5.5 粒子物理学发展概况 课时教案（表格式）2025--2026年教科版高中物理选择性必修第三册

5.5《 粒子物理学发展概况》课时教案 学科 物理 年级册别 高二下册 共1课时 教材 教科版选择性必修第三册 授课类型 新授课 第1课时 教材分析 教材分析 本节内容位于教科版高中物理选择性必修第三册第五章“粒子与宇宙”的第五节，是整章知识的总结与升华。教材系统梳理了从原子结构到基本粒子的发展历程，介绍了粒子分类、标准模型的基本框架以及现代粒子物理研究的主要手段和前沿方向。本节不仅是对前几节知识（如原子核结构、放射性、核反应等）的延伸与整合，更是引导学生从微观视角理解物质本质的重要一环，在整个高中物理课程中具有承上启下的作用。 学情分析 高二学生已具备一定的原子物理基础知识，了解原子核式结构、质子中子概念及核反应类型，具备初步的科学思维能力。但由于粒子物理涉及大量抽象概念（如夸克、轻子、规范玻色子）、高能实验技术及量子场论思想，远超日常经验，学生易产生认知障碍。此外，学生对“看不见摸不着”的微观世界缺乏直观感受，容易陷入机械记忆。因此需通过情境创设、类比推理与可视化手段降低理解门槛，并激发其探索未知的兴趣。 课时教学目标 物理观念 1. 能概述人类对物质结构探索的历史脉络，理解“物质可分性”不断深化的过程，建立从宏观到微观的层级结构观。 2. 掌握基本粒子的分类方式（费米子与玻色子），了解标准模型的核心内容及其在解释自然界基本相互作用中的地位。 科学思维 1. 运用归纳与演绎的方法，从实验现象出发推导粒子存在的合理性，体会“提出假说—设计实验—验证理论”的科学探究逻辑。 2. 借助类比、模型建构等方法理解抽象粒子概念，提升处理复杂信息与构建物理图景的能力。 科学探究 1. 分析典型粒子发现的历史案例（如正电子、中微子、夸克），识别关键实验证据与推理过程，培养史料实证意识。 2. 通过小组合作模拟粒子探测器工作原理，体验科学家如何“看见”不可见之物，增强实践参与感。 科学态度与责任 1. 感受人类在探索微观世界征程中的智慧与勇气，认识基础科学研究的价值与意义，树立崇尚真理的科学精神。 2. 关注我国在粒子物理领域的重大进展（如大亚湾中微子实验、江门中微子实验），增强民族自豪感与社会责任感。 教学重点、难点 重点 1. 物质结构的层次划分与基本粒子的分类体系。 2. 标准模型的基本构成及其解释四种基本相互作用的能力。 难点 1. 夸克模型的理解与“色荷”“禁闭”等非经典概念的接受。 2. 如何让学生在缺乏直接感知的情况下，建立起对高能粒子实验与探测机制的合理想象。 教学方法与准备 教学方法 情境探究法、合作学习法、讲授法、议题式教学法 教具准备 多媒体课件、粒子家族图谱卡片、简易云室视频、CERN官网素材、中国科学院高能物理研究所宣传短片 教学环节 教师活动 学生活动 导入新课 【5分钟】 一、问题驱动，开启微观之旅 （一）、设问激疑，引发认知冲突。 教师站在黑板前，手持一支粉笔，缓缓举起：“同学们，请看这支粉笔。它由什么组成？” 等待学生回答“石灰岩”“碳酸钙”“分子”“原子”后，继续追问：“那原子呢？还能不能再分？” 引导学生回顾卢瑟福α粒子散射实验，指出原子内部有更小的结构———原子核与电子。 紧接着抛出核心问题：“那么，质子和中子是不是最小的‘砖块’？有没有比它们更基本的粒子？” 停顿片刻，展示一张层层嵌套的俄罗斯套娃图片，配文：“我们是否也在寻找宇宙中最小的那一层‘娃娃’？” 引用诺贝尔奖得主默里·盖尔曼的话：“如果你把事物分解得足够小，你会发现一个全新的世界。” 过渡语：这个世界，就是今天我们要走进的———粒子物理学的世界。 （二）、播放短视频，营造科学氛围。 播放一段30秒的快剪视频：从古希腊德谟克利特提出“原子”概念，到汤姆孙发现电子 ... ...