人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學案1：4 5 粒子的波動性和量子力學的建立

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊PAGEPAGE14.5粒子的波動性和量子力學的建立〖學習目標〗1.理解德布羅意波，會解釋相關現(xiàn)象，理解德布羅意波的波長和粒子動量關系2.了解電子衍射實驗，了解創(chuàng)造條件來進行有關物理實驗的方法。通過相關理論的實驗驗證，逐步形成嚴謹求實的科學態(tài)度3.了解量子力學的建立過程〖知識梳理〗知識點一、粒子的波動性(1)德布羅意波1924年法國巴黎大學的德布羅意提出假設：實物粒子也具有，每一個運動的粒子都與一個對應的波相聯(lián)系，這種與實物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波，也叫．(2)物質(zhì)波的波長、頻率關系式ν＝，λ＝.知識點二、物質(zhì)波的實驗驗證(1)實驗探究思路、衍射是波特有的現(xiàn)象，如果實物粒子具有波動性，則在一定條件下，也應該發(fā)生干涉或衍射現(xiàn)象．(2)實驗驗證1927年戴維孫和湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射實驗，得到了的衍射圖樣，如圖所示，證實了的波動性．電子束穿過鋁箔后的衍射圖樣(3)說明①人們陸續(xù)證實了質(zhì)子、中子以及原子、分子的．對于這些粒子，德布羅意給出的ν＝eq\f(ε,h)和λ＝eq\f(h,p)關系同樣正確．②宏觀物體的質(zhì)量比微觀粒子大得多，運動時的很大，對應的德布羅意波的波長，根本無法觀察到它的波動性．知識點三、量子力學的建立和應用量子力學：描述微觀世界行為的理論。量子力學的創(chuàng)立是物理學歷史上的一次重要革命。量子力學和相對論共同構成了20世紀以來物理學的基礎。量子力學的應用①量子力學推動了核物理和粒子物理的發(fā)展②量子力學推動了原子、分子物理和光學的發(fā)展③量子力學推動了固體物理的發(fā)展〖典例精析〗例1.下列說法中正確的是()A．物質(zhì)波屬于機械波B．物質(zhì)波與機械波沒有本質(zhì)區(qū)別C．只有像電子、質(zhì)子、中子這樣的微觀粒子才具有波動性D．德布羅意認為，任何一個運動著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波和它對應，這種波叫物質(zhì)波例2.如果一個中子和一個質(zhì)量為10g的子彈都以103m/s的速度運動，則它們的德布羅意波的波長分別是多長？(中子的質(zhì)量為1.67×10－27kg)〖課堂達標〗1．下列說法正確的是（）A．光子就是質(zhì)點 B．光不具有波動性 C．光具有波粒二象性D．實物粒子和光子一樣都具有波粒二象性，所以實物粒子與光子是相同本質(zhì)的物質(zhì)2．下列關于波粒二象性說法正確的是（）A．X射線的比紫光的波動性明顯B．通過同一個雙縫干涉裝置，粒子性越明顯的光條紋間距越大C．大量光子體現(xiàn)出波動性，個別光子體現(xiàn)出粒子性D．電子的波動性對應的物質(zhì)波與水波是同一種波3．美國物理學家阿瑟阿什金因利用光的力量來操縱細胞獲得2018年諾貝爾物理學獎，原來光在接觸物體后，會對其產(chǎn)生力的作用，這個來自光的微小作用可以讓微小的物體（如細胞）發(fā)生無損移動，這就是光技術．在光鑷系統(tǒng)中，光路的精細控制非常重要。對此下列說法正確的是（）A．光鑷技術利用光的粒子性 B．光鑷技術利用光的波動性C．紅色激光光子能量大于綠色激光光子能量D．紅色激光光子動量大于綠色激光光子動量4．用極微弱的可見光做雙縫干涉實驗，隨著時間的增加，在屏上先后出現(xiàn)如圖a、b、c所示的圖像，則下列說法不正確的是（）A．圖像a表明光具有粒子性 B．圖像b表明光具有波動性C．用紫外光觀察不到類似的圖像D．實驗表明光子在空間各點出現(xiàn)的可能性的大?。锤怕剩?，可以用波動規(guī)律來描述5．肆虐全球的新冠肺炎由新冠病毒引發(fā)，新冠病毒直徑約60-140nm，通常需要借助電子顯微鏡才能看到。如圖所示為某型號電子顯微鏡，豎直圓筒的上下兩端分別裝著電極，電子在兩電極間從上向下加速，電子的動量越大，顯微鏡的分辨率就越高。假設電子由靜止開始加速，下列說法正確的是（）A．圓筒上端為正極，下端為負極B．兩極間電壓越大，電子離開電極時的波長越長C．若兩極間電壓不變，增大圓筒長度可提高顯微鏡的分辨率D．若將電子改為質(zhì)子，以相同電壓加速時質(zhì)子顯微鏡分辨率更高

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖知識梳理〗知識點一、粒子的波動性波動性物質(zhì)波eq\f(ε,h)eq\f(h,p)知識點二、物質(zhì)波的實驗驗證干涉電子電子波動性動量很小〖典例精析〗例1.〖解析〗物質(zhì)波是一切運動著的物體所具有的波，與機械波性質(zhì)不同，A、B均錯誤；宏觀物體也具有波動性，只是干涉、衍射現(xiàn)象不明顯，看不出來，C錯誤；德布羅意認為，任何一個運動著的物體，小到電子、質(zhì)子，大到行星、太陽，都有一種波和它對應，這種波叫物質(zhì)波，D正確．〖答案〗D例2.〖解析〗中子的動量為p1＝m1v，子彈的動量為p2＝m2v，據(jù)λ＝eq\f(h,p)知中子和子彈的德布羅意波的波長分別為λ1＝eq\f(h,p1)，λ2＝eq\f(h,p2)聯(lián)立以上各式解得：λ1＝eq\f(h,m1v)，λ2＝eq\f(h,m2v)將m1＝1.67×10－27kg，v＝1×103m/s，h＝6.63×10－34J·s，m2＝1.0×10－2kg代入上面兩式可解得λ1＝4.0×10－10m，λ2＝6.63×10－35m.〖答案〗4.0×10－10m6.63×10－35m〖課堂達標〗1．〖答案〗C〖解析〗光子的本質(zhì)是電磁波，不是質(zhì)點；光具有波粒二象性；實物粒子和光子一樣都具有波粒二象性，但是實物粒子與光子是不同本質(zhì)的物質(zhì)。故選C。2.〖答案〗C〖解析〗A．X射線的頻率大，波長短，故X射線的比紫光的波動性弱，故A錯誤；B．通過同一個雙縫干涉裝置，粒子性越明顯則波長短，，光條紋間距越小，故B錯誤；C．光既具有粒子性，又具有波動性，大量的光子波動性比較明顯，個別光子粒子性比較明顯，故C正確；D．物質(zhì)波是概率波，而機械波是由機械振動在介質(zhì)中的傳播，故兩者是完全不同的概念，故D錯誤。故選C。3.〖答案〗A〖解析〗AB．光在接觸物體后，會對其產(chǎn)生力的作用，則光鑷技術利用光的粒子性，A正確，B錯誤；C．紅光的頻率小于綠光的頻率，根據(jù)可知，紅色激光光子能量小于綠色激光光子能量，C錯誤。D．紅色激光光子的頻率小于綠色激光光子的頻率，則紅色激光光子的波長大于綠色激光光子的波長，根據(jù)可知紅色激光光子動量小于綠色激光光子動量，D錯誤。故選A。4.〖答案〗C〖解析〗A．圖像a以一個個的亮點，即每次只照亮一個位置，這表明光是一份一份傳播的，表明光具有粒子性，選項A正確；B．圖像b有明暗相間的干涉條紋，而干涉是波特有的性質(zhì)，表明光具有波動性，選項B正確；C．因為紫外光是不可見光，所以直接用眼睛觀察不到類似的圖象，但是用感光膠片是可以觀察到類似現(xiàn)象的，選項C錯誤；D．實驗表明光子在空間各點出現(xiàn)的可能性的大小（即概率），可以用波動規(guī)律來描述，選項D正確。本題選不正確的，故選C。5.〖答案〗D〖解析〗A．電子在兩電極間從上向下加速，說明電場方向從下向上，下端為正極，上端為負極，選項A錯誤；B．兩極間電壓