粵教版高中物理選修三4.5不確定性關(guān)系教案

第五節(jié)不確定性關(guān)系（一）教學(xué)目標(biāo)能借助光的衍射實驗理解位置和動量的不確定性關(guān)系△x△p≥h/4π。解理建，會理物差和處了解科學(xué)理論都有其適用的范圍。（二）教材分析教材首先以經(jīng)典物理學(xué)中質(zhì)點的運動為切入點，提出對微觀粒子運動軌跡的描繪能否采用經(jīng)典物理學(xué)方法的問題，從而引發(fā)學(xué)生對精確描繪微觀粒子運。教材由假設(shè)光是經(jīng)典的粒子出發(fā)，推導(dǎo)出光子落點范圍與單縫行射實驗得到的實際光強(qiáng)分布相悖，接著具體分析光的單縫衍射光強(qiáng)曲線，讓學(xué)生知道亮條紋的分布具有周期性，光子到達(dá)它們的概率是不一樣的。教材在光的單縫衍射實驗中，通過調(diào)節(jié)入射狹縫寬度（控制入射光位置的不確定量）與中央亮條紋的寬度（光子原運動方向垂直的動量不確定量）的對應(yīng)關(guān)系，結(jié)合分析了各:△x△p≥h/4π教材最后簡要介紹了量子力學(xué)的建立過程，展望了量子力學(xué)作為一個嶄新的理論，它的建立與發(fā)展奠定了現(xiàn)代科技的基礎(chǔ)，在現(xiàn)代物理學(xué)以及其他相力（三）學(xué)情分析學(xué)生在理解入射粒子位置不確定性和動量的不確定性兩個物理量時可能會有困難。微觀粒子具有波動性，會發(fā)生衍射大部分粒子到達(dá)狹縫之前沿水平方向運動，而在經(jīng)過狹縫之后，有些粒子跑到投影位置以外，說明這些粒子具，所以粒子在垂直方向上的動量也具有不確定性，其不確定量的大小可以由中央。生解性的。然可單子運動情況，但是大量粒子的運動卻是有規(guī)律的，這種隨機(jī)現(xiàn)象遵從統(tǒng)計規(guī)律，需要從波的理論去推測出現(xiàn)在某個地方的概率有多大只有反復(fù)強(qiáng)化這個概念，不。（四）教學(xué)重難點教學(xué)重點：不確定性關(guān)系△x△p≥h/4π的理解。教學(xué)難點：對微觀粒子位置的理解，對微觀粒子動量的理解。（五）教學(xué)過程導(dǎo)入不但如此，如果知道了質(zhì)點的加速度，還可以預(yù)言質(zhì)點在以后任意時刻的位置和量。新課講授（1）光的衍射實驗介紹當(dāng)光通過細(xì)縫后，若光子是經(jīng)典粒子，在屏上的落點應(yīng)在縫的投影之內(nèi),當(dāng)細(xì)縫不斷縮小后，光子在屏上的落點還在縫的投影之內(nèi)嗎？（2）光的衍射實驗衍射演示一。？?。课觯?）位置不確定范圍是Δx問題：一個光子通過狹縫的瞬間，它是從擋板左側(cè)哪個準(zhǔn)確位置進(jìn)入細(xì)縫標(biāo)x?答案：完全不確定。不確定范圍有多大?坐標(biāo)X位置不確定范圍是Δx，可用縫寬a來表示。細(xì)縫處位置不確定范圍取決于縫寬a=Δx。若減小縫寬，光子進(jìn)入細(xì)縫位置的不確定范圍（Δx）越小，即光子進(jìn)入細(xì)縫的位置就越精確。若減小縫寬，光子進(jìn)入細(xì)縫位置的不確定范圍（Δx）越小，即光子進(jìn)入細(xì)縫的位置就越精確。（4）動量不確定范圍Δp大部分粒子通過狹縫后打在狹縫投影之外的位置，說明在縫后x方向有動量p。x方向的動量會隨縫寬變化而變化，也是不確定的。亮紋寬度越大，說明在縫后x方向動量越不確定，動量不確定范圍Δp可以用亮紋寬度來表示。（5）Δx與Δp關(guān)系的分析接著我們再來尋找坐標(biāo)X位置不確定范圍Δx與動量不確定范圍Δp的關(guān)系。若減小縫寬，位置的不確定量(Δx)減小，但中央亮紋變寬，所以x方向動量的不確定量(Δp)變大。論1確Δx于0)定(p趨向于無窮大)。若增加縫寬，位置的不確定量(Δx)增加，但中央亮紋變窄，即在x方向動量的不確定量(Δp)變小,當(dāng)x增加到一定量時，衍射條紋消失，在x方向沒有光子偏移，即Δp為0。論2確(p于0)定(Δx趨向于無窮大)。結(jié)論：微觀粒子的位置測得越準(zhǔn)確，動量就越不準(zhǔn)確。動量測得越準(zhǔn)確，。（6）海森伯不確定關(guān)系結(jié)論及海森伯介紹1927年海森伯提出：不確定性關(guān)系△x△p≥h/4πΔXΔP在X，h是普朗克常量

h6.6261034Js124哥192。。（7）不確定關(guān)系例題應(yīng)用例題：設(shè)子彈的質(zhì)量為0.01kg，槍口直徑為0.5cm，試求子彈射出槍口時橫向速度的不確定量。解析：槍口直徑可以當(dāng)作子彈射出槍口位置的不確定量Δx，由于Δp＝mΔv，由不確定關(guān)系式得子彈射出槍口時橫向速度的不確定量Δv≥h/(4πmΔx)＝1.06×10－30m/s.（8）不確定關(guān)系的物理意義和微觀本質(zhì)>置(x向0)p向)p向0)p)。。<>微觀本質(zhì)：是微觀粒子的波粒二象性及粒子空間分布遵從統(tǒng)計規(guī)律的。（9）對不確定關(guān)系歸納提升>確:中量，但它們可以處于擋板左側(cè)的任何位置，也就是說，粒子在擋板左側(cè)的位置是完。<:子到達(dá)狹縫之前沿水平方向運動，而在經(jīng)過狹縫之后，有些粒子跑到投影位置以外。這些粒子具有與其原來運動方向垂直的動量。由于哪個粒子到達(dá)屏上的哪個位置是完全隨機(jī)的，所以粒子在垂直方向上的動量也具有不確定性，不確定。<3>位置和動量的不確定性關(guān)系:由△x△p≥h/4π可以知道,在微觀領(lǐng)域,要準(zhǔn)確地確定粒子的位置,動量的不確定性就更大;反之要準(zhǔn)確地確定粒子的動量,。<>微觀粒子的運動沒有特定的軌道:由△x△p≥4π不確定性關(guān)系可知微觀粒子的位置和動量是不能同時被確定的，這也就決定了不能用“軌跡”的動<5>經(jīng)典物理和微觀物理的區(qū)別:（10）量子力學(xué)的應(yīng)用半導(dǎo)體材料、量子計算機(jī)、掃描隧道顯微鏡、光伏發(fā)電等。3.課堂小結(jié)。1x觀x