高二物理不確定的關(guān)系

1、高中物理新人教版選修- 5系列課件,17.5不確定的關(guān)系,教學(xué)目標(biāo),（一）知識(shí)與技能 1了解不確定關(guān)系的概念和相關(guān)計(jì)算 2了解物理模型與物理現(xiàn)象 （二）過程與方法 經(jīng)歷科學(xué)探究過程，認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題，驗(yàn)證物理規(guī)律。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 能領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。 【重點(diǎn)難點(diǎn)】 1、重點(diǎn)：不確定關(guān)系的概念 2、難點(diǎn)：對(duì)不確定關(guān)系的定量應(yīng)用,玻恩(M. Born. 1882-1970)德國(guó)物理 學(xué)家。1926年提出波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)意義。為此與博波(W.W.G Bothe. 18

2、91-1957)共享1954年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。,玻 恩,M. Born.,一、德布羅意波的統(tǒng)計(jì)解釋,1926年，德國(guó)物理學(xué)玻恩 (Born , 1882-1972) 提出了概率波，認(rèn)為個(gè)別微觀粒子在何處出現(xiàn)有一定的偶然性，但是大量粒子在空間何處出現(xiàn)的空間分布卻服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。,二.經(jīng)典波動(dòng)與德布羅意波(物質(zhì)波)的區(qū)別,經(jīng)典的波動(dòng)(如機(jī)械波、電磁波等)是可以測(cè)出的、實(shí)際存在于空間的一種波動(dòng)。 而德布羅意波(物質(zhì)波)是一種概率波。簡(jiǎn)單的說，是為了描述微觀粒子的波動(dòng)性而引入的一種方法。,不確定度關(guān)系（uncertainty relatoin),在經(jīng)典力學(xué)中，粒子（質(zhì)點(diǎn)）的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用位置坐標(biāo)和動(dòng)量

3、來描述，而且這兩個(gè)量都 可以同時(shí)準(zhǔn)確地予以測(cè)定。然而，對(duì)于具有二象性的微觀粒子來說，是否也能用確定的坐標(biāo)和確定的動(dòng)量來描述呢？下面我們以電子通過單縫衍射為例來進(jìn)行討論。 設(shè)有一束電子沿 軸射向屏AB上縫寬為 的狹縫，于是，在照相底片CD上，可以觀察到如下圖所示的衍射圖樣。如果我們?nèi)杂米鴺?biāo) 和動(dòng)量 來描述這一電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，那么，我們不禁要問：一個(gè)電子通過狹縫的瞬時(shí)，它是從縫上哪一點(diǎn)通過的呢?也就是說，電子通過狹縫的瞬時(shí)，其坐標(biāo) 為多少?顯然，這一問題，我們無法準(zhǔn)確地回答，因?yàn)榇藭r(shí)該電子究竟在縫上哪一點(diǎn)通過是無法確定的，即我們不能準(zhǔn)確地確定該電子通過狹縫時(shí)的坐標(biāo)。,同一時(shí)刻，由于衍射效應(yīng)，粒子的

4、速度方向有了改變，縫越小，動(dòng)量的分量 Px變化越大。,分析計(jì)算可得:,許多相同粒子在相同條件下實(shí)驗(yàn),粒子在同一時(shí)刻 并不處在同一位置。,用單個(gè)粒子重復(fù),粒子也不在同一位置出現(xiàn)。,不確定性關(guān)系,經(jīng)嚴(yán)格證明應(yīng)為：,這就是著名的海森伯測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系式,（約化普朗克常量）,能量與時(shí)間的不確定關(guān)系：,原子在激發(fā)態(tài)的平均壽命 相應(yīng)地所處能級(jí)的能量值一定有一不確定量。,稱為激發(fā)態(tài)的能級(jí)寬度。,我們知道，原子核的數(shù)量級(jí)為10-15m，所以，子彈位置的不確定范圍是微不足道的。可見子彈的動(dòng)量和位置都能精確地確定，不確定關(guān)系對(duì)宏觀物體來說沒有實(shí)際意義。,例1.一顆質(zhì)量為10g 的子彈，具有200ms-1的速率， 若其動(dòng)

5、量的不確定范圍為動(dòng)量的0. 01%(這在宏觀范圍是十分精確的了)，則該子彈位置的不確定量范圍為多大?,解: 子彈的動(dòng)量,動(dòng)量的不確定范圍,由不確定關(guān)系式(17-17)，得子彈位置的不確定范圍,我們知道原子大小的數(shù)量級(jí)為10-10m，電子則更小。在這種情況下，電子位置的不確定范圍比原子的大小還要大幾億倍，可見企圖精確地確定電子的位置和動(dòng)量已是沒有實(shí)際意義。,例2. 一電子具有200 m/s的速率，動(dòng)量的不確定 范圍為動(dòng)量的0. 01%(這已經(jīng)足夠精確了)，則該電子的位置不確定范圍有多大?,解: 電子的動(dòng)量為,動(dòng)量的不確定范圍,由不確定關(guān)系式，得電子位置的不確定范圍,宏觀物體 微觀粒子 具有確定的

6、坐標(biāo)和動(dòng)量 沒有確定的坐標(biāo)和動(dòng)量 可用牛頓力學(xué)描述。 需用量子力學(xué)描述。 有連續(xù)可測(cè)的運(yùn)動(dòng)軌道，可 有概率分布特性，不可能分辨 追蹤各個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。 出各個(gè)粒子的軌跡。 體系能量可以為任意的、連 能量量子化 。 續(xù)變化的數(shù)值。 不確定度關(guān)系無實(shí)際意義 遵循不確定度關(guān)系,微觀粒子和宏觀物體的特性對(duì)比,不確定關(guān)系式表明： 微觀粒子的坐標(biāo)測(cè)得愈準(zhǔn)確( x0) ，動(dòng)量就愈不準(zhǔn)確(px) ； 微觀粒子的動(dòng)量測(cè)得愈準(zhǔn)確(px0) ，坐標(biāo)就愈不準(zhǔn)確( x) 。 但這里要注意，不確定關(guān)系 不是說微觀粒子的坐標(biāo)測(cè)不準(zhǔn)； 也不是說微觀粒子的動(dòng)量測(cè)不準(zhǔn)； 更不是說微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量都測(cè)不準(zhǔn)； 而是說微觀粒子的

7、坐標(biāo)和動(dòng)量不能同時(shí)測(cè)準(zhǔn)。,這是因?yàn)槲⒂^粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量本來就不同時(shí)具有確定量。 這本質(zhì)上是微觀粒子具有波粒二象性的必然反映。 由上討論可知，不確定關(guān)系是自然界的一條客觀規(guī)律,不是測(cè)量技術(shù)和主觀能力的問題。 不確定關(guān)系提供了一個(gè)判據(jù)： 當(dāng)不確定關(guān)系施加的限制可以忽略時(shí)，則可以用經(jīng)典理論來研究粒子的運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)不確定關(guān)系施加的限制不可以忽略時(shí)，那只能用量子力學(xué)理論來處理問題。,為什么微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量不能同時(shí)測(cè)準(zhǔn)?,再見,; 海南房地產(chǎn)網(wǎng) qsz40nts 美碗碟杯子什么的。然后，他就高高興興地趕來“南北小飯莊”接耿正兄妹三人了。那日近午，四個(gè)鄰家女人一如往常高高興興地做完了上午的定點(diǎn)幫工以后要告

8、辭走了，耿正給她們結(jié)算清了當(dāng)月的工錢，并且真誠(chéng)地謝過她們，然后對(duì)她們說：“三位大嫂你們可以走了，回去忙自家的事情去吧！張嬸兒您等一下！”三位大嫂戀戀不舍地述說一些家長(zhǎng)里短的話，就各自回家去了。耿正對(duì)張老大的婆姨說：“張嬸兒，我們今兒個(gè)下午就要走了。你回去說給張叔，等過午了客人們都散了以后，就帶孩子們過來，咱們一起吃個(gè)飯。還有啊，我妹妹說了，要親自帶你做一次大雜燴菜，煮幾鍋水餃呢！你說給張叔以后，就趕快過來吧！”張家婆姨聽了，真正喜出望外，高興地說：“一起吃飯就免了，但這手藝啊，我可是一定要學(xué)的！”耿正笑了，說：“飯也一定要吃的！你快去告訴張叔吧，這大雜燴菜馬上就該做了呢！”那日過午后，送走了最

9、后一名高高興興吃完午飯的客人后，耿正兄妹三人就在這個(gè)自己苦心經(jīng)營(yíng)了近三年的“南北小飯莊”里，用景德鎮(zhèn)上的人們最喜歡吃的水餃和大雜燴菜，款待這位即將與他們聯(lián)手創(chuàng)業(yè)經(jīng)營(yíng)絲綢生意的李老鄉(xiāng)，同時(shí)也為自己餞行。加上對(duì)門兒張老大一家人，熱熱鬧鬧地坐了滿滿一大桌。飯后，耿正和張老大一起去請(qǐng)那位做中人的老者。耿英幫著張家婆姨細(xì)心地把所有的鍋碗瓢盆兒收拾洗刷干凈。耿直幫著張家大兒子把所有的桌椅臺(tái)面仔仔細(xì)細(xì)地擦洗一遍。李老鄉(xiāng)則給大騾子喂足草料，飲一些水，然后坐在一旁耐心地等著。德高望重的老者爽快地帶著兩份契約和附約來了。就在“南北小飯莊”的柜臺(tái)上，耿正、張老大和老者都在轉(zhuǎn)讓契約和秘訣附約的相應(yīng)位置上簽寫上自己的名字，按上手印。然后，張老大按照轉(zhuǎn)讓契約和秘訣附約的規(guī)定，將轉(zhuǎn)接/購(gòu)買金如數(shù)交給耿正。耿正將宅店的房產(chǎn)契約和所有的鑰匙，以及各種餃子餡兒配方秘訣和全部制作程序的手寫本全部交給了張老大。捧銀謝過并送走可敬的老者后，耿正和耿英把所有的細(xì)軟打包在兩個(gè)不起眼的舊衣服包裹中，又將兄妹三人的鋪蓋被褥衣物什么的也打包好了，再把爹爹的被褥衣物包裹也提出來。張老大和李老鄉(xiāng)幫著耿正兄妹三人把所有行李包裹全部搬到騾車旁邊。李老鄉(xiāng)的騾車上并沒有配裝車棚，而只是備了一塊兒厚實(shí)的墨綠色篷布。李老鄉(xiāng)將篷布掀起來搭在車轅上，篷