高中物理新课程教学设计与课堂教学案例评析

1、 用科学探究的思想指导高中用科学探究的思想指导高中 物理教学改革物理教学改革 探究探究建构式教学建构式教学 新课程教学设计新课程教学设计 案例评析案例评析 新课程提出了三维教学目标，注重探新课程提出了三维教学目标，注重探 究式的学习方式。从理论上说，这两究式的学习方式。从理论上说，这两 者在本质上是统一的，任何目标和它者在本质上是统一的，任何目标和它 的实现方式都是不可分离的。很难设的实现方式都是不可分离的。很难设 想单纯传授知识型的教学方式能发展想单纯传授知识型的教学方式能发展 学生的科学探究能力。因此，探究式学生的科学探究能力。因此，探究式 教学是实现三维目标的必然要求。教学是实现三维目标

2、的必然要求。 科学探究指的是科学家们科学探究指的是科学家们 用以研究自然界并基于此用以研究自然界并基于此 种研究获得的证据提出种种研究获得的证据提出种 种解释的多种不同途径。种解释的多种不同途径。 科学探究的涵义是广泛的。科学探究的涵义是广泛的。 探究是一种复杂的学习活动，它探究是一种复杂的学习活动，它 涉及到观察现象；提出问题；查涉及到观察现象；提出问题；查 阅书刊及其他信息资源以便了解阅书刊及其他信息资源以便了解 已有的知识；设计调查和研究方已有的知识；设计调查和研究方 案；根据实验证据来核查已有的案；根据实验证据来核查已有的 结论；结论； 学习者围绕科学性问题展开探学习者围绕科学性问题展

3、开探 究活动。究活动。 学习者要优先考虑证据，证据学习者要优先考虑证据，证据 可以帮助他们解释科学性问题可以帮助他们解释科学性问题 并对提出的解释予以评价。并对提出的解释予以评价。 学习者通过比较其他的学习者通过比较其他的 解释，特别是那些体现解释，特别是那些体现 出科学性理解的解释，出科学性理解的解释， 来评价他们自己提出的来评价他们自己提出的 解释。解释。 学习者要交流和论证他学习者要交流和论证他 们所提出的解释。们所提出的解释。 首先是观念层面，科学探究体现着现首先是观念层面，科学探究体现着现 代科学观。科学不是已经完成和固化代科学观。科学不是已经完成和固化 了的知识体系，而是人类对自然

4、界的了的知识体系，而是人类对自然界的 永无止境的探究过程。科学的知识体永无止境的探究过程。科学的知识体 系在探究过程中不断发展和变化，许系在探究过程中不断发展和变化，许 多科学的结论是待证伪的，是在发现多科学的结论是待证伪的，是在发现 新的证据之后需要修正的。新的证据之后需要修正的。 科学探究是科学家群体在长期探科学探究是科学家群体在长期探 索自然规律的过程中所形成的有索自然规律的过程中所形成的有 效的认识和实践方式，其中最重效的认识和实践方式，其中最重 要的是科学思维方式，即我们通要的是科学思维方式，即我们通 常所说的科学思想方法。常所说的科学思想方法。 任何实验探究过程都需要任何实验探究过

5、程都需要 一定的操作技能，如控制一定的操作技能，如控制 变量、使用仪器、记录和变量、使用仪器、记录和 处理数据等。处理数据等。 第三是操作技能层面第三是操作技能层面 在物理教学改革中，有许在物理教学改革中，有许 多人担心强调科学探究会多人担心强调科学探究会 影响学生掌握物理知识。影响学生掌握物理知识。 建构知识与传授知识的本建构知识与传授知识的本 质区别在于：传授是自上质区别在于：传授是自上 而下的，知识的来源是教而下的，知识的来源是教 师和教材，接受者是学生。师和教材，接受者是学生。 而建构则是自下而上的而建构则是自下而上的. . 物理知识的获得必须通过自物理知识的获得必须通过自 主建构过程

6、主建构过程 国内外大量研究表明，学生在正国内外大量研究表明，学生在正 式学习有关的物理知识之前，头式学习有关的物理知识之前，头 脑中业已存在着一定的原有认识脑中业已存在着一定的原有认识 和该认识赖以形成的思维方式，和该认识赖以形成的思维方式， 我们统称为我们统称为前认知，前认知，它们在很大它们在很大 程度上决定着学生对新知识的理程度上决定着学生对新知识的理 解。解。 原始的原始的 Yuanshi Primitives建立在经验的直接 解释基础上的不可 削减的功能成分 背景背景 Context 各个方面各个方面 Facets 由特殊情境推出的 物理原理 包括内部 的和外部 的 请看以下情境素材。

7、请看以下情境素材。 【情境素材【情境素材1】变压器教学片段（视频素材）】变压器教学片段（视频素材） 1 （视频素材（视频素材1-2-2A） 1本案例摘自本案例摘自“2005年全国第三届中学物年全国第三届中学物 理教学改革创新大赛理教学改革创新大赛”一等奖作品：江苏一等奖作品：江苏 省徐州一中省徐州一中 张翔凤张翔凤“变压器变压器”教学片断教学片断 知识维 在物理教学中，如果我们尝在物理教学中，如果我们尝 试运用知识维模型来指导教试运用知识维模型来指导教 学过程，将科学探究真正作学过程，将科学探究真正作 为科学知识建构过程中的一为科学知识建构过程中的一 个必经途径，不论是引导学个必经途径，不论是

8、引导学 生自主开展科学探究活动，生自主开展科学探究活动， 还是展示科学家在解决问题还是展示科学家在解决问题 中的探究过程，都努力使学中的探究过程，都努力使学 生的认识过程按照知识建构生的认识过程按照知识建构 的科学模式发展，以此指导的科学模式发展，以此指导 学生的思维活动，使之在探学生的思维活动，使之在探 究过程中自觉地建构合理的究过程中自觉地建构合理的 知识体系，形成科学的价值知识体系，形成科学的价值 判断，就可以实现物理教学判断，就可以实现物理教学 中知识与过程的统一。可以中知识与过程的统一。可以 预测，这种教学将会使学生预测，这种教学将会使学生 获得最大的发展。我们将建获得最大的发展。我

9、们将建 立在上述理论和模型基础上立在上述理论和模型基础上 的教学称为探究的教学称为探究建构式教建构式教 学。学。 1.确定教学目标确定教学目标 2.分析学生特征分析学生特征 3.根据教学目标确定教学内容、教根据教学目标确定教学内容、教 学重点和教学顺序学重点和教学顺序 4.根据教学内容和学生特征确定教根据教学内容和学生特征确定教 学难点学难点 5.选择和制定教学策略选择和制定教学策略 6.选择与设计教学媒体选择与设计教学媒体 7.进行教学评价进行教学评价 优点：目标明确，能充分发挥教优点：目标明确，能充分发挥教 师作用，传授知识量大。师作用，传授知识量大。 缺点：以教师为中心，强调教而缺点：以

10、教师为中心，强调教而 忽视学，教得多而学生真正学到忽视学，教得多而学生真正学到 得少。学生处于被动接受状态，得少。学生处于被动接受状态， 积极性、主动性、创造性很难发积极性、主动性、创造性很难发 挥。挥。 以学生为中心以学生为中心 强调强调“情境情境”对意义建构的作用对意义建构的作用 强调强调“合作学习合作学习”对意义建构的关对意义建构的关 键作用键作用 强调对学习环境的设计强调对学习环境的设计 强调利用各种信息资源来支持强调利用各种信息资源来支持 学习学习 强调学习过程的最终目的是完强调学习过程的最终目的是完 成意义建构成意义建构 优点：以学生为中心，学生的优点：以学生为中心，学生的 主动性

11、可以得到充分发挥，有主动性可以得到充分发挥，有 利于培养创造性人才。利于培养创造性人才。 缺点：对教师和学生要求高，缺点：对教师和学生要求高， 知识教学效率较低知识教学效率较低 传统教学传统教学 设计的优点设计的优点 现代教学现代教学 设计的优设计的优 点点 探究探究 建构式建构式 教学设计教学设计 学生学习物理的过程是一个既艰巨又复杂学生学习物理的过程是一个既艰巨又复杂 的过程，需要在教师精心设计的系列教学的过程，需要在教师精心设计的系列教学 情境中，经过学生的自主建构来完成。情境中，经过学生的自主建构来完成。 情境认知与学习理论认为知识不是抽象的，情境认知与学习理论认为知识不是抽象的， 而

12、是一种高度基于情境的实践活动。而是一种高度基于情境的实践活动。 因此，在教学中教师需要给学生创设恰当因此，在教学中教师需要给学生创设恰当 的教学情境，才能促进学生的知识建构。的教学情境，才能促进学生的知识建构。 确定教学目标确定教学目标 分析教学内容分析教学内容确定焦点问题确定焦点问题 分析学生状况分析学生状况创设问题情境创设问题情境 选择和设计指导学生探究的教学策选择和设计指导学生探究的教学策 略略 选择和设计指导学生建构知识的教选择和设计指导学生建构知识的教 学策略学策略 反思与评价反思与评价 创设问题情境 引导学生确定焦点问题 引导学生围绕焦点问题展开探究活动 评价与交流探究结果 新知识

13、的应用：解决焦点问题 新知识的拓展 一、一、前测设计与分析前测设计与分析 1. 前测的设计前测的设计 学生常见到物体受多个力的情学生常见到物体受多个力的情 况，在初中学过初步的力的合成知况，在初中学过初步的力的合成知 识。通过本测试了解学生对力的合识。通过本测试了解学生对力的合 成的前认知。成的前认知。 2.前测题前测题 1.合力和分力是否可以相互代替？合力和分力是否可以相互代替？ A.可以可以 B.不可以不可以 2.作用在不同物体上的两个力能不能进行力的合成？作用在不同物体上的两个力能不能进行力的合成？ A.能能 B.不能不能 3.合力一定大于分力吗？合力一定大于分力吗？ A.一定大于一定大

14、于 B.不一定大于不一定大于 4.怎样求两个分力的合力？怎样求两个分力的合力？ A.相加相加 B.相减相减 C.相加或者相减相加或者相减 D.其它方法其它方法 5.两个分力成一定角度，两个力之间的夹角变化时，两个分力成一定角度，两个力之间的夹角变化时， 合力的大小是否变化？合力的大小是否变化？ A.变化变化 B.不变化不变化 6.作用在一个物体上的两个力作用在一个物体上的两个力F1=2N,F2=3N,两个力两个力 的合力可能是多少？的合力可能是多少？F1=2N,F2=3N A.5N B.1N C. 5N或或1N D.以上都不正确以上都不正确 7.如图所示，作用在一个物体上的两个力如图所示，作用

15、在一个物体上的两个力 F1=2N,F2=3N,两个力的合力可能是多少？两个力的合力可能是多少？ A.5N B.1N C.两个都不对两个都不对 F1 F2 在初中时学过同一直线上两个力的合成。在初中时学过同一直线上两个力的合成。 学生对于两个力同向和反向时力的合成学生对于两个力同向和反向时力的合成 掌握的比较好，而对于成一定角度的力掌握的比较好，而对于成一定角度的力 的合成存在错误认识，认为只存在相加的合成存在错误认识，认为只存在相加 或相减的情况。当给出学生力的示意图或相减的情况。当给出学生力的示意图 时，学生才会考虑两个成一定角度的力时，学生才会考虑两个成一定角度的力 合成时，能不能直接相加

16、、相减的问题。合成时，能不能直接相加、相减的问题。 1.知识内容分析知识内容分析 力的合成是在学生学习力的概念和常见力的力的合成是在学生学习力的概念和常见力的 基础上研究多个力的合成问题。依据等效思想，基础上研究多个力的合成问题。依据等效思想， 在实验基础上得出矢量运算普遍遵守的法则在实验基础上得出矢量运算普遍遵守的法则 平行四边形定则。平行四边形定则。 矢量运算始终贯穿在高中物矢量运算始终贯穿在高中物 理知识内容的全过程中理知识内容的全过程中, 具有基础性和预备性具有基础性和预备性, 为为 以后学习速度、加速度、位移、动量等矢量运算以后学习速度、加速度、位移、动量等矢量运算 奠定了基础。奠定

17、了基础。 因此本节内容具有承上启下的作因此本节内容具有承上启下的作 用。用。 矢量概念是高中物理教学中引进的重要概矢量概念是高中物理教学中引进的重要概 念之一念之一, 是初中知识的扩展和深化。是初中知识的扩展和深化。 2.学生分析学生分析 学生对力的概念有较深刻的认识；学生对力的概念有较深刻的认识； 学生已掌握了力的图示法；具备了一学生已掌握了力的图示法；具备了一 定的数学基础知识。通过前测，发现定的数学基础知识。通过前测，发现 学生存在一些错误概念和学习困难。学生存在一些错误概念和学习困难。 对于力的合成，存在着错误的认识：对于力的合成，存在着错误的认识： 力的合成就是两个力相加或相减，合力

18、的合成就是两个力相加或相减，合 力一定比分力大。在理解力的矢量性力一定比分力大。在理解力的矢量性 和掌握用图示法处理问题的方法上存和掌握用图示法处理问题的方法上存 在着一定的困难。在着一定的困难。 3.3.教学设计思路教学设计思路 教学设计应该充分考虑学生的原认教学设计应该充分考虑学生的原认 知，在学生原有认识的基础上建构科学知，在学生原有认识的基础上建构科学 知识。在初中物理中知识。在初中物理中, 学生只学习了同学生只学习了同 一直线上的力的合成一直线上的力的合成,“代数和代数和”的运算的运算 在学生头脑中已成定势在学生头脑中已成定势, 造成了学生思造成了学生思 维断层维断层, 因此理解平行

19、四边形定则是本因此理解平行四边形定则是本 节教学的重点节教学的重点, 突破思维定势、降低思突破思维定势、降低思 维难度是本节教学的关键。维难度是本节教学的关键。 考虑到学生存在的困难，针对学生考虑到学生存在的困难，针对学生 的错误概念，教学时从学生熟悉的日的错误概念，教学时从学生熟悉的日 常生活中物体受到两个力的情况出发，常生活中物体受到两个力的情况出发， 引导学生用力的图示表示出两个力。引导学生用力的图示表示出两个力。 首先分析两个力在同一直线的情况，首先分析两个力在同一直线的情况， 学生利用初中知识，很容易用学生利用初中知识，很容易用“代数代数 法法”求出两个力的合力，教师引导学求出两个力

20、的合力，教师引导学 生用生用“作图法作图法”求两个力的合力，为求两个力的合力，为 后面探究成一定角度力的合成时采用后面探究成一定角度力的合成时采用 “作图法作图法”求合力奠定基础。求合力奠定基础。 接着，分析成一定角度的两个力的合接着，分析成一定角度的两个力的合 力，学生会发现运用相加或相减的代数力，学生会发现运用相加或相减的代数 法有问题，产生了认知冲突，激发了学法有问题，产生了认知冲突，激发了学 习的内在动机。由于刚才已经用图示表习的内在动机。由于刚才已经用图示表 示出两个力，学生就会考虑同一直线上示出两个力，学生就会考虑同一直线上 的两个力合成时可以作图法求合力，成的两个力合成时可以作图

21、法求合力，成 角度时是否可以用作图法求合力？如何角度时是否可以用作图法求合力？如何 求合力？从而引出学生的探究活动，探求合力？从而引出学生的探究活动，探 究成一定角度的两个力合成的规律。探究成一定角度的两个力合成的规律。探 究结束后，教师帮助学生整理探究过程究结束后，教师帮助学生整理探究过程 得到的结论，得出平行四边形定则。得到的结论，得出平行四边形定则。 日常生活中物体往往受到日常生活中物体往往受到 多个力，需要继续深入研究多个力，需要继续深入研究 多个力合成的情况，学生在多个力合成的情况，学生在 掌握两个力合成的基础上，掌握两个力合成的基础上， 很容易探究多个力合成的方很容易探究多个力合成

22、的方 法。法。 4.教学步骤教学步骤 第一步，创设问题情境。由于学生第一步，创设问题情境。由于学生 初中学过同一直线上两个力的合成，初中学过同一直线上两个力的合成， 学生很容易求出两个力的合力。分析学生很容易求出两个力的合力。分析 成角度的两个力的合力，学生会发现成角度的两个力的合力，学生会发现 当两个力成角度时，运用相加或相减当两个力成角度时，运用相加或相减 的代数法有问题，产生了认知冲突。的代数法有问题，产生了认知冲突。 由此引出焦点问题：如何求成一定角由此引出焦点问题：如何求成一定角 度的两个力的合力？度的两个力的合力？ 首先引导学生考虑同一直线上的两首先引导学生考虑同一直线上的两 个力

23、合成时可以作图法求合力，成个力合成时可以作图法求合力，成 角度时是否可以用作图法求合力？角度时是否可以用作图法求合力？ 如何求合力？从而引出学生的探究如何求合力？从而引出学生的探究 活动，探究成一定角度的两个力合活动，探究成一定角度的两个力合 成的规律。成的规律。 指导学生通过设计和进行实验，指导学生通过设计和进行实验， 观察、记录并分析处理数据，观察、记录并分析处理数据， 得出结论。得出结论。 第四步，在得出了两个力合成第四步，在得出了两个力合成 的规律基础上进一步扩展，日常生的规律基础上进一步扩展，日常生 活中物体往往受到多个力，需要继活中物体往往受到多个力，需要继 续深入研究多个力合成的

24、情况，学续深入研究多个力合成的情况，学 生在掌握两个力合成的基础上，探生在掌握两个力合成的基础上，探 究多个力合成的方法。究多个力合成的方法。 三、教学实施过程与分析三、教学实施过程与分析 四、评价与反思四、评价与反思 1.分析同一直线上两个力合成时，学生很容分析同一直线上两个力合成时，学生很容 易得出答案，教师仍要求学生用易得出答案，教师仍要求学生用“作图法作图法” 求合力，目的是为后面探究过程中学生在处求合力，目的是为后面探究过程中学生在处 理成角度的力的合成时作以铺垫，给学生的理成角度的力的合成时作以铺垫，给学生的 探究活动降低难度。学生对于用作图法处理探究活动降低难度。学生对于用作图法

25、处理 数据，寻找规律的方法并不常用，如果不经数据，寻找规律的方法并不常用，如果不经 提示学生很难想到这种方法。提示学生很难想到这种方法。 2.教学设计要分析学生的具体情教学设计要分析学生的具体情 况，包括学生的前认知和学生可况，包括学生的前认知和学生可 能遇到的困难，精心设计问题情能遇到的困难，精心设计问题情 境和问题的梯度，引起学生的兴境和问题的梯度，引起学生的兴 趣，引导学生通过自己的思考和趣，引导学生通过自己的思考和 探究来解决问题。本节课的成功探究来解决问题。本节课的成功 之处，就在于根据学生的情况采之处，就在于根据学生的情况采 用了适当的教学策略。用了适当的教学策略。 3.3.将实际

26、问题抽象为模型进行研将实际问题抽象为模型进行研 究对于学生来说是一个难点，也究对于学生来说是一个难点，也 是学生必须掌握的方法。研究问是学生必须掌握的方法。研究问 题时，教师要逐步培养学生科学题时，教师要逐步培养学生科学 抽象的能力。抽象的能力。 教学目的：教学目的： 知识与技能：知识与技能： 了解人类认识原子结构的了解人类认识原子结构的 历史进程历史进程 知道原子的核式结构模型知道原子的核式结构模型 了解了解粒子散射实验的实验过程及现象粒子散射实验的实验过程及现象 引导学生通过分析引导学生通过分析粒子散射实验结果建粒子散射实验结果建 立原子的核式结构模型立原子的核式结构模型 帮助学生了解物理

27、学认识客观世界的帮助学生了解物理学认识客观世界的 “现象假设（解释现象）现象假设（解释现象）模型新模型新 的实验现象的实验现象新假说新假说新模型新模型”这样一这样一 种不断证伪，不断接近事物本质的研究种不断证伪，不断接近事物本质的研究 方法方法 通过对这一过程物理学通过对这一过程物理学 史的学习，培养学生的史的学习，培养学生的 科学态度，重点是质疑、科学态度，重点是质疑、 创新精神。创新精神。 教学重点：教学重点： 由由粒子散射实验现象分析原子结粒子散射实验现象分析原子结 构构,建立正确的原子模型建立正确的原子模型 教学难点：教学难点： 引导帮助学生根据实验现象分析引导帮助学生根据实验现象分析

28、 原因，建立正确的原子及原子核原因，建立正确的原子及原子核 模型模型,物理学研究问题的科学方法物理学研究问题的科学方法 教学设计：教学设计： 学生已经了解原子是由原子核学生已经了解原子是由原子核 及核外电子组成，也知道原子及核外电子组成，也知道原子 核由质子和中子组成。但对原核由质子和中子组成。但对原 子内部的情况仍缺乏认识。因子内部的情况仍缺乏认识。因 此，在本节课的教学中，重点此，在本节课的教学中，重点 是通过了解物理学史上的实验是通过了解物理学史上的实验 认识原子的内部结构，建立原认识原子的内部结构，建立原 子的核式结构模型。子的核式结构模型。 在教学过程中，按照古希腊对于原在教学过程中

29、，按照古希腊对于原 子的论述、子的论述、1717世纪科学家对原子的世纪科学家对原子的 认识、汤姆生发现电子、提出原子认识、汤姆生发现电子、提出原子 的枣糕模型、卢瑟福的枣糕模型、卢瑟福粒子散射实粒子散射实 验，原子核式结构这一物理学史的验，原子核式结构这一物理学史的 演进，通过对演进，通过对粒子散射实验现象粒子散射实验现象 的讨论，让学生去思索探究原子的的讨论，让学生去思索探究原子的 核式结构，帮助学生建立正确的原核式结构，帮助学生建立正确的原 子模型。子模型。 因为在中学物理实验条件下有因为在中学物理实验条件下有 些实验不能实际操作，因此，些实验不能实际操作，因此， 借助多媒体辅助教学，通过

30、动借助多媒体辅助教学，通过动 画方式帮助学生了解实验现象。画方式帮助学生了解实验现象。 结合实验，让学生了解汤姆生、结合实验，让学生了解汤姆生、 卢瑟福、玻尔等物理学家生平卢瑟福、玻尔等物理学家生平 事迹，培养学生以事实为依据，事迹，培养学生以事实为依据， 不迷信权威，敢于质疑的科学不迷信权威，敢于质疑的科学 精神。精神。 教学用具：教学用具： 阴极射线管、磁铁、多媒体教学阴极射线管、磁铁、多媒体教学 系统系统 教学过程：教学过程： 创设问题情境创设问题情境 请同学回忆关于物质组成的知识：请同学回忆关于物质组成的知识： 物质是由分子组成的分子是由原子物质是由分子组成的分子是由原子 组成的原子由

31、原子核和核外电子组组成的原子由原子核和核外电子组 成的原子核是由质子和中子组成的。成的原子核是由质子和中子组成的。 原子的内部结构是看不见的，科学家原子的内部结构是看不见的，科学家 们是怎样得到这些结论的？们是怎样得到这些结论的？ 焦点问题的提出焦点问题的提出 自古以来，人类一直想从千变万化的自然现象中找到如自古以来，人类一直想从千变万化的自然现象中找到如 何认识物质世界的客观规律，从而知道各种物质来源于何认识物质世界的客观规律，从而知道各种物质来源于 何处？它们是由什么东西组成的？人类早期对物质结构何处？它们是由什么东西组成的？人类早期对物质结构 的认识影响最大的要算由德谟克利特首先提出的的

32、认识影响最大的要算由德谟克利特首先提出的“原子原子 说说”，他认为万物皆由大量不可分割的微小物质粒子组，他认为万物皆由大量不可分割的微小物质粒子组 成，这种粒子被称为原子成，这种粒子被称为原子(希腊文希腊文“不可分割不可分割”之意之意)。 于此同时，德谟克利特还认为于此同时，德谟克利特还认为“原子原子”具有不同的性质。具有不同的性质。 这就是说，在大自然中能够同时存在各种各样的原子。这就是说，在大自然中能够同时存在各种各样的原子。 有些原子很轻，空气和其它各种气体就是由这类轻原子有些原子很轻，空气和其它各种气体就是由这类轻原子 所组成的。相比之下，液体中的原子要重一些，它们虽所组成的。相比之下

33、，液体中的原子要重一些，它们虽 然相互粘连在一起，但仍能流动，故液体具有体积不变然相互粘连在一起，但仍能流动，故液体具有体积不变 而形状可任意改变的特性。至于固体中的原子，一定是而形状可任意改变的特性。至于固体中的原子，一定是 更大、更重的。它们相互结合得更紧密，同圆润而又光更大、更重的。它们相互结合得更紧密，同圆润而又光 滑的液体原子相比，固体原子表面想必是粗糙不平的，滑的液体原子相比，固体原子表面想必是粗糙不平的， 因此团体原子间能互相钩牢而不能自由转动，结果形状因此团体原子间能互相钩牢而不能自由转动，结果形状 和体积都可保持不变。由此可知，早期的原子说虽粗浅，和体积都可保持不变。由此可知

34、，早期的原子说虽粗浅， 但仍能像现在一样，可用来解释固体、液体和气体的某但仍能像现在一样，可用来解释固体、液体和气体的某 些物理现象。些物理现象。 到了十七世纪，由于科学技术的发展，各种发明和到了十七世纪，由于科学技术的发展，各种发明和 发现纷至沓来，从而加深了人们对客观世界的认识。发现纷至沓来，从而加深了人们对客观世界的认识。 人们开始不仅限于用头脑思考提出各种概念，而是人们开始不仅限于用头脑思考提出各种概念，而是 力求用实验来验证对自然现象所作的种种假说。英力求用实验来验证对自然现象所作的种种假说。英 国化学家道尔顿与意大利化学家阿伏加德罗提出了国化学家道尔顿与意大利化学家阿伏加德罗提出了

35、 “原子分子学说原子分子学说”。各种元素、单质都是由原子微。各种元素、单质都是由原子微 粒所组成。同种元素的原子都是相同的，反之则不粒所组成。同种元素的原子都是相同的，反之则不 同。另外，他又设想，在物质起变化时，一种原子同。另外，他又设想，在物质起变化时，一种原子 可和其它原子结合。例如，木材燃烧时，一个碳原可和其它原子结合。例如，木材燃烧时，一个碳原 子和两个氧原子结合成二氧化碳。当时把这种不同子和两个氧原子结合成二氧化碳。当时把这种不同 原子的结合称为原子的结合称为“复合原子复合原子”。 1897年，汤姆生在对阴极射线的研究中，通过研究阴极年，汤姆生在对阴极射线的研究中，通过研究阴极 射

36、线的速度及在电场中偏转，否定了阴极射线是电磁波的说射线的速度及在电场中偏转，否定了阴极射线是电磁波的说 法，并且通过实验验证了阴极射线是一种粒子流，测出了这法，并且通过实验验证了阴极射线是一种粒子流，测出了这 种粒子流的粒子的质量及电性。并且发现，许多物质中都包种粒子流的粒子的质量及电性。并且发现，许多物质中都包 含这种粒子。因此他确定这种粒子是包含在原子之中的构成含这种粒子。因此他确定这种粒子是包含在原子之中的构成 物质的一种基本微粒，将其命名为物质的一种基本微粒，将其命名为“电子电子”。电子是人类认。电子是人类认 识的第一个基本粒子，在物理学史上是有划时代意义的。识的第一个基本粒子，在物理

37、学史上是有划时代意义的。 实验演示：阴极射线在磁场中的偏转（说明阴极射线实验演示：阴极射线在磁场中的偏转（说明阴极射线 是带电粒子流）是带电粒子流） 我们知道，我们知道， 原子本身电中性的，既然原子中存在带负原子本身电中性的，既然原子中存在带负 电的电子，则原子中一定还有带正电的物质。也就是说，原电的电子，则原子中一定还有带正电的物质。也就是说，原 子并不是不可再分的，而是有内部结构的。原子的内部结构子并不是不可再分的，而是有内部结构的。原子的内部结构 究竟是什么样的？究竟是什么样的？ 三、展示物理学史上围绕焦点问题开展的研究工作三、展示物理学史上围绕焦点问题开展的研究工作 根据已知的实验事实

38、，汤姆生提出了第一个原根据已知的实验事实，汤姆生提出了第一个原 子结构模型子结构模型枣糕模型。汤姆生认为：原子是一个枣糕模型。汤姆生认为：原子是一个 球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像枣糕球体，正电荷均匀分布在整个球体内，电子像枣糕 里的枣那样镶嵌在原子里面。汤姆生的模型可以解里的枣那样镶嵌在原子里面。汤姆生的模型可以解 释一些实验事实，但是不久，这一模型就被新的实释一些实验事实，但是不久，这一模型就被新的实 验事实否定了。验事实否定了。 图片演示汤姆生的原子模型，简要介绍汤姆生图片演示汤姆生的原子模型，简要介绍汤姆生 的生平事迹的生平事迹 1909年，卢瑟福年，卢瑟福（简要介绍人物）（简要介绍人物）作了作了 一个历史上非常有名的实验一个历史上非常有名的实验粒子散射实验粒子散射实验 （介绍实验装置），按照汤姆生的枣糕模型，（介绍实验装置），按照汤姆生的枣糕模型， 由于由于粒子质量远远大于电子的质量，又以很粒子质量远远大于电子的质量，又以很 大的速度轰击原子，就好像大的速度轰击原子，就好像“空气中的尘埃空气中的尘埃 对飞行的子弹的影响一样对飞行的子弹的影响一样”，不会对其运动，不会对其运动 产生影响。但实验的结果却是：当粒子穿过产生影响。但实验的结果却是：当粒子穿过 金箔时，大多数沿原方向前进，少数粒子发金箔时，大多数沿原方向前进，少数