物理必修ⅱ魯科版6.2量子世界 第一課時 教案

1、教案 量子世界（一）教學目標：1、知識與技能：了解熱輻射的能力與波長和溫度有關，進而了解黑體輻射；知道普朗克“量子假說”的主要內容；知道宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點；知道光具有波粒二象性和物質波的假設及驗證。通過學生閱讀、分析與討論，培養(yǎng)自學能力、合作能力和表達能力。2、 過程與方法：通過觀察白熾燈燈絲在電壓升高時的發(fā)光情況，體會觀察和分析物理現象的方法；通過了解普朗克“量子假說”的背景，知道經典力學的局限性。了解玻爾建立原子模型解釋氫光譜的事實，體會物理模型的意義和量子論對人類認識物質世界所產生的深遠影響。3、情感、態(tài)度與價值觀：了解光的微粒說和波動說之爭，體會辯論和質疑在科學研究中所起

2、的積極作用。養(yǎng)成大膽質疑、勇于創(chuàng)新、敢于發(fā)表自己觀點的習慣，培養(yǎng)既堅持原則又尊重他人的思想品德。（二）學情分析：學生剛接觸大量新的抽象概念，理解也較困難，應通過實驗、圖片和課件，從實驗事實出發(fā)，運用講解和類比的方法進行啟發(fā)引導，讓學生體會這些概念。（三）教學思路：本節(jié)內容，先是從黑體輻射引出量子化假設，然后是人類對光的本性的認識及深化，使學生體會牛頓力學的局限性和量子理論給人們認識世界帶來的影響。本節(jié)的內容富含大量的物理學史資料，在教學中運用好這些教學資源，不但可使課堂教學生動活潑，還可以對學生進行許多的思想教育。本節(jié)教學內容多、但要求不高，因此可以在學生自學的基礎上，通過實驗、圖片和課件、師

3、生共同討論等教學方法，幫助學生理解概念。本節(jié)內容的教學計劃用二個課時，第一課時講授紫外災難和不能量連續(xù)性，第二課時講授物質的波粒二象性。（四）教學重點、難點：1、重點：量子的概念，光的波粒二象性及物質波。2、難點：學生缺乏相關的背景知識和概念的抽象性。（五）教學方法、學習方法：1教法：實驗觀察、問題式討論和講授。2學法：閱讀思考、討論交流。（六）教學流程：1、引入新課在本章的“導入”中曾介紹，1900年著名物理學家開爾文躊躇滿志地宣告，物理學已盡善盡美了，只是在物理學晴朗天空的遠處，還有兩朵小小的令人不安的烏云。前兩節(jié)課所學習的相對論就是由其中一朵小烏云引發(fā)的一場物理學革命，今天我們再來認識由

4、另一朵小烏云引發(fā)的另一場物理學革命。2、新課教學（1） “紫外災難”觀察現象：一只“220V、60W”的白熾燈，由220V交流電經0250V自藕變壓器降壓后供電，用示教電表監(jiān)測電燈兩端的電壓。引導學生觀察電燈分別在50V、100V、150V、200V等電壓下的發(fā)光情況。思考問題：燈絲溫度、發(fā)光情況有什么變化？這種變化蘊藏著什么規(guī)律？閱讀教材、討論交流：學生閱讀課本知識點一：“紫外災難”。小組討論上述實驗現象。匯報討論結果、歸納小結：溫度越高，輻射越強，輻射的波長越短。（2） 能量不連續(xù)引出問題：物理學家根據經典理論得出的黑體輻射強度與輻射波長、溫度關系的曲線和實驗得到的曲線不吻合，說明研究所遇

5、到的極大困難，提出普朗克的量子假說。閱讀教材：學生閱讀課本知識點二：“不連續(xù)的能量”。并回答“量子假說”的要點。量子假說：輻射是不連續(xù)的，是一份一份地進行，每一份能量稱為一個量子，輻射的總能量E為量子的整數倍，量子的能量與頻率成正比，與波長成反比。式中c為真空中的光速，h是普朗克常數，值為6.626×10-34J·s，是物理普適常數。由于量子的能量相對于宏觀物體的動能或勢能來說，是非常微小的，完全可以被忽略。所以宏觀物體（如鉛球沿斜面滾下時）的動能或勢能都是連續(xù)變化的?？墒窃谖⒂^世界中，能量是量子化的。顯然量子理論與經典力學的連續(xù)觀念是不同的，這極大地深化了人類對物質世界的

6、認識。（3） 物質的波粒二象性光的波粒二象性以牛頓為代表的光的微粒說：光是從光源發(fā)射出來的高速粒子流。他可以成功地解釋光的直線傳播和光的反射現象，但卻無法解釋光射到水面時，為什么會同時反射和折射。以惠更斯為代表的光的波動說：光像水波一樣，也是一種波，叫光波。這是因為水波所特有的衍射和干涉現象，光也有。它們的圖片，并作簡單的介紹。問題又出來了，水波是機械振動在水中的傳播，屬于機械波，是要靠介質傳播的，那么太空中是真空，太陽光又是靠什么傳播到地球來呢？直到19世紀60年代，麥克斯韋創(chuàng)立了經典的電磁場理論，揭示了光是一種電磁波。至此，人們才深信光具有波動性，而且是電磁波，不是機械波，它可以在真空傳播

7、，可以不需要介質。早在1887年，赫茲在驗證電磁波的存在實驗中就意外地發(fā)現，當用某種光照射金屬時，金屬中會逸出電子來，這種現象后來被稱為光電效應。在經過研究得出光電效應的規(guī)律后，人們卻發(fā)現，用光波動說無法解釋這些規(guī)律。年輕的愛因斯坦第一個意識到普朗克量子假設的重要性，他發(fā)展了能量量子概念，提出了光量子假設。他認為：光是不連續(xù)的、是一份一份的、具有一定能量的物質，每一份為一個單元叫做光量子，在人們接受這一概念之后把它命名為光子。光既有波動性又具有粒子性的事實，不得不使人們承認光具有波粒二象性。不過，這里所說的粒子已不再是牛頓時代所說的微粒了。人們現在認識到：光在一定條件下，表現為粒子性，即不連續(xù)性；而在另一定條件下，表現為波動性。閱讀教材：學生閱讀課本上關于光的波粒二象性的內容。物質波閱讀教材、討論交流：學生閱讀課本上關于物質波部分，并展開交流。a、德布羅意把光的波粒二象性推廣到實物粒子，得出了什么新理論？b、德布羅意的新理論得到什么事實驗證？學生回答、教師補充。3課堂練習例題：根據量子理論，光子的能量，其中c為真空中的光速、為光的頻率、為光的波長，普朗克常數取已知太陽光垂直照射時，每平方米面積上的輻射功率為