第5章5“基本”粒子2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册课程探究与巩固教师用书配套教学设计（人教版）.docx

第5章5“基本”粒子2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册课程探究与巩固教师用书配套教学设计（人教版）

课题：

科目：

班级：

课时：计划1课时

教师：

单位：

一、教学内容分析

本节课的主要教学内容为第5章5“基本”粒子，内容涉及教材的5.1至5.5节，具体包括：

1.5.1节：夸克与轻子，介绍夸克和轻子的概念、性质及其在物质组成中的作用。

2.5.2节：强相互作用与弱相互作用，讲解强相互作用和弱相互作用的定义、特点及应用。

3.5.3节：电磁相互作用，探讨电磁相互作用的性质、规律及其在现实生活中的应用。

4.5.4节：原子核结构，分析原子核的结构特点、核力的性质以及核反应。

5.5.5节：粒子加速器与探测技术，介绍粒子加速器的工作原理、类型及探测技术的发展。

教学内容与学生已有知识的联系：

学生在学习本节课之前，应已掌握初中物理中的力学、电磁学等基本知识，对物质、能量、力等概念有初步了解。在此基础上，本节课将进一步拓展学生对微观世界的认识，将已有知识与微观粒子物理学相结合，帮助学生构建更为完整的物理知识体系。

二、核心素养目标分析

本节课的核心素养目标主要从科学探究、科学思维、科学态度与价值观三个方面进行阐述：

1.科学探究：通过学习本节课，学生能运用观察、实验、分析等方法研究基本粒子的性质和相互作用，提高学生提出问题、解决问题的能力。

2.科学思维：本节课引导学生运用逻辑思维、批判性思维、创新思维等方法，从微观粒子角度认识物质的组成和相互作用，培养学生建立科学思维习惯。

3.科学态度与价值观：通过学习基本粒子的研究历程，使学生认识到科学研究的曲折性和严谨性，培养学生的科学态度；同时，激发学生对微观世界的探索兴趣，引导学生关注物理学在现代科技发展中的重要作用，提高学生的科学责任感。

三、教学难点与重点

1.教学重点：

（1）基本粒子的概念及其性质：本节课的重点是让学生掌握夸克、轻子、强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用等基本粒子和相互作用的性质及应用。例如，夸克是构成质子和中子的一种基本粒子，具有分数电荷、质量等性质。

（2）原子核结构及其稳定性：学生需要理解原子核由质子和中子组成，核力是一种强相互作用，能维持原子核的稳定。此外，还需掌握核反应的基本原理，如核裂变和核聚变。

（3）粒子加速器与探测技术：了解粒子加速器的工作原理、类型及探测技术的发展，认识其在物理学研究和现实生活中的应用。例如，大型强子对撞机（LHC）是当今世界上最大的粒子加速器，用于研究基本粒子的性质和相互作用。

2.教学难点：

（1）基本粒子的微观性质：学生难以理解基本粒子如夸克、轻子等微观粒子的性质，如它们如何组成复杂的粒子，以及它们在物质世界中的作用。

（2）相互作用的概念和机理：学生对强相互作用、弱相互作用、电磁相互作用等基本相互作用的概念和机理理解不深，难以把握它们在物质世界中的重要性。

（3）原子核结构及核反应：学生难以理解原子核的结构，如质子和中子的组成，以及核力如何维持原子核的稳定。此外，核反应的复杂性也使得学生难以掌握。

（4）粒子加速器与探测技术：学生对粒子加速器的工作原理、类型及探测技术的发展认识不足，难以理解其在物理学研究和现实生活中的重要作用。

针对以上重点和难点，教师应采取有针对性的教学方法，如通过动画、模型等直观教具展示基本粒子和相互作用的微观性质；运用比喻、举例等方法讲解相互作用的概念和机理；通过实验、案例等引导学生了解原子核结构及核反应；同时，介绍粒子加速器与探测技术的发展及在科学研究中的应用，激发学生的兴趣和探究欲望。

四、教学方法与策略

1.教学方法：

（1）问题驱动法：教师通过提出与基本粒子物理学相关的问题，激发学生的思考和探究欲望，引导学生主动学习。例如，在讲解夸克时，教师可以提问：“夸克是如何构成质子和中子的？”

（2）案例分析法：教师通过分析具体的粒子物理学案例，使学生更好地理解基本粒子和相互作用的性质。例如，在讲解强相互作用时，教师可以分析原子核的稳定性，让学生理解核力的重要性。

（3）讨论法：教师组织学生就某一问题进行小组讨论，培养学生的合作精神和科学思维。例如，在讲解核反应时，教师可以组织学生讨论核裂变和核聚变的区别和联系。

2.教学活动设计：

（1）角色扮演：学生扮演基本粒子，通过模拟粒子的相互作用，直观地理解相互作用的性质。例如，学生可以扮演夸克，模拟夸克之间的强相互作用。

（2）实验：教师组织学生进行粒子加速器实验，让学生亲身体验粒子加速器的工作原理和探测技术。例如，学生可以操作云室实验，观察粒子在磁场中的轨迹。

（3）游戏：教师设计有关基本粒子和相互作用的互动游戏，让学生在游戏中学习知识。例如，设计一个“粒子拼图”游戏，让学生通过拼图了