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量子世界
【教材分析】
本节为《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理2”中第六章第2节的内容。本节“量子世界”从热辐射的规律入手，提示经典物理学理论与实验结果的严重背离，阐述普朗克的“量子假说”，初步认识玻尔理论的重要意义，同时让学生认识光的粒子性和波动性。通过实例，初步了解微观世界的量子化现象。
【学情分析】
本节学习内容是学生已通过一年的物理学习的最后一节内容，可能会出现学习不够重视、不够认真的局面。关键是本节内容也比较抽象，相关知识网又没有建立，所以本节内容的讲述和学习可能会流于形式。为了让学生引起兴趣，所以必须补充一些科学发展史。
【教学目标】
1、知识与技能目标
初步了解普朗克“量子假说”的背景，体会经典力学的局限性。知道普朗克“量子假说”的主要内容。
初步了解爱因斯坦“光量子说”的含义，了解光的微粒说与波动说之争，知道光具有波粒二象性。
2、过程与方法目标
认识到发展问题和提出问题的意义，认识到在科学理论建立过程中猜想和假设的重要性，以及科学争论和自由争鸣对科学发展所起的作用，培养学生的质疑能力和相像能力。
能尝试运用物理原理和研究方法解决一些相关的实际问题，培养解决实际问题的能力。
3、情感态度与价值观目标
领略到自然界的奇妙与和谐，发展学生对科学的发奇心与求知欲。体会辩论和质疑在科学研究中所起的积极作用。
养成敢于发表自己观点，既坚持原则又尊重他人的良好习惯。培养有根据的怀疑精神和批判意识，敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神以及判断大众传媒等有关信息是否科学的意识。
【重点难点】
教学重点：初步建立量子化的概念。
教学难点：物质的波粒二象性概念。
【教学方法】
通过自主学习和交流讨论的方式、上网查阅有关资料、教师讲授法结合。
【教学建议】
1、本节从世纪之交经典物理学无法解释“黑体辐射实验”的“紫外灾难”，引出普朗克的“量子假说”产生的历史背景，体会物理问题的研究往往是从模型的建立和假说入手。教学中可让学生通过自主学习和交流讨论的方式，完成对学习过程的体验。
2、认识科学问题的研究总是经历：提出问题→猜想假设→实践论证→修改理论……最终提示自然规律的过程。
3、关于光的波动性、粒子性及量子理论初步等内容的教学，应强调科学真理发现的道路并不平坦，需要一个漫长的过程；学习中应认真体会辩论和质疑在科学研究中所起的积极作用，通过典型的实例让学生充分认识量子理论的发展如何推动现代科学技术的迅猛发展，理解科学对技术发展的促进作用。
4、教学中要充分利用物理学史知识，围绕核心问题、展开师生之间的交流互动。教师不要局限于教材，可以根据学生的实际情况，做到用教材而不是教教材。充分利用多煤体教学手段，提高学生学习的兴趣和学习效率。
5、由于本节知识带有科普性质，所以无论是补充的内容还是原来课本的内容，都不宜也不可能讲得很深，尽可能把抽象问题形象化，能达到学生有一定的继续学习的兴趣即可。
【教学过程】
1、 让学生阅读全文，允许学生互相讨论交流，并提出问题。（约20分钟）
2、 对学生提出的问题做出正面的回答，尽可能把抽象问题形象化。（至少20分钟）
3、 预计且建议可补充的内容有：
a：关于黑体的相关知识；
b：光的本性发展简史；
c：光电效应；
d：能级的相关知识；
e：课程资源：
1、普朗克及其对物理学的贡献
2、光电效应和爱因斯坦光量子理论
（1） 光电效应的规律
(2)经典物理理论对光电效应解释的困难
(3)爱因斯坦光子说及其对光电效应的圆满解释
3、玻尔对原子结构学说的贡献
4、光的本性——光的波动说和微粒学之争
5、德布罗意的物质波观点
本教案设计过程简单，只是给出一个授课过程的框架性建议，以及一些补充建议，实在不是本人想偷工减料,只是因为教材处理灵活，至于要补充什么，第一课时讲到哪里，相信每个教师都有自己的特点及学情，不应受到束缚。从这点意义上讲，这样的教案设计或许符合课改的精神吧？
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告诉世界
教学要求
1 初步了解爱因斯坦相对论建立的背景，知道时间延缓，长度缩短，质速关系，质能关系和时空弯曲。能运用相对论知识解释简单的现象。
2 了解经典物理学的局限，知道经典时空观与相对论时空观之间的关系。
3 初步认识“猜想”，“假设”和“物理模型的构建”在科学研究中的重要作用，培养大胆质疑的勇气和批判意识。
教学重点
了解现代物理学的基础知识。
通过物理学史的教育帮助学生建立辩证唯物主义的时空观，同时让学生体会到：科学的发展永无止境；在科学研究中要敢于质疑，不迷信权威，选择科学的研究方法巧妙地解决问题。
教学难点
高速世界远离我们所生活的低速世界，不但难以用生活经验来诠释，而且与生活经验相背离，导致学生难以接受。
经典物理学的概念根深蒂固，导致学生对新理论难以理解。
高速实验难以演示，缺乏直观的实验和形象生动的实例使学生难以想象。
学情分析
学生已通过一年的物理学习基本建立经典力学的概念体系，牛顿经典时空观与认知世界的协调，以及牛顿力学对现实世界解释的巨大成功，使之对此深信不疑；况且教师在以往的教学中有意避开对牛顿力学成立的先验条件的阐述，因此学生对此缺乏认识，高速世界与牛顿力学的冲突又远离他们的生活经验，不能构成他们进一步求知的动力。
教学目的
1 知识与技能
知道世纪之交的晴朗的物理学天空上的两朵乌云，了解其主要内容以及由此所引起的物理学理论的发展与创新。
认识经典力学的实用范围和局限性。知道经典时空观与相对论时空观之间的关系。
初步了解相对论时空观中的基本观点，了解狭义相对论和广义相对论。知道相对论以人类认识高速世界的影响。
2 过程与方法
经历科学家建立相对论的思维探索过程，认识科学思维的意义，学习科学的思维方法，从中体验成功的乐趣。
了解物理学的研究方法，认识理想实验，物理模型和数学工具在科学研究中的重要作用，以及物理验证实验在物理学发展过程中的作用。
3 情感态度与价值观
领略到自然界的奇妙与和谐，发展学生对科学的好奇心与求知欲。
养成敢于发表自己观点，既坚持原则又尊重他人的良好习惯。培养有根据的怀疑精神和批判意识，敢于坚持真理，勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神以及判断大众传媒等有关信息是否科学的意识。
了解科学理论的相对性，知道科学理论发展过程的继承与扬弃。
体会科学，技术与社会之间的互动关系。
几点教学设计及目的
1 课件 标题：人类的宇宙图象
内容： 屈原＜＜天问＞＞ 、天似穹庐，笼盖四野（天圆地方）、亚里士多德＜＜论天＞＞中提到的地圆说及三个证据（月食，北极星的位置，先见船帆）、托勒密模型（地静中心圆周说）、哥白尼太阳静止中心圆周说、开普勒椭圆说、牛顿的无中心说……（有条件可采用FLASH作成动画，或用PPT也成）
目的：让学生感受到人类认识自然过程的曲折性，每一个先进的理论往往都有他的时代的局限性，虽然它最终都被修正却无损于它的伟大。为接下来的学习做好心理准备。
2 “抛砖”
剪辑一小段有关“时间旅行”或“星际旅行”的科幻影视片断做成课件播放，调动学生兴趣，然后教师提出一个以经典力学为基础的推导，通过速度合成达到超光速以进行时间或星际旅行的理论（此时教师最好是故作神秘，似乎通过“严谨”的推导，作出重大的理论发现似的。以期搞晕学生，逼出认知冲突。）
3 “引玉”
让学生评价“速度合成超光速”的可能性，这时学生中必然有人阅读过有关相对论的知识因而对此提出异议，此时可让他们发言，互相反驳、质疑，形成一种热烈的求知氛围。
4 “尺缩钟慢”的推导
依据司南版＜＜物理必修2＞＞本节课的时间延缓效应示意图，引导学生推导
（1）△t=△t′／(1-v2/c2)1/2、 (2) L′=L(1-v2/c2)1/2
得出“尺慢钟缩”的结论。这部份的推导对于熟练掌握运动学知识的学生来说不算太难，让他们体验一下理论推理的乐趣，有助于提高学生的自信，认识科学推论的过程。
5 想象小论文
请发挥一下你的想象力，想象一下你在一个最高速度只有20公里的世界中旅行将会碰到什么有趣的事。
6 模拟演示
用编织网袋或有弹性的布料做一个平面，再取两个小钢球放在平面上，模拟演示质量使时空发生弯曲的现象。
教学流程
第一课时
1 课件演示 标题：人类的宇宙图象
2 “抛砖”
3 “引玉”
4 教师讲述物理学史；
物理学大厦上空的两朵乌云、“迈克尔逊－莫雷实验”40年如一日反复得出的结果――光速不变、以太阴魂、牛顿力学的两个先验条件（绝对时空观）。爱因斯坦通盘考虑了有关光的传播速度的实验结果和牛顿力学、麦克斯韦电磁场理论的根基，他得出结论，唯一的出路是革命，从根本上改造经典物理学，抛弃以太，抛弃绝对时间和绝对空间，在新的时间、空间概念的基础上，建立全新的物理学体系――相对论。爱因斯坦的两个基本假设（狭义相对论）、由相对论引发的两个著名佯谬“尺缩钟慢”
5 “尺缩钟慢”的推导
6 作业：想象小论文 ，收集有关相对论的资料。
第一课时结束。
第二课时
1 学生朗诵＜＜想象小论文＞＞，讨论是否符合相对论原理。
2 辅导自学“质速关系”“质能关系”
3 讲解爱因斯坦升降机理想实验并得出加速运动和引力作用都导致了轨迹弯曲的结果。由此总结出“等效原理”； 预言光线弯曲并得到证实；将光线弯曲等效于时空弯曲来解释引力场的效应、提出广义相对论引力场方程。
4 模拟演示“时空弯曲的引力效应”
5 相对论的几个预言及被证实的过程（由学生讲述，教师补充）
6 介绍爱因斯坦的生平及一生的伟大贡献（由学生讲述，教师补充）
7 作业；试解释“山中方七日，世上已千年”
对相对论有兴趣的同学可课外阅读＜＜时间简史＞＞＜＜时间简史续编＞＞＜＜时空本性＞＞＜＜相对论演义＞＞＜＜奇异的量子世界＞＞等书
有关相对论的一此资料：
1 公元1054年发生过一起非常著名的超新星爆发事件，若光速能叠加则在几十年后都能看到这颗超新星爆发时所发出的光，而实际情况却像我国宋史上所记载的那样“岁余稍没”，此事间接证明了光速不变原理。
2 激发氢原子的实验以及对宇宙线的研究过程都证实了时间膨胀说。
3 广义相对论解释了水星近日点的进动问题，证明它是来源于实践的科学理论。
4 广义相对论预言了光谱线的引力红移，并得到证实。
5 英国的日全蚀观测队证实了星光在近太阳时弯曲。
6 广义相对论解释了“爱因斯坦十字星座”现象
本文只是给出一个授课过程的框架性建议，以及一此参考资料，本课内容多，处理也灵活，相信每个教师都有自己的特点及学情，不应受到束缚。这里只是抛砖引玉而已。
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