版高中物理選修35波粒二象性復(fù)習(xí)課件

人教課標(biāo)版高中物理選修3-5波粒二象性復(fù)習(xí)人教課標(biāo)版高中物理選修3-5波粒二象性復(fù)習(xí)1本章內(nèi)容的教學(xué)要求大多為“了解”、“知道”教學(xué)重點(diǎn)：普朗克能量子假設(shè)及其意義、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)和愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程、光和實(shí)物粒子的波粒二象性教學(xué)難點(diǎn)：主要是能量量子化、光與實(shí)物粒子的波粒二象性等概念的建立學(xué)習(xí)困難：在于量子理論遠(yuǎn)離學(xué)生和生活經(jīng)驗(yàn)第十七章波粒二象性本章內(nèi)容的教學(xué)要求大多為“了解”、“知道”第十七章波粒二2內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)

1．了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象。比較宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點(diǎn)，體會(huì)量子論的建立深化了人們對(duì)于物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解光電效應(yīng)。知道愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程及意義。3．了解康普頓效應(yīng)。4．根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)說(shuō)明光的波粒二象性。知道光是一種概率波。5．知道實(shí)物粒子具有波動(dòng)性。知道電子云。初步了解不確定性關(guān)系。6．通過(guò)典型事例了解人類(lèi)直接經(jīng)驗(yàn)的局限性，體會(huì)人類(lèi)對(duì)世界的探究是不斷深入的。課標(biāo)要求和高考考點(diǎn)分析本節(jié)高考無(wú)要求

內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)要求和高考考點(diǎn)分析本節(jié)高考無(wú)要求3第一單元1.能量量子化：物理學(xué)的新紀(jì)元1學(xué)時(shí)第二單元2.科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性2學(xué)時(shí)第三單元3.嶄新的一頁(yè)：粒子的波動(dòng)性2學(xué)時(shí)4.概率波1學(xué)時(shí)5.不確定原理1學(xué)時(shí)課時(shí)分配建議量子論、光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、波粒二象性

重點(diǎn)知識(shí)第一單元課時(shí)分配建議量子論、光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、波粒二4第1節(jié)能量量子化：物理學(xué)的新紀(jì)元本節(jié)重點(diǎn)：“量子化”概念的建立（可以通過(guò)通俗的事例說(shuō)明）教學(xué)要求：了解黑體和黑體輻射。體會(huì)量子論的建立深化了人們對(duì)于物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。黑體輻射，學(xué)生理解為熱輻射就可以了，不要在“黑體”概念上作文章。通過(guò)前人的工作了解科學(xué)探究，了解量子論的建立過(guò)程。黑體輻射

經(jīng)典電磁學(xué)

普朗克假設(shè)

矛盾

推理（數(shù)學(xué)）驗(yàn)證黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律第1節(jié)能量量子化：物理學(xué)的新紀(jì)元本節(jié)重點(diǎn)：“量子化”概5一、黑體與黑體輻射1．熱輻射：一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)，叫熱輻射。2．黑體：如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱(chēng)黑體。3．黑體輻射：絕對(duì)黑體輻射的電磁波的強(qiáng)度只與黑體的溫度有關(guān)，這種輻射叫黑體輻射。

教學(xué)內(nèi)容一、黑體與黑體輻射教學(xué)內(nèi)容6二、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1．實(shí)驗(yàn)規(guī)律：隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)的輻度都有增加；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)。2．經(jīng)驗(yàn)定律(1)維恩位移定律：隨著黑體溫度升高，所發(fā)射的輻射最強(qiáng)的波長(zhǎng)變短，即向光譜的紫色區(qū)移動(dòng)。(2)瑞利一金斯公式3．“紫外災(zāi)難”維恩公式在短波區(qū)與實(shí)驗(yàn)非常接近，在長(zhǎng)波區(qū)與實(shí)驗(yàn)偏離很大；瑞利公式在長(zhǎng)波區(qū)與實(shí)驗(yàn)嚴(yán)重不符，不但不符，而且當(dāng)波長(zhǎng)趨于零時(shí)，輻射競(jìng)變成無(wú)窮大，這顯然是荒謬的，由于長(zhǎng)波很小的輻射處在紫外線波段，故而由理論得出的這種荒謬結(jié)果被認(rèn)為是物理學(xué)理論的災(zāi)難，當(dāng)時(shí)稱(chēng)為“紫外災(zāi)難”。二、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律7三、普朗克的能量子觀點(diǎn)

1．能量子：德國(guó)物理學(xué)家普朗克認(rèn)為，振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值E的整數(shù)倍。2．能量子的大?。篍=hvv是電磁波的頻率,h普朗克常量,h=6.626×10J·S3．能量量子化：用能量子觀點(diǎn)解釋黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：普朗克能量子假設(shè)認(rèn)為微觀粒子的能量是量子化的，或者說(shuō)微觀粒子的能量是分立的．借助于能量子的假說(shuō)，普朗克得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的公式，與實(shí)驗(yàn)符合得很好．普朗克在1900年把“能量子”引入物理學(xué)，正確地破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，成為新物理學(xué)思想的基石之一。三、普朗克的能量子觀點(diǎn)8第2節(jié)科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性教學(xué)要求知道光電效應(yīng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律。了解愛(ài)因斯坦光子說(shuō)，并能夠用它來(lái)解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象。知道愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，并能利用它解決一些簡(jiǎn)單問(wèn)題。了解康普頓效應(yīng)及光子理論對(duì)康普頓效應(yīng)的解釋。認(rèn)識(shí)到康普頓效應(yīng)進(jìn)一步證明了光的粒子性。教學(xué)重點(diǎn)：光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)第2節(jié)科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性教學(xué)要求教學(xué)重點(diǎn)：9引入思路：滲透科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度的教育：歷史上，關(guān)于光的本性有兩種學(xué)說(shuō)干涉衍射現(xiàn)象證明了波動(dòng)說(shuō)波動(dòng)說(shuō)無(wú)法解釋光電效應(yīng)麥克斯韋理論使波動(dòng)說(shuō)近乎完美

重新指出光的粒子性（標(biāo)題中“轉(zhuǎn)折”的含義）

引入思路：滲透科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度的教育：歷史上，10由P32演示實(shí)驗(yàn)：用紫外線照射鋅板，觀察現(xiàn)象，提出問(wèn)題。P32光電效應(yīng)的定量研究光電流與電壓的關(guān)系實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)規(guī)律：飽和電壓、遏止電壓和截止頻率、瞬時(shí)性光的電磁理論的困難：不應(yīng)存在截止頻率、遏止電壓應(yīng)與光強(qiáng)有關(guān)、光弱時(shí)電子逸出應(yīng)需很長(zhǎng)時(shí)間愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程密立根的精密測(cè)量直接證實(shí)這個(gè)方程由P32演示實(shí)驗(yàn)：用紫外線照射鋅板，觀察現(xiàn)象，提出問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)11飽和電壓、遏止電壓和截止頻率、瞬時(shí)性不應(yīng)存在截止頻率、遏止電壓應(yīng)與光強(qiáng)有關(guān)、光弱時(shí)電子逸出應(yīng)需很長(zhǎng)時(shí)間光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)規(guī)律

用經(jīng)典光的電磁理論解釋實(shí)驗(yàn)規(guī)律（只有少部分能解釋?zhuān)?/p>

愛(ài)因斯坦光量子假設(shè)（以普朗克能量子假說(shuō)為基礎(chǔ)）

光的電磁理論的困難數(shù)學(xué)推理--愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程密立根的精密測(cè)量直接證實(shí)這個(gè)方程飽和電壓、不應(yīng)存在截止頻率、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)規(guī)律用經(jīng)典光的12P36思考與討論

給出了光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率ν的關(guān)系。但是，很難直接測(cè)量光電子的動(dòng)能，容易測(cè)量的是遏止電壓Uc。怎樣改寫(xiě)此式以得到Uc與ν、W0的關(guān)系？提示：明確物理圖景，Ek=eUcP36例題：密立根……測(cè)量金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，由此算出普朗克常數(shù)h……下表是某金屬的Uc和ν的幾組數(shù)據(jù)。Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878ν/1014Hz5.6445.8886.0986.3036.501試作出Uc-ν圖象并通過(guò)圖象求出：（1）這種金屬的截止頻率；（2）普朗克常量。P36思考與討論P(yáng)36例題：密立根……測(cè)量金屬的遏止電壓Uc13解題的核心是由光電效應(yīng)方程結(jié)合動(dòng)能與靜電力做功的關(guān)系Ek=eUc寫(xiě)出學(xué)生熟悉的形式Uc=ν?（藍(lán)字――兩個(gè)變量）由圖象求參數(shù)的方法：

電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻（直接求參數(shù)）用單擺測(cè)重力加速度（用圖象求平均值）……解題的核心是由光電效應(yīng)方程由圖象求參數(shù)的方法：14康普頓效應(yīng)光的電磁理論：散射光的波長(zhǎng)應(yīng)與入射光的波長(zhǎng)相同康普頓假設(shè)：光子不僅具有能量，而且具有動(dòng)量；用動(dòng)量守恒、能量守恒完美地解釋了康普頓效應(yīng)。

能量：E=h·ν動(dòng)量：p=h/λ康普頓效應(yīng)光的電磁理論：散射光的波長(zhǎng)應(yīng)與入射光的波長(zhǎng)相同15X射線散射實(shí)驗(yàn)的研究用經(jīng)典電磁理論解釋實(shí)驗(yàn)規(guī)律

康普頓用光量子說(shuō)解釋實(shí)驗(yàn)規(guī)律難以解決的矛盾數(shù)學(xué)推理與實(shí)驗(yàn)事實(shí)對(duì)照

小結(jié)：①光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)光子都說(shuō)明具有粒子性，光電效應(yīng)表明光具有能量，康普頓效應(yīng)表明光子既具有能量，又有動(dòng)量。②光子的能量表達(dá)式與動(dòng)量表達(dá)式具有高度對(duì)稱(chēng)性。（為下節(jié)課教學(xué)打下伏筆）

教學(xué)線索

X射線散射實(shí)驗(yàn)的研究用經(jīng)典電磁理論解釋實(shí)驗(yàn)規(guī)律康普頓用光量16第3節(jié)嶄新的一頁(yè)：粒子的波動(dòng)性引入思路：

通過(guò)對(duì)光的認(rèn)識(shí)歷史過(guò)程中的一系列事實(shí)的簡(jiǎn)單回顧，順利引入光的波粒二象性理論，介紹了德布羅意如何受到普朗克能量子和愛(ài)因斯坦光子理論的啟發(fā)，以類(lèi)比的方法提出實(shí)物粒子具有波粒二象性的假設(shè)，提出---物質(zhì)波的概念。教學(xué)線索：德布羅意提出實(shí)物粒子具有波動(dòng)性的假設(shè)：v=E/hλ=h/P

物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

第3節(jié)嶄新的一頁(yè)：粒子的波動(dòng)性引入思路：教學(xué)線索：德布17粒子束是一種波，應(yīng)該產(chǎn)生衍射波長(zhǎng)很短，障礙物（孔隙）應(yīng)該很小，一般物體不行1927年得出了電子衍射圖樣此前已經(jīng)了解了晶體的結(jié)構(gòu)（用倫琴射線）后來(lái)陸續(xù)證實(shí)了其它粒子具有波動(dòng)性。德布羅意提出物質(zhì)波假設(shè)：v=E/hλ=h/P得到驗(yàn)證粒子束是一種波，應(yīng)該產(chǎn)生衍射波長(zhǎng)很短，障礙物（孔隙）應(yīng)該很18教學(xué)可分四步進(jìn)行：1、讓學(xué)生應(yīng)用光子能量、動(dòng)量關(guān)系式計(jì)算教材最后自然段的子彈及電子的波長(zhǎng)λ=h/p2、提出問(wèn)題：若要驗(yàn)證其波動(dòng)性怎么辦？并讓學(xué)生回顧熱學(xué)中學(xué)過(guò)的分子直徑的數(shù)量級(jí)，提出問(wèn)題：緊密排列的分子數(shù)量級(jí)多大？能否讓電子通過(guò)分子間隙從而發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象？3、學(xué)生看書(shū)，了解粒子波動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的歷史過(guò)程，并觀察課本電子穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣

教學(xué)可分四步進(jìn)行：19第4節(jié)概率波引入思路：提出問(wèn)題---為什么說(shuō)光波是概率波？

雙縫干涉條紋的解釋?zhuān)翰èD―強(qiáng)度不同；粒子――數(shù)目不同

是否不同粒子之間相互作用表現(xiàn)為波動(dòng)性？單個(gè)粒子不一定沿直線“運(yùn)動(dòng)”？用極弱的光照，也表現(xiàn)出波動(dòng)性不確定性關(guān)系思維層次：

概率波第4節(jié)概率波引入思路：提出問(wèn)題---為什么說(shuō)光波是概率20教學(xué)內(nèi)容：經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波特征概述概率波理論及其驗(yàn)證教學(xué)內(nèi)容：21第5節(jié)不確定性關(guān)系粒子束會(huì)發(fā)生衍射→粒子的位置和動(dòng)量不能同時(shí)確定

引入思路：不確定性關(guān)系描述的是微觀現(xiàn)象，可利用計(jì)算機(jī)模擬光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)，結(jié)合用課件展示微觀粒子在狹縫處位置不確定的情景。提出問(wèn)題。分析這種不確定性的數(shù)量關(guān)系的基礎(chǔ)上，給出量子力學(xué)中的數(shù)學(xué)關(guān)系式

---不確定性關(guān)系：常用的還有能量和時(shí)間第5節(jié)不確定性關(guān)系粒子束會(huì)發(fā)生衍射→粒子的位置和動(dòng)22教學(xué)建議：

（1）不必進(jìn)行不確定關(guān)系的定量推導(dǎo)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)關(guān)系式中各量物理意義。（2）教學(xué)中讓學(xué)生明確：①經(jīng)典物理學(xué)中，物理模型與直接經(jīng)驗(yàn)一致，物理現(xiàn)象直觀可感；經(jīng)典物理學(xué)中，物理現(xiàn)象不能直感。②量子力學(xué)在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域成功應(yīng)用，但量子理論存在爭(zhēng)論，還需完善。教學(xué)建議：23我們已經(jīng)知道，物體是由原子組成的，那么，原子是構(gòu)成物質(zhì)的最小微粒嗎？原子內(nèi)部有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)嗎？這些問(wèn)題誘使科學(xué)家們?cè)噲D敲開(kāi)原子的大門(mén)，為此他們進(jìn)行了一系列激動(dòng)人心的探究活動(dòng)。本章概要本章以人類(lèi)探索原子結(jié)構(gòu)的歷程為線索，從電子的發(fā)現(xiàn)開(kāi)始，展示了科學(xué)家探索原子結(jié)構(gòu)的過(guò)程及其有關(guān)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中要注意體會(huì)人類(lèi)在探究過(guò)程中所運(yùn)用的研究方法，在現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展中的作用和價(jià)值；認(rèn)識(shí)在現(xiàn)代量子論視野下的原子結(jié)構(gòu)圖景；最后通過(guò)對(duì)氫原子光譜的分析，了解原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)，以及光譜分析在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用。第十八章原子結(jié)構(gòu)我們已經(jīng)知道，物體是由原子組成的，那么，原子是構(gòu)成物質(zhì)的最小24本章內(nèi)容的教學(xué)要求多數(shù)為“了解”、“知道”。教學(xué)重點(diǎn)：湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的科學(xué)思想與實(shí)驗(yàn)方法，人類(lèi)在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)和原子核的組成、能級(jí)躍遷、掌握光譜的分類(lèi)及從現(xiàn)象上區(qū)分各種光譜，并能夠掌握發(fā)射光譜和吸收光譜的形成過(guò)程方面的區(qū)別。教學(xué)難點(diǎn)：人類(lèi)研究微觀世界的方法，初步建立量子化的概念。第十八章原子結(jié)構(gòu)本章內(nèi)容的教學(xué)要求多數(shù)為“了解”、“知道”。第十八章原子25內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)

1了解人類(lèi)探索原子結(jié)構(gòu)的歷史以及有關(guān)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)

2通過(guò)對(duì)氫原子光譜的分析，了解原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)

2007考試說(shuō)明1氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)

Ⅰ2能級(jí)公式Ⅰ課標(biāo)要求與高考考點(diǎn)分析內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)2007考試說(shuō)明課標(biāo)要求與高考考點(diǎn)分析26課時(shí)分配建議

第一單元1電子的發(fā)現(xiàn)1學(xué)時(shí)2原子的核式結(jié)構(gòu)1學(xué)時(shí)第二單元3氫原子光譜1學(xué)時(shí)4玻爾的原子模型2學(xué)時(shí)第三單元5激光1學(xué)時(shí)

本章重點(diǎn)原子的核式結(jié)構(gòu)模型玻爾的原子結(jié)構(gòu)理論

課時(shí)分配建議第一單元1電子的發(fā)現(xiàn)27教材分析第1節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)本節(jié)重點(diǎn)：電子的發(fā)現(xiàn)過(guò)程

引入思路：通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明陰極射線的存在，對(duì)陰極射線一系列實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)電子。教學(xué)線索：P52陰極射線小標(biāo)題中主要說(shuō)的是氣體放電，可以用投影展示氣體導(dǎo)電原理圖，讓學(xué)生明確氣體導(dǎo)電的條件和機(jī)理。但要讓學(xué)生明白以下思路（不要求學(xué)生復(fù)述）教材分析第1節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)本節(jié)重點(diǎn)：電子的發(fā)現(xiàn)過(guò)程引入28連在電源負(fù)極上的某些金屬在強(qiáng)電場(chǎng)（高電壓）、高溫、紫外線的作用下會(huì)發(fā)出一種射線，這種射線叫做陰極射線（陰極射線是什么？）

關(guān)于陰極射線的兩種觀點(diǎn)：電磁波～粒子流？陰極射線由帶電粒子組成但粒子或者質(zhì)量非常小，或者電荷量非常大

J.J.湯姆孫測(cè)量陰極射線的比荷（復(fù)習(xí)帶電粒子在電磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)）

湯姆孫又直接測(cè)量了陰極射線粒子的電荷量（不同物質(zhì)做成的陰極發(fā)出的射線的粒子都有相同的比荷，表明都能發(fā)射相同的帶電粒子）

陰極射線粒子的電荷與質(zhì)子相當(dāng)（負(fù)電）質(zhì)量比質(zhì)子小得多

發(fā)現(xiàn)電子認(rèn)識(shí)到原子不是組成物質(zhì)的最小微粒，原子本身也有結(jié)構(gòu)。提出進(jìn)一步探索原子的結(jié)構(gòu)、建立原子模型的問(wèn)題。連在電源負(fù)極上的某些金屬在強(qiáng)電場(chǎng)（高電壓）、高溫、紫外線的作29人教課標(biāo)版高中物理選修3-5波粒二象性復(fù)習(xí)人教課標(biāo)版高中物理選修3-5波粒二象性復(fù)習(xí)30本章內(nèi)容的教學(xué)要求大多為“了解”、“知道”教學(xué)重點(diǎn)：普朗克能量子假設(shè)及其意義、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)和愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程、光和實(shí)物粒子的波粒二象性教學(xué)難點(diǎn)：主要是能量量子化、光與實(shí)物粒子的波粒二象性等概念的建立學(xué)習(xí)困難：在于量子理論遠(yuǎn)離學(xué)生和生活經(jīng)驗(yàn)第十七章波粒二象性本章內(nèi)容的教學(xué)要求大多為“了解”、“知道”第十七章波粒二31內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)

1．了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象。比較宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點(diǎn)，體會(huì)量子論的建立深化了人們對(duì)于物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解光電效應(yīng)。知道愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程及意義。3．了解康普頓效應(yīng)。4．根據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)說(shuō)明光的波粒二象性。知道光是一種概率波。5．知道實(shí)物粒子具有波動(dòng)性。知道電子云。初步了解不確定性關(guān)系。6．通過(guò)典型事例了解人類(lèi)直接經(jīng)驗(yàn)的局限性，體會(huì)人類(lèi)對(duì)世界的探究是不斷深入的。課標(biāo)要求和高考考點(diǎn)分析本節(jié)高考無(wú)要求

內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)課標(biāo)要求和高考考點(diǎn)分析本節(jié)高考無(wú)要求32第一單元1.能量量子化：物理學(xué)的新紀(jì)元1學(xué)時(shí)第二單元2.科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性2學(xué)時(shí)第三單元3.嶄新的一頁(yè)：粒子的波動(dòng)性2學(xué)時(shí)4.概率波1學(xué)時(shí)5.不確定原理1學(xué)時(shí)課時(shí)分配建議量子論、光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、波粒二象性

重點(diǎn)知識(shí)第一單元課時(shí)分配建議量子論、光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)、波粒二33第1節(jié)能量量子化：物理學(xué)的新紀(jì)元本節(jié)重點(diǎn)：“量子化”概念的建立（可以通過(guò)通俗的事例說(shuō)明）教學(xué)要求：了解黑體和黑體輻射。體會(huì)量子論的建立深化了人們對(duì)于物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。黑體輻射，學(xué)生理解為熱輻射就可以了，不要在“黑體”概念上作文章。通過(guò)前人的工作了解科學(xué)探究，了解量子論的建立過(guò)程。黑體輻射

經(jīng)典電磁學(xué)

普朗克假設(shè)

矛盾

推理（數(shù)學(xué)）驗(yàn)證黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律第1節(jié)能量量子化：物理學(xué)的新紀(jì)元本節(jié)重點(diǎn)：“量子化”概34一、黑體與黑體輻射1．熱輻射：一切物體都在輻射電磁波，這種輻射與物體的溫度有關(guān)，叫熱輻射。2．黑體：如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱(chēng)黑體。3．黑體輻射：絕對(duì)黑體輻射的電磁波的強(qiáng)度只與黑體的溫度有關(guān)，這種輻射叫黑體輻射。

教學(xué)內(nèi)容一、黑體與黑體輻射教學(xué)內(nèi)容35二、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1．實(shí)驗(yàn)規(guī)律：隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)的輻度都有增加；另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)。2．經(jīng)驗(yàn)定律(1)維恩位移定律：隨著黑體溫度升高，所發(fā)射的輻射最強(qiáng)的波長(zhǎng)變短，即向光譜的紫色區(qū)移動(dòng)。(2)瑞利一金斯公式3．“紫外災(zāi)難”維恩公式在短波區(qū)與實(shí)驗(yàn)非常接近，在長(zhǎng)波區(qū)與實(shí)驗(yàn)偏離很大；瑞利公式在長(zhǎng)波區(qū)與實(shí)驗(yàn)嚴(yán)重不符，不但不符，而且當(dāng)波長(zhǎng)趨于零時(shí)，輻射競(jìng)變成無(wú)窮大，這顯然是荒謬的，由于長(zhǎng)波很小的輻射處在紫外線波段，故而由理論得出的這種荒謬結(jié)果被認(rèn)為是物理學(xué)理論的災(zāi)難，當(dāng)時(shí)稱(chēng)為“紫外災(zāi)難”。二、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律36三、普朗克的能量子觀點(diǎn)

1．能量子：德國(guó)物理學(xué)家普朗克認(rèn)為，振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值E的整數(shù)倍。2．能量子的大?。篍=hvv是電磁波的頻率,h普朗克常量,h=6.626×10J·S3．能量量子化：用能量子觀點(diǎn)解釋黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：普朗克能量子假設(shè)認(rèn)為微觀粒子的能量是量子化的，或者說(shuō)微觀粒子的能量是分立的．借助于能量子的假說(shuō)，普朗克得出黑體輻射的強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的公式，與實(shí)驗(yàn)符合得很好．普朗克在1900年把“能量子”引入物理學(xué)，正確地破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，成為新物理學(xué)思想的基石之一。三、普朗克的能量子觀點(diǎn)37第2節(jié)科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性教學(xué)要求知道光電效應(yīng)，通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律。了解愛(ài)因斯坦光子說(shuō)，并能夠用它來(lái)解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象。知道愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，并能利用它解決一些簡(jiǎn)單問(wèn)題。了解康普頓效應(yīng)及光子理論對(duì)康普頓效應(yīng)的解釋。認(rèn)識(shí)到康普頓效應(yīng)進(jìn)一步證明了光的粒子性。教學(xué)重點(diǎn)：光電效應(yīng)康普頓效應(yīng)第2節(jié)科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性教學(xué)要求教學(xué)重點(diǎn)：38引入思路：滲透科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度的教育：歷史上，關(guān)于光的本性有兩種學(xué)說(shuō)干涉衍射現(xiàn)象證明了波動(dòng)說(shuō)波動(dòng)說(shuō)無(wú)法解釋光電效應(yīng)麥克斯韋理論使波動(dòng)說(shuō)近乎完美

重新指出光的粒子性（標(biāo)題中“轉(zhuǎn)折”的含義）

引入思路：滲透科學(xué)方法和科學(xué)態(tài)度的教育：歷史上，39由P32演示實(shí)驗(yàn)：用紫外線照射鋅板，觀察現(xiàn)象，提出問(wèn)題。P32光電效應(yīng)的定量研究光電流與電壓的關(guān)系實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)規(guī)律：飽和電壓、遏止電壓和截止頻率、瞬時(shí)性光的電磁理論的困難：不應(yīng)存在截止頻率、遏止電壓應(yīng)與光強(qiáng)有關(guān)、光弱時(shí)電子逸出應(yīng)需很長(zhǎng)時(shí)間愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程密立根的精密測(cè)量直接證實(shí)這個(gè)方程由P32演示實(shí)驗(yàn)：用紫外線照射鋅板，觀察現(xiàn)象，提出問(wèn)題。實(shí)驗(yàn)40飽和電壓、遏止電壓和截止頻率、瞬時(shí)性不應(yīng)存在截止頻率、遏止電壓應(yīng)與光強(qiáng)有關(guān)、光弱時(shí)電子逸出應(yīng)需很長(zhǎng)時(shí)間光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)規(guī)律

用經(jīng)典光的電磁理論解釋實(shí)驗(yàn)規(guī)律（只有少部分能解釋?zhuān)?/p>

愛(ài)因斯坦光量子假設(shè)（以普朗克能量子假說(shuō)為基礎(chǔ)）

光的電磁理論的困難數(shù)學(xué)推理--愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程密立根的精密測(cè)量直接證實(shí)這個(gè)方程飽和電壓、不應(yīng)存在截止頻率、光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)規(guī)律用經(jīng)典光的41P36思考與討論

給出了光電子的最大初動(dòng)能Ek與入射光的頻率ν的關(guān)系。但是，很難直接測(cè)量光電子的動(dòng)能，容易測(cè)量的是遏止電壓Uc。怎樣改寫(xiě)此式以得到Uc與ν、W0的關(guān)系？提示：明確物理圖景，Ek=eUcP36例題：密立根……測(cè)量金屬的遏止電壓Uc與入射光頻率ν，由此算出普朗克常數(shù)h……下表是某金屬的Uc和ν的幾組數(shù)據(jù)。Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878ν/1014Hz5.6445.8886.0986.3036.501試作出Uc-ν圖象并通過(guò)圖象求出：（1）這種金屬的截止頻率；（2）普朗克常量。P36思考與討論P(yáng)36例題：密立根……測(cè)量金屬的遏止電壓Uc42解題的核心是由光電效應(yīng)方程結(jié)合動(dòng)能與靜電力做功的關(guān)系Ek=eUc寫(xiě)出學(xué)生熟悉的形式Uc=ν?（藍(lán)字――兩個(gè)變量）由圖象求參數(shù)的方法：

電源電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻（直接求參數(shù)）用單擺測(cè)重力加速度（用圖象求平均值）……解題的核心是由光電效應(yīng)方程由圖象求參數(shù)的方法：43康普頓效應(yīng)光的電磁理論：散射光的波長(zhǎng)應(yīng)與入射光的波長(zhǎng)相同康普頓假設(shè)：光子不僅具有能量，而且具有動(dòng)量；用動(dòng)量守恒、能量守恒完美地解釋了康普頓效應(yīng)。

能量：E=h·ν動(dòng)量：p=h/λ康普頓效應(yīng)光的電磁理論：散射光的波長(zhǎng)應(yīng)與入射光的波長(zhǎng)相同44X射線散射實(shí)驗(yàn)的研究用經(jīng)典電磁理論解釋實(shí)驗(yàn)規(guī)律

康普頓用光量子說(shuō)解釋實(shí)驗(yàn)規(guī)律難以解決的矛盾數(shù)學(xué)推理與實(shí)驗(yàn)事實(shí)對(duì)照

小結(jié)：①光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)光子都說(shuō)明具有粒子性，光電效應(yīng)表明光具有能量，康普頓效應(yīng)表明光子既具有能量，又有動(dòng)量。②光子的能量表達(dá)式與動(dòng)量表達(dá)式具有高度對(duì)稱(chēng)性。（為下節(jié)課教學(xué)打下伏筆）

教學(xué)線索

X射線散射實(shí)驗(yàn)的研究用經(jīng)典電磁理論解釋實(shí)驗(yàn)規(guī)律康普頓用光量45第3節(jié)嶄新的一頁(yè)：粒子的波動(dòng)性引入思路：

通過(guò)對(duì)光的認(rèn)識(shí)歷史過(guò)程中的一系列事實(shí)的簡(jiǎn)單回顧，順利引入光的波粒二象性理論，介紹了德布羅意如何受到普朗克能量子和愛(ài)因斯坦光子理論的啟發(fā)，以類(lèi)比的方法提出實(shí)物粒子具有波粒二象性的假設(shè)，提出---物質(zhì)波的概念。教學(xué)線索：德布羅意提出實(shí)物粒子具有波動(dòng)性的假設(shè)：v=E/hλ=h/P

物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

第3節(jié)嶄新的一頁(yè)：粒子的波動(dòng)性引入思路：教學(xué)線索：德布46粒子束是一種波，應(yīng)該產(chǎn)生衍射波長(zhǎng)很短，障礙物（孔隙）應(yīng)該很小，一般物體不行1927年得出了電子衍射圖樣此前已經(jīng)了解了晶體的結(jié)構(gòu)（用倫琴射線）后來(lái)陸續(xù)證實(shí)了其它粒子具有波動(dòng)性。德布羅意提出物質(zhì)波假設(shè)：v=E/hλ=h/P得到驗(yàn)證粒子束是一種波，應(yīng)該產(chǎn)生衍射波長(zhǎng)很短，障礙物（孔隙）應(yīng)該很47教學(xué)可分四步進(jìn)行：1、讓學(xué)生應(yīng)用光子能量、動(dòng)量關(guān)系式計(jì)算教材最后自然段的子彈及電子的波長(zhǎng)λ=h/p2、提出問(wèn)題：若要驗(yàn)證其波動(dòng)性怎么辦？并讓學(xué)生回顧熱學(xué)中學(xué)過(guò)的分子直徑的數(shù)量級(jí)，提出問(wèn)題：緊密排列的分子數(shù)量級(jí)多大？能否讓電子通過(guò)分子間隙從而發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象？3、學(xué)生看書(shū)，了解粒子波動(dòng)性的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的歷史過(guò)程，并觀察課本電子穿過(guò)鋁箔后的衍射圖樣

教學(xué)可分四步進(jìn)行：48第4節(jié)概率波引入思路：提出問(wèn)題---為什么說(shuō)光波是概率波？

雙縫干涉條紋的解釋?zhuān)翰èD―強(qiáng)度不同；粒子――數(shù)目不同

是否不同粒子之間相互作用表現(xiàn)為波動(dòng)性？單個(gè)粒子不一定沿直線“運(yùn)動(dòng)”？用極弱的光照，也表現(xiàn)出波動(dòng)性不確定性關(guān)系思維層次：

概率波第4節(jié)概率波引入思路：提出問(wèn)題---為什么說(shuō)光波是概率49教學(xué)內(nèi)容：經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波特征概述概率波理論及其驗(yàn)證教學(xué)內(nèi)容：50第5節(jié)不確定性關(guān)系粒子束會(huì)發(fā)生衍射→粒子的位置和動(dòng)量不能同時(shí)確定

引入思路：不確定性關(guān)系描述的是微觀現(xiàn)象，可利用計(jì)算機(jī)模擬光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)，結(jié)合用課件展示微觀粒子在狹縫處位置不確定的情景。提出問(wèn)題。分析這種不確定性的數(shù)量關(guān)系的基礎(chǔ)上，給出量子力學(xué)中的數(shù)學(xué)關(guān)系式

---不確定性關(guān)系：常用的還有能量和時(shí)間第5節(jié)不確定性關(guān)系粒子束會(huì)發(fā)生衍射→粒子的位置和動(dòng)51教學(xué)建議：

（1）不必進(jìn)行不確定關(guān)系的定量推導(dǎo)，應(yīng)強(qiáng)調(diào)關(guān)系式中各量物理意義。（2）教學(xué)中讓學(xué)生明確：①經(jīng)典物理學(xué)中，物理模型與直接經(jīng)驗(yàn)一致，物理現(xiàn)象直觀可感；經(jīng)典物理學(xué)中，物理現(xiàn)象不能直感。②量子力學(xué)在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域成功應(yīng)用，但量子理論存在爭(zhēng)論，還需完善。教學(xué)建議：52我們已經(jīng)知道，物體是由原子組成的，那么，原子是構(gòu)成物質(zhì)的最小微粒嗎？原子內(nèi)部有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)嗎？這些問(wèn)題誘使科學(xué)家們?cè)噲D敲開(kāi)原子的大門(mén)，為此他們進(jìn)行了一系列激動(dòng)人心的探究活動(dòng)。本章概要本章以人類(lèi)探索原子結(jié)構(gòu)的歷程為線索，從電子的發(fā)現(xiàn)開(kāi)始，展示了科學(xué)家探索原子結(jié)構(gòu)的過(guò)程及其有關(guān)經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。在學(xué)習(xí)過(guò)程中要注意體會(huì)人類(lèi)在探究過(guò)程中所運(yùn)用的研究方法，在現(xiàn)代科學(xué)發(fā)展中的作用和價(jià)值；認(rèn)識(shí)在現(xiàn)代量子論視野下的原子結(jié)構(gòu)圖景；最后通過(guò)對(duì)氫原子光譜的分析，了解原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)，以及光譜分析在科學(xué)技術(shù)中的