1、普通高中教科书物理普通高中教科书物理选择性必修第三册选择性必修第三册 教材介绍教材介绍课程课程标准标准选择性选择性必必修修3 3模模块块一级一级主题主题01“固体、液体和气体”“热力学定律”“原子与原子核”“波粒二象性”教科教科书书教材教材章章结构结构设计设计01第一章 分子动理论第二章 气体、固体和液体 第三章 热力学定律热学近代 物理第四章 原子结构和波粒二象性 第五章 原子核教科教科书书教材教材章章结构结构设计设计01物质观物质观规律（能量观）规律（能量观）物质观、能量观物质观、能量观热学这热学这一一门科门科学学起源起源于人于人 类对类对于于热与热与冷冷现象现象的的本质本质的追的追 求求
2、（这（这）可能可能是是人类人类最初最初 对自对自然然法则法则的的追求追求之之一。一。王王竹竹溪溪第一第一章章分子分子动动理论理论02第一第一章章分子分子动动理论理论02一、全章概述一、全章概述二、教材具体说明二、教材具体说明第一第一章章分子分子动动理论理论02一、全章概述一、全章概述课课程标准程标准要要求求3.1.1 通过实验，估测油酸分子的大通过实验，估测油酸分子的大 小。了解分子动理论的基本观点及相关的小。了解分子动理论的基本观点及相关的 实验证实验证据据。课课程标准程标准要要求求3.1.2 通过实验，了解扩散现象。观察通过实验，了解扩散现象。观察 并能解释布朗运动。了解分子运动速率分布并
3、能解释布朗运动。了解分子运动速率分布 的的统计规统计规律律，知道分子运动速率分布图像的，知道分子运动速率分布图像的 物理意义。物理意义。课课程标准程标准要要求求3.1.6能用分子动理论和统计观点能用分子动理论和统计观点 解释气体压解释气体压强强课课程标准程标准要要求求删去：删去：“知道阿伏加德罗常数的意知道阿伏加德罗常数的意义义”增增加：加：“知道分子运动速率分布图像的知道分子运动速率分布图像的物理意物理意义义”删删去去：“认识认识温温度是度是分分子平子平均均动动能能的标的标 志。理解内能的概志。理解内能的概念念”修订版现行版教教材结构材结构的的单元划分单元划分第第一单元一单元第第二单元二单元
4、实验：用油膜法估实验：用油膜法估 测油酸分子的大小测油酸分子的大小分子动理论分子动理论 的基本内容的基本内容分子运动速分子运动速 率分布规律率分布规律分子动能和分子动能和 分子势能分子势能学学科核心科核心素素养：物养：物理理观念观念以以“花的原子花的原子”为例，提出原子为例，提出原子 论的早期观点论的早期观点阐述分子动理论阐述分子动理论 的基本观点及相的基本观点及相 关的关的实验证据实验证据展示大量分子展示大量分子 运动速率所遵运动速率所遵 循的统计规律循的统计规律从能量角度认从能量角度认 识分子热运动识分子热运动 的能量特征的能量特征1.1.分子动理论的基本内分子动理论的基本内容容2.2.实
5、验：用油膜法估测实验：用油膜法估测油油 酸分子的大小酸分子的大小3.分子运动速分子运动速 率分布规律率分布规律运用运用“分子动理论分子动理论”形成物质观的基本思路形成物质观的基本思路章首语章首语4.分子动能分子动能 和分子势能和分子势能学学科核心科核心素素养：科养：科学学思维思维模型建模型建构构 把分子看成小球来处理，让学生把分子看成小球来处理，让学生 经历建立分子的理想化模型经历建立分子的理想化模型过过程。程。统计规统计规律律 展示大展示大量量气体分子运动速率分布气体分子运动速率分布 规律的图像，通过科学推理规律的图像，通过科学推理、论证论证，实现实现对对分子分子 热运动的微观解释。热运动的
6、微观解释。学学科核心科核心素素养：科养：科学学探究探究体验用测体验用测量量宏观量的方法测得宏观量的方法测得微微观量观量分子分子 直径的实验过直径的实验过程程。寻找寻找“证据证据”是科学探究是科学探究中中的要的要素素之一。挖之一。挖 掘相关的实验证据，以提高掘相关的实验证据，以提高学学生的生的证证据意据意识。识。学学科核心科核心素素养：科养：科学学态度与态度与责责任任科学家布朗精于观察和科学家布朗精于观察和实实验验，他他发现问发现问题题，并把观察到的现象做了详尽并把观察到的现象做了详尽的的记记录，录，为后为后人人的进的进 一步研究作出了开拓性的贡一步研究作出了开拓性的贡献献的描的描述述，传，传递
7、递给学给学 生一种正确的科学态度和科生一种正确的科学态度和科学学精神精神教教育。育。第一第一章章分子分子动动理论理论02二、教材具体说明二、教材具体说明第一第一章章分子分子动动理论理论021.规范阐述分子动理论的基本内容感悟分子的尺度感悟分子的尺度：1010m对对物体是物体是由由大量分大量分子子组成的组成的认认识识对对物体是物体是由由大量分大量分子子组成的组成的认认识识1 mol 水中含有水分子的数量水中含有水分子的数量 就达就达6.021023个个。这。这足足以表明，以表明，组成物体的分子是大量的。组成物体的分子是大量的。实验：油膜法估测实验：油膜法估测分分子的大小子的大小感悟分子的感悟分子
8、的“微小微小”和和“大量大量”对对分子做分子做无无规则热规则热运运动的认识动的认识利用利用Tracker软件，可以软件，可以追追踪到踪到 经过多个相同时间间隔的小经过多个相同时间间隔的小炭炭粒所在粒所在 的位置。打开布朗运动拍摄的位置。打开布朗运动拍摄的的视频，视频，选择一个小炭粒为追踪对象选择一个小炭粒为追踪对象，逐帧追逐帧追 踪，选择显示所有追踪的位踪，选择显示所有追踪的位置置并选择并选择 显示路径，将这些位置进行显示路径，将这些位置进行连线。连线。（教参中（教参中的的教学片教学片段段）对某个微粒的跟踪情况对某个微粒的跟踪情况对对分子做分子做无无规则热规则热运运动的认识动的认识对分对分子子
9、间作间作用用力力的认的认识识F-r 图像图像对分对分子子间作间作用用力力的认的认识识F-r 图像图像现行版修订版经经历构建历构建理理想化模想化模型型的过程的过程用油膜法估测油酸分用油膜法估测油酸分 子直径的大小是一种通过子直径的大小是一种通过 直接测量宏观量来间接测直接测量宏观量来间接测 量微观量的方法。量微观量的方法。用用照片呈照片呈现现真实的真实的实实验情境验情境第一第一章章分子分子动动理论理论021.规范阐述分子动理论的基本内容2.加强分子运动速率分布统计规律的学习热热现象与现象与分分子热运子热运动动的统的统计计规律规律分分子运动子运动速速率分布率分布的的图像图像“取取某某个个速速率率的
10、分的分子子数数”“取取某某速速率率区间区间的分的分子子数数”分分子运动子运动速速率分布率分布的的图像图像横轴：横轴：分子速分子速率率v/(100 ms1)，横轴数值标横轴数值标注注1、2、3 纵轴：纵轴：每百速率单位区间的分子每百速率单位区间的分子 数所占百分比，纵轴数值数所占百分比，纵轴数值 标注标注5、10、15 对对气体压气体压强强的微观的微观解解释释对对气体压气体压强强的微观的微观解解释释个别分子的运动服从力学个别分子的运动服从力学 规律，个别分子碰撞器壁时所规律，个别分子碰撞器壁时所 产生的冲产生的冲力力可以用力学规律来可以用力学规律来 计算，计算，但但是，涉及是，涉及大量分大量分子
11、子的的 集体行集体行为为就要用到就要用到统计规律统计规律来来 处理了，这不是一种纯粹的力处理了，这不是一种纯粹的力 学问题。学问题。第一第一章章分子分子动动理论理论021.规范阐述分子动理论的基本内容2.加强分子运动速率分布统计规律的学习3.认识分子热运动中的能量特征推推测分子测分子势势能的存在能的存在分分子势能子势能与与分子间分子间距距离的关系离的关系现行版修订版分分子势能子势能与与分子间分子间距距离的关系离的关系要推论要推论宏宏观物观物质质的表的表现，现，就必就必须须采用采用统统计方计方法法，由，由对个对个 体原体原子子（分（分子子）物）物理理参量参量的适的适 当统当统计计平均平均，来得来
12、得出出支配支配宏观宏观 行为行为的的规律。规律。彭彭罗罗斯斯第二第二章章气体气体、固体固体和和液体液体02第二第二章章气体气体、固体固体和和液体液体02一、全章概述一、全章概述二、教材具体说明二、教材具体说明第二第二章章气体气体、固体固体和和液体液体02一、全章概述一、全章概述课课程标准程标准要要求求3.3.了解固体的微观结构。知道晶体和非了解固体的微观结构。知道晶体和非 晶体晶体的特点。能列举生活中的晶体和非晶体。通的特点。能列举生活中的晶体和非晶体。通 过过实例，了解液晶的主要性质及其在显示技术中实例，了解液晶的主要性质及其在显示技术中 的应用。的应用。4.4.了解材料科学的有关知识及应用
13、，体了解材料科学的有关知识及应用，体 会它会它们的发展对人类生活和社会发展的影响。们的发展对人类生活和社会发展的影响。课课程标准程标准要要求求5.5.观察液体的表面张力现象。了解观察液体的表面张力现象。了解 表面张表面张力产生的原因。知道毛细现象。力产生的原因。知道毛细现象。6.6.通过实验，了解气体实验定律。通过实验，了解气体实验定律。知道知道理想气体模型。能用分子动理论和统计理想气体模型。能用分子动理论和统计 观点观点解释气体压强和气体实验定律。解释气体压强和气体实验定律。删删去去 “了解液晶的微观结了解液晶的微观结构构”删删去去 “知道知道饱饱和汽和汽、未饱未饱和和汽和汽和饱饱和气和气
14、压。了解相对湿压。了解相对湿度度。举例说明空气的相对湿度。举例说明空气的相对湿度 对人的生活和植物生长的影对人的生活和植物生长的影响响”课课程标准程标准要要求求修订版现行版固体固体液体液体气体的等压变化气体的等压变化 和等容变化和等容变化气体的等温变化气体的等温变化温度和温标温度和温标第第一单元一单元第第二单元二单元第第三单元三单元教教材结构材结构的的单元划分单元划分学学科核心科核心素素养：物养：物理理观念观念新材 料 或 传 统新材 料 或 传 统 材料 新 功 能 的材料 新 功 能 的 开发和研制开发和研制介绍从宏观角度介绍从宏观角度 研究热现象的相研究热现象的相 关物理概念关物理概念研
15、究气体在等温研究气体在等温、等压和等容状、等压和等容状 态下的变化规律态下的变化规律从微观角度研从微观角度研 究固体和液体究固体和液体 的一些性质的一些性质2.2.气体的等温变气体的等温变化化3.3.气体的等压变气体的等压变化化 和等容变化和等容变化1.温度与温标温度与温标研究物质在不同物态下的性质研究物质在不同物态下的性质,形成物质观的基本思路形成物质观的基本思路章首语章首语4.4.固固体体5.5.液液体体学学科核心科核心素素养：科养：科学学思维思维认识理想模型的本认识理想模型的本 质和特征，同时也对学质和特征，同时也对学 过的重要理想模型进行过的重要理想模型进行 梳理，从而由点成线，梳理，
16、从而由点成线，完善学生的完善学生的知知识结构。识结构。学学科核心科核心素素养：科养：科学学探究探究问题、证据、解释、交流问题、证据、解释、交流学学科核心科核心素素养：科养：科学学态度与态度与责责任任第二第二章章气体气体、固体固体和和液体液体02二、教材具体说明二、教材具体说明第二第二章章气体气体、固体固体和和液体液体021.由温度概念的变化，发展学生的科学思维认识认识“温度温度”微微观描述观描述 “平均动平均动能能”定定义温度义温度 “热平衡热平衡”标标度温度度温度 “温标温标”测测量温度量温度 “温度计温度计”“温度”概念的形成（典型范例）宏宏观描述观描述 “冷热程冷热程度度”认识认识“温度
17、温度”认识认识“温度温度”系统系统内各部内各部分分的状的状态态参量参量能能够达到够达到稳稳定状定状态态平平衡态衡态两个两个系系统接统接触触时状时状态态参量参量不不再变再变化化热热平平衡衡处于处于热热平衡平衡的的两个两个物物体具体具有有某个某个共共同的同的热热学性学性质质温度温度温度温度的的数值数值表表示方示方法法温标温标根据根据测测温物温物质质的某的某个个特性特性来来制造制造测测温工温工具具温温度度计计认识认识“温度温度”热平衡热平衡第二第二章章气体气体、固体固体和和液体液体021.由温度概念的变化，发展学生的科学思维2.应用分子动理论和统计观点解释气体实验定律气气体等温体等温变变化的规律化的
18、规律气气体等压体等压变变化的规律化的规律气气体实验体实验定定律的建立律的建立玻意耳定律玻意耳定律让学生让学生经历经历探究性实验过程，后得出结探究性实验过程，后得出结论论；盖吕萨克定律和查理定律盖吕萨克定律和查理定律 直接直接讲授讲授实验实验结结果果。第二第二章章气体气体、固体固体和和液体液体021.由温度概念的变化发展学生的科学思维2.应用分子动理论和统计观点解释气体实验定律3.宏观与微观相结合，发展学生的物质观念观观察晶体察晶体和和非晶体非晶体的的宏观特征宏观特征观观察晶体察晶体和和非晶体非晶体的的宏观特征宏观特征（实实验验真实真实情情境呈境呈现现）观观察表面察表面张张力的宏力的宏观观特征特
19、征观观察表面察表面张张力的宏力的宏观观特征特征（实实验验真实真实情情境呈境呈现现）对对表面张表面张力力的微观的微观解解释释关于表面张力、浸润和关于表面张力、浸润和 不浸润、毛细现象只要求学不浸润、毛细现象只要求学 生对相应的现象有所认识，生对相应的现象有所认识，对背后的微观机对背后的微观机理理定性了解定性了解 即可，同时能够利用所学知即可，同时能够利用所学知 识对日常现象进识对日常现象进行行解释解释。观观察浸润察浸润与与不浸润不浸润现现象象（实实验验真实真实情情境呈境呈现现）观观察浸润察浸润与与不浸润不浸润现现象象（实实验验真实真实情情境呈境呈现现）初初步了解步了解液液晶显示晶显示原原理理从对
20、一从对一切切其他其他的的已知物已知物 理和理和化化学过学过程程的这的这类类研究中研究中 可以可以得得出这出这样样的结的结论论，自然，自然 界作界作为为整体整体来来说它说它蕴蕴藏着一藏着一 定数定数量量的能的能量量，它，它既既不会减不会减 少，少，也也不会不会增增加加亥亥姆霍兹姆霍兹第三第三章章热力热力学学定律定律02第三第三章章热力热力学学定律定律02一、全章概述一、全章概述二、教材具体说明二、教材具体说明第三第三章章热力热力学学定律定律02一、全章概述一、全章概述课课程标准程标准要要求求3.2.13.2.1 知道热力学第一定律。通知道热力学第一定律。通过过有关有关 史实，了解热力学第一定律史
21、实，了解热力学第一定律和和能量能量守守恒定恒定律的律的 发现过程，体会科学探索中发现过程，体会科学探索中的的挫折挫折和和失败失败对科对科 学发现的意义。学发现的意义。课课程标准程标准要要求求2.2.理解理解能量守恒定律，能用能量守恒定律，能用能能量守恒量守恒 的观点的观点解释自然现象。体会解释自然现象。体会能能量守量守恒恒定律定律是是最基最基 本、本、最普遍的自然规律之最普遍的自然规律之一。一。3.3.通过自然界中宏观过程的通过自然界中宏观过程的方方向性，向性，了解热了解热力学第二定律。力学第二定律。删删去去“初步了解熵是反映系统无初步了解熵是反映系统无序序程度的程度的物物理理量量”课课程标准
22、程标准要要求求必修3修订版现行版热力学第二定律热力学第二定律功、热和内能的改变功、热和内能的改变第第一单元一单元第第二单元二单元热力学第一定律热力学第一定律能量守恒定律能量守恒定律教教材结构材结构的的单元划分单元划分学学科核心科核心素素养：物养：物理理观念观念人们对人们对“冷热冷热”现象的研究从来现象的研究从来 就没有停止过就没有停止过从科学历史发展的角度从科学历史发展的角度，理解能量守恒定律丰富理解能量守恒定律丰富的的 内涵及其在科学、哲学发内涵及其在科学、哲学发 展上的重要意义。展上的重要意义。从宏观过程阐释热从宏观过程阐释热 力学第二定律，说力学第二定律，说 明能量转化的方向明能量转化的
23、方向 性问题。性问题。1.1.功、热和内能的改功、热和内能的改变变2.2.热力学第一定律热力学第一定律3.3.能量守恒定律能量守恒定律4.热力学第二定律热力学第二定律围绕围绕“能量守恒定律能量守恒定律”形成能量观的基本思路形成能量观的基本思路章首语章首语学学科核心科核心素素养：科养：科学学思维思维学学科核心科核心素素养：科养：科学学探究探究使使系统的系统的热热力学状力学状态态发生变发生变化化的做功的做功与与传热是传热是否否具有等具有等效效性性（问问题题）焦焦耳的许耳的许多多实验证实验证实实了做功了做功与与传热的传热的等等效性效性（证证据据）做做功或传功或传热热，系统，系统的的状态发状态发生生同
24、样的同样的变变化化（解解释释）给给出内能出内能概概念的科念的科学学定定义义（推推理、论理、论证证）学学科核心科核心素素养：科养：科学学态度与态度与责责任任曾任中国物理学会理事长的曾任中国物理学会理事长的冯冯端教端教授授指出：指出：除了要为焦耳、亥姆霍除了要为焦耳、亥姆霍兹兹和迈和迈尔尔这些作这些作出出杰出贡杰出贡 献的科学家树碑立传外，还献的科学家树碑立传外，还应应建立建立一一个无个无名名英雄纪念英雄纪念 碑，其上最合适的铭文将碑，其上最合适的铭文将是是“纪念纪念为为实现实现永永动机奋斗动机奋斗 而失败的人们而失败的人们”。第三第三章章热力热力学学定律定律02二、教材具体说明二、教材具体说明第
25、三第三章章热力热力学学定律定律021.深化对内能概念的认识从从微观角微观角度度认识认识“内内能能”从从宏观角宏观角度度认识认识“内内能能”科学探究科学探究证据证据从从宏观角宏观角度度认识认识“内内能能”第三第三章章热力热力学学定律定律021.深化对内能概念的认识2.探索能量守恒的足迹，强化能量观的形成能能量守恒量守恒定定律的建立律的建立首先是能量观念形成过程和守首先是能量观念形成过程和守恒恒观念观念的的发发展展过过程程;其次是能量守恒定律的表述及其次是能量守恒定律的表述及其其意意义义;最后是永最后是永动机不可能制动机不可能制成成。第三第三章章热力热力学学定律定律021.深化对内能概念的认识2.
26、探索能量守恒的足迹，强化能量观的形成3.探讨宏观自然过程的方向性，加强科学思维教育了了解热力解热力学学第二定律第二定律了了解热力解热力学学第二定律第二定律关于热力学第二定律的克关于热力学第二定律的克劳劳修斯修斯表表述述：热：热量不能自量不能自 发地从低温物体传到高温物发地从低温物体传到高温物体体。克。克劳劳修斯修斯表表述阐述述阐述了了传传 热的方向性。其热的方向性。其中中“自发自发”二二字的字的含含义教义教科科书有明书有明确的确的 说明。相对而言说明。相对而言，克劳修斯克劳修斯表表述比述比较较容易容易理理解，原解，原因在因在 于这个表述的基础是学生习于这个表述的基础是学生习以以为常为常的的事实
27、事实。教科书教科书通过通过 电冰箱反例，说电冰箱反例，说明明“第三者第三者影影响响”的的存在存在，深刻领深刻领会会“自发自发”的物理意义。的物理意义。了了解热力解热力学学第二定律第二定律与与热现象热现象有有关的宏关的宏观观过程会过程会有有特定的特定的方方向性吗向性吗？（？（问题问题）用用实例说实例说明明宏观自宏观自然然过程过程“自自发发”地地朝朝某个方某个方向向进行进行（证证据据）判判断相反断相反的的过程过程“自自发发”能能否否进行进行（归归纳、推纳、推理理）反反过程不过程不可可逆逆（归归纳纳、推理、推理）得得到反映到反映宏宏观自然观自然过过程的方程的方向向性的定性的定律（律（结论结论）科学的
28、科学的历历史不史不仅仅是一是一连连串事串事实、实、规则规则和和随之随之而而来的来的数数学描学描述述，它，它也是也是 一部一部概概念的念的历历史。史。当当我们我们进进入一入一个新个新 的领的领域域时，时，常常常需常需要要新的新的概概念。念。普普朗朗克克第四第四章章原子原子结结构和构和波波粒二粒二象性象性02第四第四章章原子原子结结构和构和波波粒二粒二象性象性02一、全章概述一、全章概述二、教材具体说明二、教材具体说明第四第四章章原子原子结结构和构和波波粒二粒二象性象性02一、全章概述一、全章概述课课程标准程标准要要求求3.3.6 知道光是一种电磁波。知道光是一种电磁波。知知道光道光的能的能 量量
29、是不连续的。初步了解微是不连续的。初步了解微观观世界世界的的量子量子化特化特 征征（必（必修修3 3）。）。3.3.1 了解人类探索原子及其结了解人类探索原子及其结构构的历史。的历史。知道原子的核式结构模型。知道原子的核式结构模型。通通过对过对氢氢原子原子光光谱的谱的 分析，了解原子的能级结构。分析，了解原子的能级结构。课课程标准程标准要要求求1.1.通过实验，了解光电效应现通过实验，了解光电效应现象象。知道。知道 爱因斯爱因斯坦光电效应方程及其坦光电效应方程及其意意义。义。能能根据根据实实验结论验结论 说明说明光的波粒二象性。光的波粒二象性。2.2.知道实物粒子具有波动性知道实物粒子具有波动
30、性，了了解解微观微观 世界的世界的量子化特征。体会量量子化特征。体会量子子论的论的建建立对立对人人们认识们认识 物质物质世界的影响。世界的影响。旧旧：“根据实验说明光的波粒二根据实验说明光的波粒二象性象性”调整调整：“能根据实验结能根据实验结论论说明光说明光的的波粒波粒二二象象性性”删删去去“了解了解康康普顿普顿效效应应”“知道知道光光是一是一种种概概率率波波”“”“知道电子知道电子云云”“”“初步初步了了解不解不确确定性定性关关系系”增增加：加：“了解了解微微观世观世界界的量的量子子化特化特征征。体会。体会量量子子 论的建立对人们认识物质世论的建立对人们认识物质世界界的影的影响响”课课程标准
31、程标准要要求求修订版现行版原子的核式原子的核式 结构模型结构模型氢原子光谱和玻氢原子光谱和玻 尔的原子模型尔的原子模型光电效应光电效应普朗克黑体普朗克黑体 辐射理论辐射理论粒子的波动粒子的波动性和量子力性和量子力 学的建立学的建立第第一单元一单元第第二单元二单元第第三单元三单元教教材结构材结构的的单元划分单元划分学学科核心科核心素素养：物养：物理理观念观念量子论解释了原量子论解释了原 子、分子等微观子、分子等微观 粒子遵循的规律粒子遵循的规律介绍了普朗克能介绍了普朗克能 量量子化和爱因量量子化和爱因 斯坦光量子理论斯坦光量子理论贯穿原子结构发贯穿原子结构发 现的历史和科学现的历史和科学 研究的
32、方法研究的方法量子理论改变了量子理论改变了 人们的自然观、人们的自然观、科学观科学观1.1.普朗克黑体辐普朗克黑体辐射射 理论理论2.2.光电效应光电效应3.3.原子的核式结构模原子的核式结构模型型4.4.氢原子光谱和玻尔氢原子光谱和玻尔的的 原子模型原子模型介绍介绍“量子理论量子理论”形成物质观的基本思路形成物质观的基本思路章首语章首语5.粒子的波动性和粒子的波动性和 量子力学的建立量子力学的建立学学科核心科核心素素养：科养：科学学思维思维诺诺贝尔物理学奖获得者汤川秀树说：贝尔物理学奖获得者汤川秀树说：“对对旧旧有知有知识识的熟的熟知知和对和对新新事物事物的的敏感是敏感是 一个人创造力的基础
33、和源一个人创造力的基础和源泉泉。”“对原子结构的认识”（继承与继承与创新创新的科学过的科学过程）程）1.1.卢卢瑟瑟福福的的原子核原子核式式结构模型结构模型它可以很好地解它可以很好地解释释粒子散射实验，粒子散射实验，但是无法解释原子的稳定性和但是无法解释原子的稳定性和原原子子 的分立光谱。的分立光谱。2.2.玻玻尔尔的的原原子模型子模型它解决了原子的稳定性问题，它解决了原子的稳定性问题，很很好好 地解释甚至预言了氢原子的光地解释甚至预言了氢原子的光谱谱，但是面对更复杂的原但是面对更复杂的原子子无能为无能为力力。3.3.量量子子理论理论玻尔提出的定态和在定态之间玻尔提出的定态和在定态之间跃跃迁迁
34、 的概念都被保留下来，而不正的概念都被保留下来，而不正确确的的 经典轨道概念就被抛弃了。经典轨道概念就被抛弃了。学学科核心科核心素素养：科养：科学学探究探究学学科核心科核心素素养：科养：科学学态度与态度与责责任任人的科学素养不仅指科学人的科学素养不仅指科学知知识方识方面面的素养，的素养，它还有更高的层次，就是科它还有更高的层次，就是科学学方法方法、科学科学意意识和识和 科学精神等方面的要求。科学精神等方面的要求。第四第四章章原子原子结结构和构和波波粒二粒二象性象性02二、教材具体说明二、教材具体说明第四第四章章原子原子结结构和构和波波粒二粒二象性象性021.从概念蜕变的历史轨迹中领悟科学家的科
35、学思维了了解黑体解黑体辐辐射的实射的实验验规律规律黑黑体体辐射辐射的的实验实验 规律与经典电磁辐射规律与经典电磁辐射 理论的矛理论的矛盾盾，引出了引出了 能量量子化假能量量子化假说说。这这个个假说假说的的推论推论 与事实相与事实相符符的结的结果果有有 很高的教育价很高的教育价值值。科学探科学探究究证据证据了了解光电解光电效效应现象应现象第四第四章章原子原子结结构和构和波波粒二粒二象性象性021.从概念蜕变的历史轨迹中领悟科学家的科学思维2.贯穿原子结构发现的历史和科学研究的方法“人类认识原子结构”（科学探究）（科学探究）第第一阶段一阶段：发现电子，认识到原子内 部也有结构。第第二阶段二阶段：推
36、测原子中电荷的分布，认识到原子的核式结构。第第三阶段三阶段：经典电磁理论遇到了矛盾，玻尔提出了新的原子理论。原原子的核子的核式式结构模结构模型型的构建的构建阴极阴极射射线的线的本本质质电电磁磁辐辐射？射？带带电微电微粒粒？汤姆汤姆孙孙实实验验（在在电磁电磁场场中中偏偏转转）阴极阴极射射线是带线是带电电粒粒子子流流汤姆汤姆孙孙实验实验（不不同材同材料料的的阴阴极，极，不不同的同的气气体体）射线射线粒粒子的子的 电电荷与氢荷与氢离离子一样子一样对其对其他他现象现象的的研研究（究（光光电电效效应、应、热热离子离子发发射射、射线）射线）电电子是所子是所有有原子的原子的组组成部分成部分第第一阶段一阶段：
37、发现电子发现电子汤汤姆孙的姆孙的“枣糕枣糕”模型模型被被粒子粒子散散射射实实验验否定否定卢瑟卢瑟福给出福给出假假设设核核式式结结构模型构模型根根据假设据假设进进行数学行数学推推理，得理，得出出各个方各个方向向散射粒散射粒子子的比例的比例与与实验事实验事实实对照，对照，证证实了假设实了假设第第二阶段二阶段：卢瑟福卢瑟福的的核式结核式结构构模型模型第第三阶段三阶段：玻尔新玻尔新的的原子理论原子理论经经典电磁典电磁理理论的矛盾论的矛盾玻尔玻尔的的新观新观念念轨道轨道和和能能量的量的分分立性立性数数学推理学推理与与实验事实验事实实对照（对照（氢氢原子光原子光谱谱的实验的实验规规律）律）玻玻尔模型尔模型
38、的的局限性局限性氢氢原子电原子电子子轨道与轨道与能能级级科科学漫步学漫步：光谱分析光谱分析第四第四章章原子原子结结构和构和波波粒二粒二象性象性021.从概念蜕变的历史轨迹中领悟科学家的科学思维2.贯穿原子结构发现的历史和科学研究的方法3.突出量子理论对人类物理观念的改变科学探科学探究究证据证据量量子力学子力学的的建立建立量量子力学子力学的的建立建立这些理论这些理论在在解释解释实实验验 方面又都取得了方面又都取得了成功成功。而且。而且 这些理论都与这些理论都与普朗克常量普朗克常量紧紧 密相关。这就预示着这些理密相关。这就预示着这些理 论之间存在着紧密的内在联论之间存在着紧密的内在联 系，从而，自
39、然引出人们建系，从而，自然引出人们建 立描述微观世界的物理理论立描述微观世界的物理理论量子力量子力学学。科科学漫步学漫步：量子力量子力学学的创立的创立和和索尔维索尔维会会议议随着核随着核能能的出的出现现，我，我们这们这 一代一代人人为世为世界界带来带来了了人类人类发现发现 火以火以来来最革最革命命性的性的力力量。量。爱爱因斯坦因斯坦第五第五章章原子核原子核02第五第五章章原子核原子核02一、全章概述一、全章概述二、教材具体说明二、教材具体说明第五第五章章原子核原子核02一、全章概述一、全章概述课课程标准程标准要要求求3.3.23.3.2 了了解原解原子子核的核的组组成和成和核核力的性力的性 质
40、。知道四种基本质。知道四种基本相相互作互作用用。能。能根根据质量据质量 数守恒和电荷守恒写出核反应方数守恒和电荷守恒写出核反应方程程。课课程标准程标准要要求求3.3.33.3.3 了解放射性和原子核衰了解放射性和原子核衰变变。知知 道半道半衰衰期及期及其其统计统计意意义。义。了了解放解放射射性同性同位位素素 的应用，知道射线的危害与防的应用，知道射线的危害与防护护。课课程标准程标准要要求求4.4.认识原子核的结合认识原子核的结合能能，了解核裂变，了解核裂变 反应反应和核聚变反和核聚变反应应。关注核技术应用对人类生。关注核技术应用对人类生 活活和社会发展的影和社会发展的影响响。5.5.了解人类对
41、物质结构的探索历程。了解人类对物质结构的探索历程。课课程标准程标准要要求求增增加加 “知道四种基本相互作知道四种基本相互作用用”删删去去 “能简单解释轻核与重核内中子能简单解释轻核与重核内中子数数、质子数具有不同比例的原质子数具有不同比例的原因因”删删去去 “知道链式反应的发生条知道链式反应的发生条件件。了解裂了解裂 变反变反应应堆的堆的工工作原作原理理。了了解解常用常用裂裂变反变反应应堆堆的的 类型。知道核电站的工作模类型。知道核电站的工作模式式”第五第五章章 原子核原子核1.1.原原子子核核的组成的组成2.2.放放射射性性元素的元素的衰衰变变3.3.核核力力与与结合能结合能4.4.核核裂裂
42、变变与核聚变与核聚变5.5.“基基本本”粒子粒子必修2修订版现行版核力与结合能核力与结合能核裂变与核聚变核裂变与核聚变放射性元素的衰变放射性元素的衰变原子核的组成原子核的组成“基本基本”粒子粒子第第一单元一单元第第二单元二单元第第三单元三单元教教材结构材结构的的单元划分单元划分学学科核心科核心素素养：物养：物理理观念观念指 出 核 能 是 蕴指 出 核 能 是 蕴 藏 在 原 子 核 内藏 在 原 子 核 内 部的能量。部的能量。人们怎样从天然人们怎样从天然 放射现象一步一放射现象一步一 步揭开原子核秘步揭开原子核秘 密的科学过程密的科学过程。认识原子核的认识原子核的 结合能，了解核结合能，了
43、解核 裂变反应和核聚裂变反应和核聚 变反应。变反应。新粒子的发现，新粒子的发现，用用 强有力的证据说明强有力的证据说明 基本粒子并不基本粒子并不“基基 本本”的事实。的事实。1.1.原子核的组成原子核的组成2.2.放射性元素的衰放射性元素的衰变变3.3.核力与结合能核力与结合能4.4.核裂变与核聚变核裂变与核聚变探索微观物质结构形成物质观、能量观的基本思路探索微观物质结构形成物质观、能量观的基本思路章首语章首语5.“基本基本”粒子粒子物理意义指放射性元素的原子核有半数发 生衰变所需的时间。不同元素的原子核，衰变 快慢不同，半衰期也不同，甚至差别非常大。统计意义理解半衰期是对大量的原子核整 体衰
44、变给出的“统计预测”，对单个的原子核 来说，它的半衰期是毫无意义的。决定因素衰变发生在原子核内部，衰变的 快慢是由核内部自身的因素决定的，而原子所 处的化学状态和外部条件，一般不会影响原子 核的结构。学学科核心科核心素素养：科养：科学学思维思维科学探科学探究究证据证据学学科核心科核心素素养：科养：科学学探究探究学学科核心科核心素素养：科养：科学学态度与态度与责责任任第五第五章章原子核原子核02二、教材具体说明二、教材具体说明第五第五章章原子核原子核021.探索原子核组成的科学过程和科学方法科学探科学探究究证据证据原原子核的子核的组成组成认认识射线识射线的的本质本质第第一阶段一阶段：发现天发现天
45、然然放射性放射性铀和铀和含含铀的铀的矿矿物能物能够够发出发出看看不见不见的的射线射线（问题问题）发现发现钍钍、钋、钋、镭等镭等都都具有具有放放射性射性（证据证据）放射放射现现象与象与元元素种素种类类有关有关，发生发生在在原子原子核核内部内部（解释解释）原子原子核核内部内部有有结构结构（结论结论）第第二阶段二阶段：发现质子发现质子科学探科学探究究证据证据原子核内部有结构（原子核内部有结构（问题问题）用用粒子轰击氮原子核，放出氢原子核粒子轰击氮原子核，放出氢原子核质质子子 （证据证据）用用粒子轰击氟、钠、铝等原子核，放出氢原子核粒子轰击氟、钠、铝等原子核，放出氢原子核质质子子 （证据证据）质子是原
46、子核的组成部分（质子是原子核的组成部分（推测、解释、结论推测、解释、结论）第第二阶段二阶段：发现质子发现质子科学探科学探究究猜想、证据猜想、证据第第三阶段三阶段：发现中子发现中子质子质子是是原子原子核核的组的组成成部分部分，所有所有原原子的子的比比荷都荷都应应相相同同（推测推测）指出指出这这个推个推测测与实与实际际情况情况不不符符（证证据据）原子原子核核内存内存在在质量质量与与质子质子相相同，同，不不带电带电的的粒子粒子（卢瑟卢瑟福福猜猜想想）查德查德威威克通克通过过实验实验证证实了实了这这个猜个猜想（想（证证据据）质子质子和和中子中子都都是原是原子子核的核的组组成成成成分（分（结结论论）第第
47、三阶段三阶段：发现中子发现中子第五第五章章原子核原子核021.探索原子核组成的科学过程和科学方法2.在学习核反应方程中再次渗透“守恒思想”认认识核反识核反应应方程方程原子核在其他粒子的轰击原子核在其他粒子的轰击下下产生产生新新原子原子核核或者发或者发 生状态变化的过程生状态变化的过程，称为称为核核反反应应。与与衰变衰变过过程一样，程一样，在核反应中，质量数守恒、在核反应中，质量数守恒、电电荷数荷数守守恒。恒。第五第五章章原子核原子核021.探索原子核组成的科学过程和科学方法2.在学习核反应方程中再次渗透“守恒思想”3.通过推理、类比思维加工认识核力和结合能科学探科学探究究问题问题对对核力产核力
48、产生生的质疑的质疑核核力与四力与四种种基本相基本相互互作用作用万有引万有引力力、电磁力、电磁力、强强 相互作用弱相互作相互作用弱相互作用用，后两种只能在微观领域后两种只能在微观领域 内（原子核的尺内（原子核的尺度度1 10 015范范 围内）发挥作围内）发挥作用用，是一种短，是一种短 程力程力。对对结合能结合能的的讨论讨论第五第五章章原子核原子核021.探索原子核组成的科学过程和科学方法2.在学习核反应方程中再次渗透“守恒思想”3.通过推理、类比思维加工认识核力和结合能4.认识科学技术在促进人类社会发展中的作用了了解核裂解核裂变变反应反应了了解核裂解核裂变变反应反应了了解核聚解核聚变变反应反应
49、第五第五章章原子核原子核021.探索原子核组成的科学过程和科学方法2.在学习核反应方程中再次渗透“守恒思想”3.通过推理、类比思维加工认识核力和结合能4.认识科学技术在促进人类社会发展中的作用5.建构相对完整、科学的物质观念。发发现新粒子现新粒子粒粒子的分类子的分类强强子子强子是参与强相互作用的强子是参与强相互作用的粒粒子。质子。质子子和中和中 子都是强子。子都是强子。轻轻子子轻子不参与强相互作用。轻子不参与强相互作用。最最早发现早发现的的轻子轻子 是电子，后来发现的轻子有是电子，后来发现的轻子有电电子中子中微微子子等等规范规范玻色玻色子子规范玻色子是传递规范玻色子是传递各各种相互种相互作作用
50、的用的 粒子粒子希格希格斯玻斯玻色子色子希格斯玻色子是希格斯场希格斯玻色子是希格斯场的的量子量子 激发激发强子强子有有内部内部结结构（构（新新粒子粒子等等许多许多事事实证实证明）明）强子强子由由夸克夸克成成分组成分组成（夸（夸克克及其及其反反夸克夸克，电子电子电电荷存荷存在在分数分数电电荷）荷）实验实验中中发现发现了了所所有有6 6种种夸克夸克及及其反其反夸夸克存克存在在（证证据据）夸克夸克不不能以能以自自由的由的状状态单态单个个出现出现第第一阶段一阶段：发现强发现强子子有内部有内部结结构构第第二阶段二阶段：建立粒建立粒子子物理标物理标准准模型模型夸克模型基础上建立的量子色动力学夸克模型基础上
