《人教版選修(3-5)《粒子和宇宙》教案1》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《人教版選修(3-5)《粒子和宇宙》教案1（7頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 最新人教版選修 (3-5)《粒子和宇宙》教案 1 ★ 新課標(biāo)要求 （一）知識(shí)與技能 1．了解構(gòu)成物質(zhì)的“基本粒子”及粒子物理的發(fā)展史 2．初步了解宇宙的演化過程及宇宙與粒子的和諧統(tǒng)一 （二）過程與方法 1．感知人類（科學(xué)家）探究宇宙奧秘的過程和方法 2．能夠突破傳統(tǒng)思維重新認(rèn)識(shí)客觀物質(zhì)世界 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1．讓學(xué)生真正感受到自然的和諧統(tǒng)一并深知?jiǎng)?chuàng)建和諧社會(huì)的必要性。 2．培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)探索精神。 ★ 教學(xué)重點(diǎn) 了解構(gòu)成物質(zhì)的粒子和宇宙演化過程 ★ 教學(xué)難點(diǎn)

2、 各種微觀粒子模型的理解 ★ 教學(xué)方法 教師啟發(fā)、引導(dǎo) ,學(xué)生討論、交流。 ★ 教學(xué)用具： 1． Internet 網(wǎng)絡(luò)素材、報(bào)刊雜志、影視媒體等。 2．多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實(shí)物投影、放像、課件（基于網(wǎng)絡(luò)環(huán)境）播放等。 ★ 課時(shí)安排 1 課時(shí) ★ 教學(xué)過程 （一）引入新課 教師：宇宙的起源一直是天文學(xué)中困難而又有啟發(fā)性的問題。宇宙學(xué)中大爆炸論的基 本觀點(diǎn)是宇宙正在膨脹 ,要了解宇宙更早期的情況 ,我們必須研究組成物質(zhì)的基本粒子。 問題：現(xiàn)在我們所知的構(gòu)成物體的最小微粒是什么？ 學(xué)生：構(gòu)成物體的最小微粒為“原

3、子”（不可再分）。 點(diǎn)評(píng)：從宇宙的起源角度去引起對(duì)物質(zhì)構(gòu)的粒子的了解 ,激發(fā)學(xué)生的興趣 ,積極回答。 教師：其實(shí)直到 19 世紀(jì)末 ,人們都認(rèn)為原子是組成物質(zhì)不可分的最小微粒。 20 世紀(jì)初 人們發(fā)現(xiàn)了電子 ,并認(rèn)為原子并不是不可以再分 ,而且提出了原子結(jié)構(gòu)模型的研究。 1 / 6 問題：現(xiàn)在我們認(rèn)為原子是什么結(jié)構(gòu)模型 ,由什么組成？ 學(xué)生回憶并回答：現(xiàn)在我們認(rèn)為原子是核式結(jié)構(gòu) ,說明原子可再分 ,原子核由質(zhì)子與中子 構(gòu)成。 點(diǎn)評(píng)：引起學(xué)生回憶舊知識(shí)并鞏固知識(shí)。 （二）進(jìn)行新課 1．“基本”

4、粒子 “不” 基本 教師： 1897 年湯姆生發(fā)現(xiàn)電子 ,1911 年盧瑟福提出原子的核式結(jié)構(gòu)。繼而我們發(fā)現(xiàn)了 光子 ,并認(rèn)為“光子、電子、質(zhì)子、中子”是組成物質(zhì)的不可再分的粒子 ,所以把它們叫“基 本粒子”。那么隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展“它們”還是不是真正意義上的“基本”粒子呢？ 學(xué)生思考并驚奇。 點(diǎn)評(píng)：因?yàn)閷W(xué)生所能了解的最小粒子只有這些 ,所以這節(jié)課引起了學(xué)生的興趣。 （可以不按教材順序介紹 ,接著介紹新粒子的發(fā)現(xiàn)） 2．發(fā)現(xiàn)新粒子 教師： 20 世紀(jì) 30 年代以來 ,人們對(duì)宇宙線的研究中發(fā)現(xiàn)了一些新的粒子。 請(qǐng)學(xué)生看教材（ 103 頁(yè)“發(fā)

5、現(xiàn)新粒子”） 思考下面的問題： （ 1）從宇宙線中發(fā)現(xiàn)了哪些粒子？這些粒子有什么特點(diǎn)？ （ 2）通過科學(xué)核物理實(shí)驗(yàn)又發(fā)現(xiàn)了哪些粒子？ （ 3）什么是反粒子？ （ 4）現(xiàn)在可以將粒子分為哪幾類？ 在老師的引導(dǎo)下學(xué)生帶著問題閱讀教材。學(xué)生回答： （ 1） 1932 年發(fā)現(xiàn)正電子； 1937 年發(fā)現(xiàn) μ 子； 1947 年發(fā)現(xiàn) K 介子與 π 介子 （ 2）實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了許多反粒子 ,現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)的粒子多達(dá) 400 多種。 （ 3）許多粒子都存在著質(zhì)量與它相同而電荷及其他一些物理性質(zhì)相反的粒子 ,叫做反 粒子。 （ 4）按粒子與各種相互

6、作用的關(guān)系 ,可分為三大類：強(qiáng)子、輕子和媒介子。教師（講授評(píng)析）： 強(qiáng)子：是參與強(qiáng)相互作用的粒子。 （強(qiáng)子又分為介子和重子）輕子：輕子是不參與強(qiáng)相互作用的粒子。 媒介子：傳遞各種相互作用的粒子。學(xué)生舉例： 強(qiáng)子 ：質(zhì)子、中子? 輕子 ：電子、電子中微子媒介子 ：光子、膠子? 2 / 6 點(diǎn)評(píng)：激發(fā)學(xué)生了解相關(guān)知識(shí) ,更進(jìn)一步了解這個(gè)世界。比較三類粒子 ,讓學(xué)生形成直觀 的認(rèn)識(shí) ,知道三類粒子的主要作用。 3．夸克模型 問：上述粒子是不是最小單位 ,有沒有內(nèi)部結(jié)構(gòu)呢？ 請(qǐng)學(xué)生看教材（第 104

7、 頁(yè)“夸克模型”） 學(xué)生：在老師的引導(dǎo)下學(xué)生帶著問題閱讀教材。 教師： 1964 年提出夸克模型 , 認(rèn)為強(qiáng)子由更基本的成分組成 , 這種成分叫做夸克 （ quark）?？淇四Ｐ徒?jīng)過幾十年的發(fā)展,已被多數(shù)物理學(xué)家接受。那么 ,現(xiàn)代科學(xué)認(rèn)為夸克有哪幾種？有什么特征？ 學(xué)生回答： （ 1）上夸克、下夸克、奇異夸克、粲夸克、底夸克、頂夸克。 （ 2）夸克帶電荷為元電荷的 2 或 1 3 倍 3 點(diǎn)評(píng)：提示學(xué)生現(xiàn)代科學(xué)不僅發(fā)現(xiàn) 6 種夸克而且發(fā)現(xiàn)了反夸克存在的證據(jù)。使學(xué)生知 道知識(shí)的學(xué)習(xí)

8、和科學(xué)的探究是無(wú)止境的。 教師（提示）：科學(xué)家們還未捕捉到自由的夸克?？淇瞬荒芤宰杂傻臓顟B(tài)單個(gè)出現(xiàn) ,這 種性質(zhì)稱為夸克的“禁閉”。能否解放被禁閉的夸克 ,是物理學(xué)發(fā)展面臨的一個(gè)重大課題。 夸克模型的提出是物理學(xué)發(fā)展中的一個(gè)重大突破 ,它指出電子電荷不再是電荷的最小單 元 ,即存在分?jǐn)?shù)電荷。而另一方面也說明科學(xué)正由于一個(gè)一個(gè)的突破才使得科學(xué)得到進(jìn)一步的發(fā)展。 例：已知 π + 介子、 π -介子都是由一個(gè)夸克（夸克 u 或夸克 d）和一個(gè)反夸克（反夸克 u 或反夸克 d ）組成的 ,它們的帶電荷量如下表所示 ,表中

9、e 為元電荷。 + - u d u d π π 帶 電+e -e 2 1 2 1 e e e e 3 3 3 3 量 下列說法正確的是（ ）（ 2005 全國(guó)） A ． π +由 u 和 d 組成 B．π +由 u 和 d 組成 C．π -由 u 和 d 組成 D． π -由 u 和 d 組成

10、 解析：根據(jù)各種粒子帶電情況 ,π 的帶應(yīng)為 u 和 d（“ +”或“ -”）所以選“ AD ” 歸納：基本粒子不基本（列出框架圖） 點(diǎn)評(píng)：逐步突現(xiàn)物質(zhì)世界的微觀與宏觀的和諧統(tǒng)一。 3 / 6 媒介子 光 子 （ 傳 遞 電 磁 相 互 作 用） 膠子（傳遞強(qiáng)相互作用） 電子 粒 輕 子 電子中微子 子 （ 6 種） μ 子和 μ 子中微子 子和 子中微子 強(qiáng)子 質(zhì)子 上夸克 中子

11、下夸克 參與強(qiáng)作用 夸克 介子 奇夸克 超子 粲夸克 底夸克 頂夸克 4．宇宙的演化、恒星的演化 前面我們提到要了解宇宙起源需了解物質(zhì)的組成的粒子 ,這是因?yàn)樵谖锢韺W(xué)中研究微觀 世界的粒子物理、量子理論 ,與研究宇宙的理論竟然相互溝通、相互支撐。 閱讀教材（第 105 頁(yè)“宇宙演化”）并要求學(xué)生初步了解宇宙演化的發(fā)展過程。 點(diǎn)評(píng)：培養(yǎng)學(xué)生自學(xué)的習(xí)慣。學(xué)生簡(jiǎn)單了解宇宙演化和恒星演化過程。 教師：講授“宇宙 演化過程 和恒星 演化過程” ： 宇宙大爆炸后 ,“

12、粒子家族”（宇宙形成之初）： 10-44 秒后 ,溫度 1032K, 產(chǎn)生夸克、輕子、膠子等→ 10-6 秒后溫度 1013K, 夸克構(gòu)成了質(zhì)子和中子等（強(qiáng)子時(shí)代）→ 溫度為 1011K 時(shí),少量夸克 ,光子、大量中微子和電子存在（輕子時(shí)代）→ 溫度 109 K 時(shí)進(jìn)入核合成時(shí)代→ 溫度降到 3000K 時(shí) ,電子與質(zhì)子復(fù)合成氫原子→ 萬(wàn)有引力作用 冷卻 ,出現(xiàn)了宇宙塵埃 密集塵?！? 溫度升高 星云團(tuán) 開始發(fā)光→ 一顆恒星誕生。 恒星收縮升溫→ 熱核反應(yīng)成氦→ 氫大部分聚變?yōu)楹ぁ? 收縮→

13、 4 / 6 氦聚合成碳→? （類似）直到產(chǎn)生鐵元素。 恒星最后的歸宿： 恒星質(zhì)量小于太陽(yáng) 1.4 倍→白矮星 恒星質(zhì)量是太陽(yáng) 1.4~ 2 倍→中子性 恒星質(zhì)量更大時(shí) (無(wú)法抵抗 )→黑洞 教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀課外材料“科學(xué)足跡” ,課本第 106 頁(yè)“華人科學(xué)家在粒子物理領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)” ,了解科學(xué)發(fā)展史。 學(xué)生：了解華人對(duì)物理科學(xué)的貢獻(xiàn) ,增強(qiáng)學(xué)生的愛國(guó)主義熱情和熱愛科學(xué)的高尚的道德情操。 點(diǎn)評(píng)：激發(fā)學(xué)生的求知欲 ,讓學(xué)生有一種探索科學(xué)奧秘的愿望。 5．課堂練習(xí) （可選為例題） 練習(xí) 1、目前

14、普遍認(rèn)為 ,質(zhì)子和中子都由被稱為 μ 夸克和 d 夸克的兩類夸克組成 ,μ 夸克帶電量為 2e/3,d 夸克帶電量為 -e/3,e 為元電荷 ,則下列論斷可能的是（ ） A ．質(zhì)子由 1 個(gè) μ 夸克和 1 個(gè) d 夸克組成 ,中子由 1 個(gè) μ 夸克和 2 個(gè) d 夸克組成 B．質(zhì)子由 2 個(gè)μ 夸克和 1 個(gè) d 夸克組成 ,中子由 1 個(gè) μ 夸克和 2 個(gè) d 夸克組成 C．質(zhì)子由 1 個(gè)μ 夸克和 2 個(gè) d 夸克組成 ,中子由 2 個(gè) μ 夸克和 1 個(gè) d 夸克組成 D．質(zhì)子由 2 個(gè) μ 夸克和 1 個(gè) d 夸克組成 ,中子由

15、1 個(gè) μ 夸克和 1 個(gè) d 夸克組成 答案： B 練習(xí) 2、 K 介子衰變方程為： K → π -+π o 其中 K 介子和 π -介 子帶負(fù)的基元電荷 ,π o 介子不帶電 ,如圖所示 ,一個(gè) K 介子沿垂直于磁 場(chǎng)的方向射入勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 ,其軌跡為圓弧 A p,衰變后產(chǎn)生的 π -介子的軌 跡為圓弧 pB,兩軌跡在 p 點(diǎn)相切 ,它們半徑 Rk- 與 Rπ- 之比為 2： 1（ π o 介 子的軌跡未畫出）由此可知 π - 的動(dòng)量大小與 π o 的動(dòng)量大小之比為 （ ） A ． 1： 1 B． 1： 2 C． 1：

16、 3 D ．1： 6 答案： C （三）課堂小結(jié) 1．知道組成物質(zhì)的粒子的發(fā)展史 2．了解粒子的種類及特點(diǎn)。 3．知道宇宙演化和恒星的演化過程 5 / 6 4．理解物質(zhì)世界粒子與宇宙的和諧統(tǒng)一。 學(xué)生：整理課堂筆記 ,進(jìn)一步回憶鞏固所學(xué)知識(shí)。 點(diǎn)評(píng)：要求學(xué)生梳理知識(shí) ,進(jìn)行課堂小結(jié)。 （四）作業(yè)： （ 1）查找有關(guān)華人科學(xué)家在粒子物理領(lǐng)域的更多成果和事跡與其他同學(xué)交流。 （ 2）“問題與練習(xí)”中的 1~2 題。 ★教學(xué)體會(huì) 粒子和宇宙是近現(xiàn)代物理學(xué)重要內(nèi)容

17、 ,讓學(xué)生了解人類對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)過程從而進(jìn)一 步認(rèn)識(shí)到物質(zhì)世界的發(fā)展過程：粒子→宇宙。本節(jié)內(nèi)容有很多知識(shí)相對(duì)抽象 ,課堂教學(xué)以講 授為主 ,并加以適當(dāng)?shù)难a(bǔ)充介紹 ,使內(nèi)容更象形象。一方面讓學(xué)生了解科學(xué)知識(shí) ,另一方面通 過發(fā)展名的介紹（尤其是華人在粒子物理學(xué)方面的貢獻(xiàn)）激發(fā)學(xué)生愛國(guó)主義的精神 ,培養(yǎng)學(xué) 生熱愛科學(xué)、熱愛自然的高尚的道德情操 ,并鼓勵(lì)他們?yōu)樽鎳?guó)、為科學(xué)而努力學(xué)習(xí) ,爭(zhēng)取更大 貢獻(xiàn)。 6 / 6