必修二《第6章 相对论与量子论初步 第2节 量子世界》优秀教案

必修二《第6章 相对论与量子论初步 第2节 量子世界》优秀教案

教学对象

高一学生

提供者

课时

1课时

一、教材内容分析

本节为《普通高中物理课程标准》共同必修模块“物理2”中的第六章第二节的内容。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波粒二象性和物质的波粒二象性。通过实例，初步了解微观世界的量子化现象。

二、教学目标

1.知识与技能

（1）初步了解微观世界的量子化现象，知道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类对物质世界的认识。

（2）知道量子论的建立不仅是物理学的革命，也对人类认识世界和科技发展具有重要影响。

2.过程与方法

（1）通过了解经典物理学能量连续性观点在解释“黑体辐射”现象时的失败，体会普朗克提出量子假说的伟大意义。

（2）通过了解“光电效应”实验与经典物理学理论的矛盾，体会爱因斯坦的光子说对光的本性的揭露。

（3）通过了解光的波粒二象性，使学生知道微观世界能量量子化的特征，从而使学生认识到：量子论的观点是作为现代人认识客观世界的重要方法。

3.情感、态度与价值观

（1）关注量子物理对我们生活所造成的影响，体会量子物理对21世纪科学技术领域和人类文明进步的重要性。

（2）关注量子学研究的新进展。

三、学习者特征分析

在高中教学中适当引入量子理论的基本观点是必然趋势，量子力学具有高度抽象性，且具有与经典物理全然不同的研究方法，这使得本节内容在教学过程中很难让学生准确的理解基本概念和规律。同时因为缺乏相关知识的铺垫，因而对教学会造成相当大的困难，大多数学生听说过量子，多光子纠缠等词，但对这些效应，他们并不知其所以然。学生了解量子的途径，主要是通过阅读《三体》，觉得比较有趣，特别想知道量子论的基本观点和意义。但他们不可能完全理解量子的内容。

四、教学策略选择与设计

《课程标准》对本节要求的知识技能目标是“初步了解和知道”，在必修课程中编排现代物理的内容，目的是使学生在完成必修的课程中对物理学的发展和前景有整体性了解，也是为进一步激发学生学习物理的兴趣，所以教学要求以了解为主，不做更高要求，因此采用了“混合教学”，所谓“混合教学”就是要把传统教师启发式地讲授教学方式的优势和现代信息（实验演示、计算机视频播放，模拟等）技术的优势结合起来，对于混合教学的应用，为了激发学生的兴趣，这也是将混合教学模式应用到量子力学的关键。

新课导入

2016年1月8日新闻联播中关于“2015年度国家科学技术奖励大会”的新闻踢到潘建伟团队研制的全球首颗量子通信卫星在量子通信和安全传输方面具有极其重要的作用，这项技术的基础就源于潘建伟团队在“多光子纠缠干涉”领域的一系列突破。很多学生看到这则新闻会为中国科学的迅速发展而感到骄傲，也会对新闻中的科研问题感到很深奥、难懂、比如什么事量子通信？量子通信为什么和安全传输联系在一起？多光子纠缠是什么？这些问题是学生的兴趣所在。且与量子力学的理论基础紧密相关。因此，我们利用视频播放墨子号量子卫星上天作为本节课的新课导入，激发学生兴趣，并提出问题“墨子号为什么要上天等，什么是量子卫星”引起学生思考。

物理学史引入物理教学