,知道牛顿定律不适用的微观,高速等领域,动量守恒定律仍能适用,它在物理学研究领域内具有广泛的普适性. 内容标准 通过物理学中的守恒定律,体会自然界的和谐与统一. 具体要求 ·通过物理学中的守恒定律,体会自然界的和谐与统一.例如,从已学过的机械能守恒,能量守恒,电荷守恒和动量守恒等规律中,了解它们的含义和表达式的相似性,体会自然界的和谐和统一. (二)原子结构 内容标准 了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验. 具体要求 ·了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验.例如,了解汤姆逊发现电子的实验和原子的"枣糕结构"模型;了解卢瑟福的粒子散射实验和原子的"核式结构"模型;了解查德威克发现中子的实验. ·通过了解人类探索原子结构的历程,体会科学方法在科学发展中所起的作用. 内容标准 通过对氢原子光谱的分析,了解原子的能级结构. 具体要求 ·初步了解玻尔原子结构假说的基本内容.例如,知道原子核外电子绕核运动的轨道半径只能取某些分立的数值;电子绕核做变速运动但不辐射能量,因而相应的状态是稳定的;原子处于能量最低的基态时最稳定,当处于较高能量状态的原子其核外电子向较低能量状态跃迁时,将以光子的形式放出能量. ·知道能级的概念;了解氢原子的能级,例如,了解氢原子的能级公式. ·能计算氢原子在两个能级,间跃迁时发射光子的频率,知道计算公式. ·了解光谱的基本知识,知道氢原子光谱的实验规律,认识经典理论对氢原子光谱解释的困难,初步了解玻尔理论对氢原子光谱的解释. (三)原子核 内容标准 知道原子核的组成.知道放射性和原子核的衰变.会用半衰期描述衰变速度,知道半衰期的统计意义. 具体要求 ·知道原子核的组成,了解人类探索原子核组成的过程与方法.例如,了解卢瑟福用粒子轰击氮核发现质子的实验;了解卢瑟福的原子核内存在中子的猜想;了解查德威克证实中子的存在的实验. ·知道放射性,知道天然放射现象中三种射线(射线,射线,射线)的基本特性.例如,知道射线是高速氦核粒子流,射线是高速电子流,射线是能量很高的电磁波;知道粒子贯穿物质的本领很小,粒子贯穿物质的本领较强,粒子贯穿物质的本领最强. ·了解原子核的衰变;知道原子核衰变时电荷数和质量数都守恒;了解原子核衰变的典型实例.例如,铀238核的衰变:;钍234核的衰变:. ·了解半衰期的概念,特征和统计意义,能计算关于半衰期的简单问题.例如,知道放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间叫做半衰期,知道放射性元素衰变的快慢是由核内部的因素决定的,知道放射性元素的半衰期是针对大量原子核而言的,具有统计学的含义. 内容标准 了解放射性同位素的应用.知道射线的危害和防护. 具体要求 ·了解同位素的概念,例如,知道有一些同位素具有放射性,被称为放射性同位素, ·了解放射性同位素的应用.例如,知道实际利用的放射性同位素一般都是人工合成的;知道放射性同位素在工业上用来测厚,医疗上用来进行放射治疗,农业上用来育种和保鲜以及作为示踪原子等应用;知道放射线超过一定剂量有损于人体健康,要防止环境的放射线污染. 内容标准 知道核力的性质.能简单解释轻核与重核内中子数,质子数具有不同比例的原因.会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程. 具体要求 ·知道核力是核子间的相互作用;知道核力作用的两大特征,例如,核力是强相互作用;核力是一种短距作用. ·能简单解释轻核与重核内中子数,质子数具有不同比例的原因.例如,重核中核子数较多,核子间距离较大,核力作用较弱,因此中子比例大,原子核才能稳定. ·会根据质量数守恒和电荷守恒写出核反应方程.例如,知道写核反应方程时,反应前后的质量数总和相等,电荷数总和相等. 内容标准 认识原子核的结合能.知道裂变反应和聚变反应.关注受控聚变反应研究的进展. 具体要求 ·知道原子核的结合能概念,知道原子核的比结合能概念. ·知道裂变反应和聚变反应.例如,知道核裂变是重核分裂成中等质量的核而释放核能的过程;知道聚变是轻核结合成质量较大的核而释放核能的过程. ·认识受控聚变反应作为一种新型能源的优点及其可利用前景,关注受控聚变反应研究进展. 内容标准 知道链式反应的发生条件.了解裂变反应堆的工作原理.了解常用裂变反应堆的类型.知道核电站的工作模式. 具体要求 ·知道链式反应的发生条件.例如,知道链式反应是使裂变能不断持续下去过程,知道临界体积. ·了解裂变反应堆的工作原理.例如,知道反应堆是一种可控链式反应的装置,慢中子容易被铀235核俘获,知道减速剂,控制棒的作用;知道核电站的工作模式. 内容标准 通过核能的利用,思考科学技术与社会的关系. 具体要求 ·通过核能的利用,思考科学技术与社会的关系.例如,通过对核能释放,核电站等知识的学习,思考科学技术对社会发展的巨大贡献;通过对放射线的危害,"核泄漏"等知识的学习,思考科学技术在促进社会发展的同时所面临的问题. 内容标准 初步了解恒星的演化.初步了解粒子物理学的基础知识. 具体要求 ·初步了解恒星的演化.初步了解粒子物理学的基础知识.例如,初步了解恒星的发生,成长,消亡过程. (四)波粒二象性 内容标准 了解微观世界中的量子化现象.比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点.体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识. 具体要求 ·了解微观世界中的量子化现象.·比较宏观物体和微观粒子的能量变化的特点.例如,宏观物体的能量变化是连续的,而微观物体的能量则是一份一份变化的. 体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识. 内容标准 通过实验了解光电效应.知道爱因斯坦光电效应方程及其意义. 具体要求 ·知道光电效应实验的有关现象,在对实验现象分析的基础上认识光电效应. ·知道极限频率和逸出功的概念;知道光子,光子能量的概念. ·知道爱因斯坦方程:;理解爱因斯坦方程的物理含义;并能用爱因斯坦方程做简单的计算. 内容标准 了解康普顿效应. 具体要求 ·了解康普顿效应,认识光子和实物粒子一样,不仅具有能量,而且具有动量. 内容标准 根据实验说明光的波粒二象性.知道光是一种概率波. 具体要求 ·根据实验说明光的波粒二象性.例如,知道光的反射,折射,干涉,衍射,偏振等现象表明光是一种波;知道光电效应现象,康普顿效应现象等又表明光是一种粒子;在上述基础上认识光具有波粒二象性. ·知道光是一种概率波.例如,某个光子通过狭缝后所处的位置是不确定的,但大量光子通过狭缝后能形成明暗相间的干涉条纹,这表明光是一种概率波. 内容标准 知道实物粒子具有波动性.知道电子云.初步了解不确定性关系. 具体要求 ·知道物质波的概念;了解电子的衍射实验,知道实物粒子具有波动性;了解德布罗意波长公式. ·知道"电子云".初步了解微观粒子的位置和动量间的不确定关系. 内容标准 通过典型事例了解人类直接经验的局限性.体会人类对世界的探究是不断深入的. 具体要求 ·通过典型事例了解人类直接经验的局限性.体会人类对世界的探究是不断深入的.例如,通过人们对光的本性,物质微观结构探索历程中的具体事例,了解人类的直接经验是有局限性的,体会人类对物质世界的探究是无止境的. 第二部分:模块内容特点和教学建议 一,本模块学习内容具有如下特点: 1,从学科教学的角度重新审视学科知识体系的结构特征.例如,对于力学知识结构的传统理解通常是沿着如下线索逐步深入的:实验——牛顿定律——动量定理——动量守恒定律.《课程标准》对这部分知识界定教学要求时,从相关的"弹性碰撞"这一实际物理过程入手,要求通过实验了解弹性碰撞的特点,了解动量概念,了解动量守恒定律,而对冲量概念和动量定理等均没有提出明确的要求.从学科教学的角度上看应该体会到:从实际过程出发,强调实验对过程的了解,概念的认识和规律的理解等方面所起的作用,其目的是控制相关内容在本模块中的教学难度要求;而就教学内容的安排上,应该理解为迫使我们"从学科教学的角度重新审视学科知识体系的结构特征". 2,给学科教学预留了一定的空间.例如,有关原子结构和能级的知识内容,《教学大纲》提出的要求比较具体: A级要求的条目有四条;B级要求的条目和打"*"号的选学条目各一条.而《课程标准》只是以两个条目粗线条的提出要求:要求了解"有关经典实验",但没有指明具体的实验;要求了解"原子的能级结构",但没有提及作为原子能级结构的理论基础的玻尔原子理论.《课程标准》的这种呈现方式,给依据《课程标准》编写教材和依据教材实施教学,都预留下较大的拓展空间. 3,从确立学习目标的角度看,《课程标准》更注重从引发学生的学习兴趣入手,强调达成情感,态度与价值观方面的学习目标;注重引导学生在认识事物的过程中,渗透对未知世界的探究方法的要求.例如,在核能利用与核技术的发展方面,《课程标准》更强调对社会的关注;在波粒二象性的学习基础上,《课程标准》提出"通过典型事例了解人类直接经验的局限性.体会人类对世界的探究式不断深入的"的要求. 4,与《教学大纲》相比,《课程标准》在本模块增加的内容有:"了解康普顿效应"的相关内容,要求"能简单解释轻核与重核内中子数,质子数具有不同比例的原因","通过物理学中的守恒定律,体会自然界的和谐与统一"的相关内容. 二,教学建议 1,碰撞是一个较为复杂的力学过程,而在本模块的学习中不宜提出太高的要求.建议在气垫导轨上做物体间的弹性碰撞的实验,或用频闪照片做定量分析,或用光电设备做定量测量,进而得出"弹性碰撞过程没有机械能损失"的特征.在这一教学环节中应注意的是:实验以及频闪照片的定量分析和光电设备的定量测量等,都应在教师指导,学生参与下完成.对于弹性碰撞和非弹性碰撞的区别,建议由学生通过自主性探究实验来了解,在比较气垫导轨上物体的弹性碰撞和非弹性碰撞时,