资源简介

/ 让教学更有效 精品试卷 | 物理学科
永恒的探索：宇宙和粒子
第二节　探索微观世界的历程
　　方式一　【实验导入】
在讲台上摆放一个高倍显微镜,将洋葱表皮细胞切片放在显微镜下,调试好后,请几位同学上台观察,并描述看到的现象。等同学们表达完后,提问:“我们平时用肉眼看洋葱,只是普通的蔬菜,可通过显微镜却看到了完全不同的微观结构。那在微观世界里,还有哪些我们从未见过的奇妙景象 物质细分下去又是什么样的 ”由此引出探索微观世界的历程的学习。引入新课。
方式二　【故事导入】
同学们,1896年,法国物理学家贝克勒尔发现了铀盐的放射性,这一偶然发现,就像在黑暗中点亮了一盏小灯,开启了人类探索微观世界的新旅程。此后,众多科学家像接力赛一样,不断深入研究。从汤姆孙发现电子,打破原子不可再分的观念,到卢瑟福通过α粒子散射实验提出原子核式结构模型。那在这充满惊喜与挑战的探索历程中,还有哪些重大突破 让我们一起走进微观世界的探索之旅。引入新课。
方式三　【多媒体导入】
播放一段科普视频,展示从宏观的物质逐渐放大,从物体表面到分子、原子,再到原子核和电子的动态过程,让学生直观感受微观世界的神奇。视频结束后,提问:“在刚才的视频里,我们从熟悉的宏观世界,一步步进入了神秘的微观世界。大家有没有想过,科学家们是如何一点点揭开微观世界的神秘面纱的 接下来,就让我们一起探寻探索微观世界的历程。”引入新课。
历史脉络梳理:按照时间顺序详细阐述微观世界探索历程,从古希腊哲学家德谟克里特提出原子论开始,讲述不同时期科学家如道尔顿、汤姆孙、卢瑟福、玻尔等的研究成果和实验过程。比如在介绍汤姆孙发现电子的阴极射线实验时,详细讲解实验装置的原理,阴极射线在电场和磁场中的偏转现象,让学生理解汤姆孙如何通过这些现象推断出电子的存在及其带负电的特性,感受科学研究的逐步深入。
概念深度剖析:对于微观世界中的重要概念,如原子轨道、能级、波粒二象性等,结合生活实例和多媒体资源进行讲解。以波粒二象性为例,通过展示光的干涉、衍射实验(证明光的波动性)以及光电效应实验(证明光的粒子性),并对比电子束的类似实验现象,让学生明白微观粒子既具有粒子的特性又具有波的特性,理解这种看似矛盾的性质在微观世界中的统一。
[中考解读] 这部分内容在中考中的考查形式,主要以选择题、填空题和简答题的形式出现。选择题常考查对重要科学家及其发现、原子结构基本概念的判断;填空题多涉及微观粒子的组成、科学家名字及关键实验名称;简答题可能要求简述原子结构模型的发展历程等。
[考点对接] 原子的组成:揭开原子的“面纱”
例1　(泰安中考)下列关于微观粒子的说法,正确的是 (　　)
A.分子是保持物质化学性质的最小粒子,分子不可再分
B.原子由质子和电子构成
C.汤姆孙发现电子,说明原子是可分的
D.原子核由质子和中子构成,质子和中子都带正电
[答案] C
例2　(南京中考)在人类探索微观世界的历程中,首先发现电子的科学家是 (　　)
A.卢瑟福 B.汤姆孙
C.道尔顿 D.阿伏伽德罗
[答案] B
例3　(武汉中考)下列关于物质微观结构的说法中,正确的是 (　　)
A.物质是由分子或原子组成的
B.原子核带负电,电子带正电
C.分子是不可再分的最小微粒
D.组成物质的分子都是静止不动的
[答案] A
例4　(四川中考)关于原子和原子核,下列说法正确的是 (　　)
A.原子由原子核和核外电子组成
B.原子由质子和中子组成
C.原子核由质子和电子组成
D.原子核不能再分
[答案] A
粒子加速器
粒子加速器是探索微观世界极为重要的尖端科技设备,在科学研究中发挥着不可替代的作用。
一、发展历程
1.早期探索:20世纪初,科学家为了探索原子结构等微观世界奥秘,开始尝试加速粒子。1930年,美国物理学家劳伦斯发明了回旋加速器,这是最早的粒子加速器之一,它利用磁场使粒子做圆周运动,通过高频电场加速粒子,让粒子获得较高能量去撞击其他粒子或原子核,开启了利用加速器探索微观世界的先河。
2.技术革新:随着研究的深入,对粒子能量和加速器性能的要求不断提高,出现了同步加速器。它能让粒子在加速过程中保持与加速电场的同步,使粒子可以获得更高的能量。之后又有了直线加速器,粒子沿直线加速,避免了回旋加速器中因粒子做圆周运动而产生的能量损失等问题,进一步提高了粒子的加速效率和能量上限。
二、工作原理
粒子加速器主要利用电场对带电粒子进行加速,使其获得极高的能量。同时,利用磁场来控制粒子的运动轨迹,让粒子按照预定的路径运动,如在环形加速器中使粒子做圆周运动不断被加速,或在直线加速器中沿直线加速到目标能量。当粒子被加速到足够高的能量后,将其引导与靶物质或其他粒子束流发生碰撞,在碰撞瞬间产生极高的能量密度和极端的物理条件,从而使粒子发生相互作用,产生新的粒子。
三、代表设备
大型强子对撞机(LHC):位于欧洲核子研究中心(CERN),是目前世界上最大、能量最高的粒子加速器。它由一条周长约27公里的环形隧道和众多探测器组成,可将质子加速到接近光速并使其对撞,产生大量新粒子,如2012年发现了希格斯玻色子,这对完善粒子物理学标准模型具有重大意义。
中国散裂中子源(CSNS):是中国首台、全球第四台脉冲型散裂中子源。它利用高能质子加速器击打重金属靶体产生高通量中子,通过中子散射技术研究物质的微观结构和动力学性质,在材料科学、生命科学、新能源等领域的研究中发挥着重要作用。
四、科学意义
粒子加速器帮助科学家发现了大量基本粒子,如电子、质子、中子、夸克、中微子等,使人们对物质的基本构成有了更深入的认识,推动了粒子物理学的发展,完善了粒子物理标准模型。此外,在材料科学领域,通过模拟极端条件,研究材料在高能粒子作用下的微观结构变化和性能,有助于研发新型高性能材料;在医学领域,粒子加速器产生的高能粒子可用于肿瘤的放射治疗,精准杀死癌细胞,同时减少对正常组织的伤害。
　　——详见电子资源
21世纪教育网(www.21cnjy.com)/ 让教学更有效 精品试卷 | 物理学科
永恒的探索：宇宙和粒子
第二节　探索微观世界的历程
教材 解读 　通过讲解让学生了解人们认识物质结构的历程,知道物质都是由分子、原子组成的,初步了解原子的结构,常识性了解纳米科技及纳米材料的应用和发展前景。本部分内容比较抽象,在教学过程中可通过应用类比的方式让学生了解原子的结构。
学 习 目 标 物理观念 　1.了解人类探索微观世界的历程,并认识到这种探索将不断深入。 　2.了解电子的发现过程和原子核式结构模型。 　3.大致了解夸克模型。 　4.初步了解纳米科学技术及纳米材料的应用和发展前景。
科学思维 　通过讲解使学生了解人们认识微观世界的过程。
科学探究 　培养学生评估探究过程和结果的能力,反思实验中的误差来源及改进措施,能对他人的探究方案提出合理建议。
科学态度 与责任 　通过了解人类探索微观世界的历程,知道人类的探索还将不断深入,帮助学生树立科学的物质观和世界观,培养学生将科学技术应用于社会生活的意识。
重点 难点 　重点:物质微观构成、原子结构、分子动理论。 　难点:理解微观粒子抽象概念和运动规律,构建原子结构模型。
合 作 探 究 　原子结构的探索过程: 　(1)提问:“电子的发现对当时原子不可再分的观念产生了怎样的冲击 如果是你,会如何构建新的原子模型 ” 　(2)资料收集:将学生分为若干小组,收集道尔顿实心球模型、汤姆孙枣糕模型、卢瑟福核式结构模型的相关资料,包括提出者、时间、模型特点、实验依据等。 　(3)分析讨论:引导小组讨论各模型的优点与不足,以及从一个模型发展到下一个模型的推动因素。 　(4)成果展示:每组派代表进行讲解所负责的原子结构模型。 　展示结束后,其他小组可提问、补充,教师进行点评和总结。
备课 资料 　word版电子教案、匹配的课件见电子资源
教师活动 学生活动 设计意图
【导入新课】 展示细胞、分子、原子的微观结构高清图片,提问:从这些图片中能发现物质构成的什么线索 引导学生思考微观世界与日常生活的联系。 观察图片,思考、回答问题,讨论、交流 从直观的微观图片入手,激发学生好奇心,引出探索微观世界的主题。
【探究新知】 一、原子论:从思维的火花走向科学 讲述古希腊德谟克里特的原子论,结合动画展示其想象中原子的形态和运动。介绍道尔顿近代原子论的主要内容,对比两者差异,分析道尔顿原子论如何从哲学思辨走向科学理论。 二、原子的组成:揭开原子的面纱 利用动画演示汤姆孙发现电子的阴极射线实验,讲解“枣糕模型”。详细介绍卢瑟福α粒子散射实验的过程、现象,引导学生分析实验结果,得出原子的核式结构模型。讲解原子核由质子和中子构成,介绍质子、中子的发现过程及特性。 认真听讲,观看动画,思考并回答问题 观看动画和实验演示,分组讨论实验现象 让学生了解原子论的起源和发展,体会科学思维的演变。 通过实验演示和分析,帮助学生理解原子组成,培养科学探究和逻辑思维能力。
(续表)
教师活动 学生活动 设计意图
三、基本粒子:探索未有穷期 列举常见基本粒子,如电子、质子、中子、夸克、中微子等,介绍它们的特性和发现历程。展示粒子物理标准模型的示意图,简单讲解模型的基本内容和意义,强调微观世界探索的持续性和未知性。 四、纳米技术:从幻想到现实 展示纳米材料应用的图片和视频,如纳米机器人、纳米涂层等。讲解纳米技术的概念和原理,分析纳米材料与普通材料性质的差异,组织学生讨论纳米技术对未来生活的影响。 微观粒子大致的空间尺度(示意图) 中国科学家操纵原子写出的“中国”字样 课堂小结(略) 课堂练习(略) 布置作业(略) 观察、思考 观察、思考、讨论、分享 拓宽学生知识面,激发学生对未知世界的探索欲望。 通过案例分析,让学生了解纳米技术的实际应用,感受科学技术对生活的影响。
学点　探索微观世界的历程
阅读教材P216~P222,回答下列问题:
问题1:古希腊学者德谟克里特提出物质是由　原子　构成的。
问题2:17世纪下半叶和18世纪,玻意耳和道尔顿确立了　原子论　。1811年阿伏伽德罗提出　分子论　。
问题3:1897年,英国物理学家汤姆孙发现了　电子　,因此获得了1906年诺贝尔物理学奖。英国科学家卢瑟福发现了原子核。
问题4:卢瑟福和他的学生查德威克确定了原子核是由　质子　和　中子　组成的。
1964年,美国物理学家盖尔曼提出了　夸克　模型,并获得了诺贝尔物理学奖。
问题5:在物理学中,原子、原子核及更小的粒子统称为　微观粒子　,简称　粒子　。从图16-2-1中可以看出,它们的尺度都小于　10-9　m。
图16-2-1
问题6:纳米是　长度　单位,1 nm=　10-9　m。纳米材料已经被应用于各个领域。
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑