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关于《动量》和《波粒二象性》两章的教学思考
中华中学 吕驰云
课标
教材
教学
问题
关于《动量》和《波粒二象性》两章的教学思考
课标
课标内容
内容解读
课标
1：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。
解读1：可以通过光滑水平面上（如气垫导轨上）物体的碰撞来学习弹性碰撞，也可以通过频闪照片的分析来学习。关于弹性碰撞和非弹性碰撞，学生知道以是否有机械能的损失来区分就可以了，不必涉及能量损失的多少。
第十六章 动量守恒定律
2：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。
解读2：能够用牛顿第二定律来推导动量定理，进而推导动量守恒定律，但还是要了解动量守恒定律是一个实验定律。课标对于动量守恒定律的要求是较高的“理解”层次，不仅要能应用动量守恒定律定量分析一维碰撞问题和反冲运动，还应能应用在不同的情境中。
3：通过物理学中的守恒定律，体会自然界的和谐与统一。
解读3：这条标准是情感方面的要求，重在感悟和体会。“守恒”这个物理概念和“对称”这个美学概念是紧密地联系在一起的。 三大守恒定律乃是物质世界和
谐性最完美的体现。
另外，尽管在课标内容中未能明确提及，但“冲量”问题、“动量定理”问题、“反冲运动、火箭”问题等，也应该在教学过程中有所反映。
1：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。
解读1：了解黑体和黑体辐射的特点；知道人们在研究不同温度下黑体辐射强度与波长关系时，经典理论结果与实验事实之间产生的矛盾；知道为了解决此矛盾，德国物理学家普朗克假想黑体辐射的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个能量子，从而提出了能量量子化的观点。
第十七章 波粒二象性
2：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。
解读2：观察演示实验——光电效应；了解光电效应实验中发现的几条规律，及其与波动理论间的矛盾。知道为了解决此矛盾，爱因斯坦提出了光子说及光电效应方程，及其对光电效应现象和规律的完美解释。知道光电效应是光的粒子性的一个实验证据。
3：了解康普顿效应。
解读3：了解康普顿效应表明光子不但具有能量，而且像实物粒子一样具有动量，它在证明电磁场的物质性方面意义重大。
对康普顿效应的要求是“了解”，只需定性地学习，不必要求计算。
4：根据实验事实说明光的波粒二象性。知道光是一种概率波。
解读4：能根据光电效应和康普顿效应说明光的粒子性，能结合3-5中光的波动性说明光的波粒二象性。
学生可以通过对双缝干射的分析认识到，某个光子通过狭缝以后所处的位置是不能确定的，但从大量光子的行为看，它在某些位置出现的概率大，另一些位置出现的概率小，概率大的位置和概率小的位置恰好与某种波干涉时的亮纹、暗纹的位置相符合，由此知道光是一种概率波。
5：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。
解读5：要知道物质波也是概率波。要知道电子云是描述电子在空间各点出现概率大小时所用的一种形象化的图示。
初步了解粒子的位置和动量间的不确定关系，初步了解电子的位置无法用轨迹描述，初步了解除位置和动量的不确定关系外，应该还有其他不确定关系。
6：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。
解读6：限于学生的基础，对于量子论和波粒二象性的内容本身，学生不可能深入学习。在这部分内容的学习中，应该更重视它在情感态度价值观和科学方法方面的教育。学生应该体会到，人类的直接经验是有限的，一个学说的正确性不能以是否与直接经验一致为依据，它最终要靠实践的检验。
在这部分内容的学习中，学生还应该体会到人类对世界的探究是无止境的，新的认识会层出不穷，过去的认识在新的场合可能不再适用。要使学生形成不断接受新事物的心理准备。
考试说明
教学要求
选修
3
/
5 动量守恒定律 1．动量定理 对动量定理不作要求
2．动量守恒定律 限定。增加“关注动量守恒定律建立过程，不要求应用动量守恒定律进行定量计算。”
3．碰撞 选学
4．反冲运动 选学
波粒二象性 1．康普顿效应 选学
2．粒子的波动性 不要求用德布罗意波长关系式进行定量计算
3．光的波粒二象性
知道电子云。初步了解不确定性关系。 选学
教学要求补充说明
选修3-5
90.动量 动量守恒定律 I
91.验证动量守恒定律（实验、探究） I
92.弹性碰撞和非弹性碰撞 I 只限于一维碰撞的问题
93.普朗克能量子假说 黑体和黑体辐射 I
94.光电效应 I
95.光的波粒二象性 物质波 I 德布罗意关系式的定量计算不作要求
江苏考试说明 (2011)
选修3-5
90.动量 动量守恒定律 I
91.验证动量守恒定律（实验、探究） I
92.弹性碰撞和非弹性碰撞 反冲运动 I 只限于一维碰撞的相关问题
93.普朗克能量子假说 黑体和黑体辐射 I
94.光电效应
康普顿效应 I
95.光的波粒二象性 物质波
概率波
不确定性关系 I 德布罗意波长关系式的定量计算不作要求
江苏考试说明 (2010)
江苏考试说明 (2011)
选修3-5
90.动量 动量守恒定律 I
91.验证动量守恒定律（实验、探究） I
92.弹性碰撞和非弹性碰撞 I 只限于一维碰撞的问题
93.普朗克能量子假说 黑体和黑体辐射 I
94.光电效应
I
95.光的波粒二象性 物质波 I 德布罗意关系式的定量计算不作要求
(1)下列实验中，深入地揭示了光的粒子性一面的有　　　　．
2008江苏高考真题
(2)场强为E、方向竖直向上的匀强电场中有两小球A、B，它们的质量分别为m１、m２，电量分别为q１、 q２．A、B两球由静止释放，重力加速度为g，则小球A和Ｂ组成的系统动量守恒应满足的关系式为　　　　　　　　　　　　　　　　．
(3)约里奥·居里夫妇因发现人工放射性
而获得了1935年的诺贝尔化学奖，他
们发现的放射性元素衰 变成 的同
时放出另一种粒子，这种粒子是　　．
是 的同位素，被广泛应用于生物
示踪技术．1mg随时间衰变的关系如图
所示，请估算4 mg的经多少天的衰变后
还剩0.25 mg
2009江苏高考真题
C．（选修模块3—5）（12分）
在衰变中常伴有一种称为“中微子”的粒子放出。
中微子的性质十分特别，因此在实验中很难探测。1953年，莱尼斯和柯文建造了一个由大水槽和探测器组成的实验系统，利用中微子与水中的核反应，间接地证实了中微子的存在。
（1）中微子与水中的 发生核反应，产生中子（ ）和正电子
（ ），即
中微子+ → +
可以判定，中微子的质量数和电荷数分别是 ▲ 。（填写
选项前的字母）
（A）0和0 （B）0和1 （C）1和 0 （D）1和1
（2）上述核反应产生的正电子与水中的电子相遇，与电子形成几乎静止的整体后，可以转变为两个光子（ ），即
已知正电子和电子的质量都为9.1×10-31㎏，反应中产生的每个光子的能量约为 ▲ J.正电子与电子相遇不可能只转变为一个光子，原因是 ▲ 。
（3）试通过分析比较，具有相同动能的中子和电子的物质波波长的大小。
2010江苏高考真题
C.（选修模块3-5）（12分）
(1)研究光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板（阴极K），钠极板发射出的光电子被阳极A吸收，在电路中形成光电流。下列光电流I与A\K之间的电压的关系图象中，正确的是 .
（2）钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小___▲____(选填“增大、“减小”或“不变”)， 原因是___▲____。
（3）已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4eV和-1.51eV， 金属钠的截止频率为 Hz, 普朗克常量h=
Js.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板， 能否发生光电效应。
“度”的把握!
难
教学的“依据”!
教材
教材比较
教材结构
教材编写的依据
物理教材的功能定位
学生的认知规律
物理学科的知识体系
物理教学目的
新人教版
粤教版
沪科版
鲁科版
教科版
教材比较
第1章 动量守恒研究
第2章 原子结构
第3章 原子核与放射性
第4章 核能
第5章 波与粒子
第1章 碰撞与动量守恒
第2章 波粒二象性
第3章 原子结构之迷
第4章 原子核
粤教版
沪科版
第1章 碰撞与动量守恒
第2章 波和粒子
第3章 原子世界探密
第4章 从原子核到夸克
第5章 核能与社会
教科版
第1章 碰撞与动量守恒
第2章 原子结构
第3章 原子核
第4章 波粒二象性
鲁科版
粤教版
新人教版
1 实验：探究碰撞中的不变量
2 动量和动量定理
3 动量守恒定律
4 碰撞
5 反冲运动 火箭
第十六章 动量守恒定律
第一章 碰撞与动量守恒
1 物体的碰撞
2 动量 动量守恒定律
3 动量守恒定律在碰撞中的应用
4 反冲运动
5 自然界中的守恒定律
知识难度明显要高，主要体现在对理论推导过程的强化上！
1 实验：探究碰撞中的不变量
2 动量和动量定理
3 动量守恒定律
4 碰撞
5 反冲运动 火箭
第十六章 动量守恒定律
粤教版
新人教版
1 能量量子化
2 光的粒子性
3 粒子的波动性
4 概率波
5 不确定性关系
第十七章 波粒二象性
第二章 波粒二象性
1 光电效应
2 光子
3 康普顿效应及其解释
4 光的波粒二象性
5 德布罗意波
知识体系明显更加完善，所展示出的人类对物质微粒本性的认知进程更加符合高中生的认知规律，大笔墨表述的物理学史更能使学生从中感受和领悟科学方法和科学思想，体会人类对世界的不断深入的探究过程，更利于情感和态度的教育！
新人教版
旧人教版
1 实验：探究碰撞中的不变量
2 动量和动量定理
3 动量守恒定律
4 碰撞
5 反冲运动 火箭
1 冲量与动量
2 动量定理
3 动量守恒定律
4 动量守恒定律的应用
5 反冲运动 火箭
主要知识点及其呈现顺序基本一致.
新版本突显了“探究”这个重要的新课程理念！
更加注重知识的“出生” ！
更加关注学生获取知识的“行为”！
更加强调“图片”的应用！
教学资源！
整合
博采众长！
教材结构
——“人教版”
第十六章 动量守恒定律
1 实验：探究碰撞中的不变量
2 动量和动量定理
3 动量守恒定律
4 碰撞
5 反冲运动 火箭
“概念”的萌芽
“规律”的形成
“规律”的应用
教材结构
——“人教版”
第十七章 波粒二象性
1 能量量子化
2 光的粒子性
3 粒子的波动性
4 概率波
5 不确定性关系
光的“粒子性”
粒子的“波动性”
微观粒子的
“波粒二象性”
教学
教学处理
教学建议
第十六章 动量守恒定律
第一单元：
实验：探究碰撞中的不变量………… 2课时
第二单元：
动量和动量定理……………………… 2课时
动量守恒定律………………………… 2课时
第三单元：
碰撞 ……………………………………1课时
反冲运动 火箭……………………… 1课时
课时安排建议
教学建议
第十七章 波粒二象性
第一单元：
能量量子化………………………… 1课时
光的粒子性………………………… 2课时
第二单元：
粒子的波动性……………………… 1课时
第三单元：
概率波 ………………………………1课时
不确定性关系……………………… 1课时
课时安排建议
教学建议
器材的选择
教学处理
“探究”的教学处理示例
实验探究
——探究碰撞中的不变量
实验:验证动量守恒定律
器材的选择
教学处理
“探究”的教学处理示例
实验探究
——探究碰撞中的不变量
速度的测量
数据的处理
让学生亲身经历
“探究过程”！
教学处理
“探究”的教学处理示例
理论探究
——动量守恒定律
根据动量定理：
F1t = m1v1’－m1v1 （1）
F2t = m2v2’－m2v2 （2）
根据牛顿第三定律： F1t = －F2t （3）
m1v1’－m1v1 =－（m2v2’－m2v2）
即 有: m1v1 + m2v2 = m1v1 ’ + m2v2 ’
p = p’
（1）动量定理中的 t 应具任意性，F1、F2应为平均力；
（2）“守恒”与“相等”的区别；
（4）动量守恒定律的 “四个性”。
（3）动量守恒定律的 “条件”。
“探究”的另一种模式
——了解前人的探究活动
能量量子化
物理学是以实验为基础的，但教学中一步一个实验，所学到的每一个规律都要由实验直接检验的做法是形式主义！是不可能的！也是没有意义的！
科学猜想是探究过程中最活跃的因素，它虽然只是根据不完整的事实和不严格的推理得出的论断，但这个假设的推论与事实是否相符是最重要的。
科学探究中的绝大多数猜想与假设都是无法直接验证的，如：普朗克提出量子论假设的过程中并没有做实验，但谁也不能说他的工作不是科学探究。
粒子的波动性
概率波
教学处理
“兴趣的激发”教学处理示例
动量定理的定性应用
生活中的碰撞
宇宙中的碰撞
微观世界的碰撞
问题
一个困难
一个疑惑
几点注意
一个困难
若没选修3-4，该怎么讲清“波粒二象性”？
如何达成“课程标准”中关于 “碰撞与动量守恒”内容标准的第3条？
一个疑惑
动量守恒
起因于
空间对称性
《人教版》
？
《粤教版》
！
3：通过物理学中的守恒定律，体会自然界的和谐与统一。
“守恒”是“相等”，但“相等”不是“守恒”！
“动量守恒定律”虽可从“牛顿运动定律”导出，但绝不是牛顿运动定律的产物！
几点注意
“光子”不是“光电子” ，“光的强度”不是“光电流的强度” ！学会用光子说解释光电效应规律。
“动量”的相关计算均为“矢量”运算！
“动量守恒定律”的“四性”！
“物理学史”的教学过程中要讲出“探究”的味道！

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