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2019 人教版高中物理选修第三册《第四章 电磁振荡
与电磁波》大单元整体教学设计[2020 课标]
一、内容分析与整合
二、《普通高中物理课程标准(2017 年版 2020 年修订)》分解
三、学情分析
四、大主题或大概念设计
五、大单元目标叙写
六、大单元教学重点
七、大单元教学难点
八、大单元整体教学思路
九、学业评价
十、大单元实施思路及教学结构图
十一、大情境、大任务创设
十二、单元学历案
十三、学科实践与跨学科学习设计
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十四、大单元作业设计
十五、“教-学-评”一致性课时设计
十六、大单元教学反思
一、内容分析与整合
(一)教学内容分析
《第四章 原子结构和波粒二象性》是高中物理选修第三册中的重要章节,
该章节深入探讨了原子结构的本质以及光与物质的相互作用规律,是现代物理
学的基础内容之一。本章内容不仅涉及经典物理学的延伸,更重要的是引入了
量子力学的基本概念和理论,为学生打开了一扇通向微观世界奥秘的大门。
普朗克黑体辐射理论:该部分介绍了黑体辐射的现象和普朗克的黑体辐射
定律。学生将了解黑体辐射的规律,以及普朗克如何通过引入能量子的概念,
成功解释了黑体辐射的实验结果。这是量子论诞生的标志,为量子力学的发展
奠定了基础。
光电效应:光电效应是光与物质相互作用的一个重要现象,爱因斯坦的光
电效应方程揭示了光子的能量与频率之间的关系,进一步证实了光的粒子性。
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学生将通过实验观察光电效应现象,理解光电效应方程,并探讨光电效应的应
用。
原子的核式结构模型:通过 α 粒子散射实验,卢瑟福提出了原子的核式结
构模型,即原子的大部分质量和正电荷都集中在一个很小的原子核内,电子在
核外绕核运动。这部分内容将帮助学生建立原子的微观图像,理解原子核与电
子之间的相互作用。
氢原子光谱和玻尔的原子模型:氢原子光谱的规律揭示了原子能级的存在,
玻尔将量子化的概念引入原子模型,成功解释了氢原子光谱的实验结果。学生
将学习氢原子的能级结构,理解量子化的概念,并探讨玻尔模型的局限性。
粒子的波动性和量子力学的建立:德布罗意提出实物粒子也具有波动性的
假说,并通过电子衍射实验得到了证实。这部分内容将引导学生认识物质的波
粒二象性,了解量子力学的建立过程,以及量子力学对现代物理学的影响。
(二)单元内容分析
本章内容涵盖了原子结构和波粒二象性的基本理论和实验现象,是深入理
解微观世界物理规律的重要基础。各节内容之间存在紧密的逻辑联系,从黑体
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辐射现象引出量子论的概念,再通过光电效应、原子的核式结构模型、氢原子
光谱和玻尔的原子模型,逐步揭示原子结构的奥秘。通过粒子的波动性和量子
力学的建立,将学生的视野引向更广阔的微观世界。
普朗克黑体辐射理论:作为量子论的起点,普朗克的黑体辐射定律为学生
理解量子化的概念提供了实验基础。通过这部分内容的学习,学生将初步认识
到微观粒子能量取值的非连续性,为后续学习打下基础。
光电效应:爱因斯坦的光电效应方程不仅解释了光电效应的实验现象,还
进一步证实了光的粒子性。这部分内容的学习将帮助学生理解光子与电子之间
的相互作用,以及光子能量与频率之间的关系。
原子的核式结构模型:卢瑟福的 α 粒子散射实验揭示了原子的内部结构,
提出了原子的核式结构模型。这部分内容的学习将帮助学生建立原子的微观图
像,理解原子核与电子之间的相互作用和运动规律。
氢原子光谱和玻尔的原子模型:氢原子光谱的规律揭示了原子能级的存在,
玻尔将量子化的概念引入原子模型,成功解释了氢原子光谱的实验结果。这部
分内容的学习将帮助学生理解量子化的概念在原子结构中的应用,以及量子化
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对原子光谱的解释。
粒子的波动性和量子力学的建立:德布罗意的物质波假说和电子衍射实验
证实了实物粒子的波动性,为量子力学的建立提供了重要依据。这部分内容的
学习将引导学生认识物质的波粒二象性,了解量子力学的基本原理和方法论。
(三)单元内容整合
本章内容以原子结构和波粒二象性为核心,通过五个部分的学习,逐步揭
示微观世界的奥秘。在教学过程中,应注重各部分内容之间的逻辑联系和相互
衔接,帮助学生构建完整的知识体系。
理论与实践相结合:在介绍理论知识的应注重实验现象的观察和分析。例
如,在介绍光电效应时,可以通过实验让学生观察光电效应现象,理解光电效
应方程的物理意义。
历史与现状相结合:在介绍物理学史的应注重现代物理学的发展和应用。
例如,在介绍普朗克黑体辐射理论时,可以介绍量子论在现代科技中的应用,
如量子计 算机 、量子通 信等 。
宏 观与微观相结合:在介绍微观世界的应注重与 宏 观世界的联系和 比较 。
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例如,在介绍原子的核式结构模型时,可以与 太阳 系模型进 行比较 ,帮助学生
理解原子核与电子之间的相互作用和运动规律。
思维 与方法相结合:在 培养 学生物理观念的应注重科学 思维 和方法论的 培
养 。例如,在介绍量子力学的建立过程时,可以引导学生学习科学 家 的科学 思
维 和方法论, 培养 学生的 创新思维 和探 究 能力。
二、《普通高中物理课程标准( 2017 年版 2020 年修订)》分解
(一)物理观念
物质观念:学生能 够 理解物质是 由 原子、分子 等 基本粒子构成的,这 些 基
本粒子具有 特 定的物理性质和相互作用规律。例如,在介绍原子的核式结构模
型时,学生应能 够 理解原子核与电子之间的相互作用和运动规律。
运动与相互作用观念:学生能 够 理解物质的运动状 态 和相互作用规律,以
及这 些 规律在微观世界中的 表 现 形 式。例如,在介绍光电效应时,学生应能 够
理解光子与电子之间的相互作用和运动规律。
能量观念:学生能 够 理解能量的存在 形 式和 转 化规律,以及这 些 规律在微
观世界中的 表 现 形 式。例如,在介绍普朗克黑体辐射理论时,学生应能 够 理解
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能量子的概念和能量 转 化的规律。
量子观念:学生能 够 理解量子化的概念和量子 态 的存在 形 式,以及这 些 概
念在微观世界中的应用。例如,在介绍氢原子光谱和玻尔的原子模型时,学生
应能 够 理解量子化的概念在原子结构中的应用。
(二)科学 思维
模型建构:学生能 够根 据物理现象和实验 数 据,建构物理模型并解释物理
现象。例如,在介绍原子的核式结构模型时,学生应能 够根 据 α 粒子散射实验
数 据建构原子的核式结构模型。
科学 推 理:学生能 够 运用物理原理和 数 学方法,进 行 逻辑 推 理和 演绎推 理,
解 决 物理 问题 。例如,在介绍光电效应方程时,学生应能 够 运用光子能量与频
率之间的关系进 行 逻辑 推 理和 演绎推 理。
科学论证:学生能 够 运用实验 数 据和物理原理,对物理现象和理论进 行 论
证和 评价 。例如,在介绍粒子的波动性和量子力学的建立时,学生应能 够 运用
电子衍射实验 数 据和量子力学原理对粒子的波动性进 行 论证和 评价 。
质 疑创新 :学生能 够勇于 质 疑传统 观念和理论,提出 新 的观点和假 设 ,并
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进 行 实验验证和理论 推 导。例如,在介绍普朗克黑体辐射理论时,学生应能 够
勇于 质 疑 经典物理学的能量连续观念,提出能量子的假 设 并进 行 实验验证和理
论 推 导。
(三)科学探 究
问题 提出:学生能 够根 据物理现象和实验 数 据,提出有探 究价 值的物理 问
题 。例如,在介绍光电效应时,学生应能 够根 据光电效应现象提出光子与电子
之间相互作用和运动规律的 问题 。
实验 设 计:学生能 够根 据物理 问题 和实验 条件 , 设 计合理的实验方 案 并进
行 实验 操 作。例如,在介绍粒子的波动性和量子力学的建立时,学生应能 够根
据电子衍射实验 条件设 计合理的实验方 案 并进 行 实验 操 作。
数 据 收 集与 处 理:学生能 够 运用科学方法和技 术手段收 集实验 数 据并进 行
处 理和分析。例如,在介绍光电效应方程时,学生应能 够 运用光电效应实验 装
置收 集实验 数 据并进 行处 理和分析。
结论得出与 交流 :学生能 够根 据实验 数 据和物理原理得出科学结论并进 行
交流 和分 享 。例如,在介绍氢原子光谱和玻尔的原子模型时,学生应能 够根 据
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氢原子光谱实验 数 据和玻尔原子模型得出科学结论并进 行交流 和分 享 。
(四)科学 态度 与 责任
科学本质认识:学生能 够 理解科学的本质 特征 和科学方法的重要性,认识
到科学是不 断 探 索 和进步的过程。例如,在介绍量子力学的建立过程时,学生
应能 够 理解量子力学的建立是科学 家们 不 断 探 索 和进步的结果。
科学 态度培养 :学生能 够保持 对科学的 兴趣 和 好奇 心, 勇于 探 索未 知 领域
和 挑战传统 观念。例如,在介绍普朗克黑体辐射理论时,学生应能 够保持 对量
子论的 兴趣 和 好奇 心, 勇于挑战 经典物理学的能量连续观念。
社会责任感培养 :学生能 够 认识到科学技 术 对 社会 发展的重要作用和影响,
积极承担社会责任 并 推 动 社会 进步。例如,在介绍量子论在现代科技中的应用
时,学生应能 够 认识到量子论在量子计 算机 、量子通 信等领域 的重要作用和影
响,并 积极承担推 动 社会 进步的 责任 。
可 持 续发展意识 培养 :学生能 够 认识到 环境保护 和可 持 续发展的重要性,
积极参 与 环保活 动和 推 动可 持 续发展进程。例如,在介绍能 源 与可 持 续发展时,
学生应能 够 认识到 环境保护 和可 持 续发展的重要性,并 积极参 与 环保活 动和 推
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动可 持 续发展进程。
通过以 上 对《普通高中物理 课 程标 准 ( 2017 年版 2020 年 修 订 )》的分
解和对应教学内容的整合分析, 我们 可以 清晰地看 到本章教学内容在 培养 学生
物理观念、科学 思维 、科学探 究 和科学 态度 与 责任 方 面 的重要作用和 价 值。在
教学过程中, 我们 应注重将 课 程标 准 的要 求 与教学内容相结合,通过 丰富多样
的教学方法和 手段 , 促 进学生的 全面 发展。
三、学情分析
(一) 已 知内容分析
在进入高中物理选修第三册《第四章 原子结构和波粒二象性》的学习之 前 ,
学生 已 经具 备 了 较 为 扎 实的物理基础知识, 特别 是关 于 电 磁 学、力学以及波动
与光学 等 方 面 的内容。这 些 内容为学生理解原子结构和波粒二象性提供了 必 要
的基础。
电 磁 学基础:学生在 必 修 课 程中 已 经学习了电 场 、 磁场 、电 磁感 应以及电
磁 波 等 基本概念和规律。这 些 内容为理解电 磁振荡 和电 磁 波的 传播 提供了理论
基础。 特别 是电 磁 波的 传播特 性,如波 长 、频率、波 速 之间的关系,以及电 磁