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1、人教课标版高中物理选修3-5,波粒二象性复习,本章内容的教学要求大多为“了解”、“知道” 教学重点：普朗克能量子假设及其意义、光电效应实验和爱因斯坦光电效应方程、光和实物粒子的波粒二象性 教学难点：主要是能量量子化、光与实物粒子的波粒二象性等概念的建立 学习困难：在于量子理论远离学生和生活经验,第十七章 波粒二象性,内容标准 1了解微观世界中的量子化现象。比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。 2通过实验了解光电效应。知道爱因斯坦光电效应方程及意义。 3了解康普顿效应。 4根据实验事实说明光的波粒二象性。知道光是一种概率波。 5知道实物粒子具有波动
2、性。知道电子云。初步了解不确定性关系。 6通过典型事例了解人类直接经验的局限性，体会人类对世界的探究是不断深入的。,课标要求和高考考点分析,本节高考无要求,第一单元1. 能量量子化 ：物理学的新纪元 1学时第二单元 2. 科学的转折：光的粒子性 2学时第三单元 3. 崭新的一页：粒子的波动性 2学时 4. 概率波 1学时5. 不确定原理 1学时,课时分配建议,量子论、光电效应、康普顿效应、波粒二象性,重点知识,第1节 能量量子化：物理学的新纪元,本节重点：“量子化”概念的建立（可以通过通俗的事例说明）,教学要求：了解黑体和黑体辐射。体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。 黑体辐射，学生
3、理解为热辐射就可以了，不要在“黑体”概念上作文章。通过前人的工作了解科学探究，了解量子论的建立过程。,黑体辐射,经典电磁学,普朗克假设,矛盾,推理（数学）,验证,黑体辐射实验规律,一、黑体与黑体辐射1热辐射：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，叫热辐射。2黑体：如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。3黑体辐射：绝对黑体辐射的电磁波的强度只与黑体的温度有关，这种辐射叫黑体辐射。,教学内容,二、黑体辐射的实验规律1实验规律：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。2经验定律(
4、1)维恩位移定律：随着黑体温度升高，所发射的辐射最强的波长变短，即向光谱的紫色区移动。(2)瑞利一金斯公式3“紫外灾难”维恩公式在短波区与实验非常接近，在长波区与实验偏离很大；瑞利公式在长波区与实验严重不符，不但不符，而且当波长趋于零时，辐射竞变成无穷大，这显然是荒谬的，由于长波很小的辐射处在紫外线波段，故而由理论得出的这种荒谬结果被认为是物理学理论的灾难，当时称为“紫外灾难”。,三、普朗克的能量子观点 1能量子：德国物理学家普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值E的整数倍。2能量子的大小：E=hv v是电磁波的频率, h普朗克常量, h=6.62610JS3能量量子化：用能量
5、子观点解释黑体辐射的实验规律：普朗克能量子假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的借助于能量子的假说，普朗克得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得很好普朗克在1900年把“能量子”引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一。,第2节 科学的转折：光的粒子性,教学要求 知道光电效应，通过实验了解光电效应实验规律。 了解爱因斯坦光子说，并能够用它来解释光电效应现象。 知道爱因斯坦光电效应方程，并能利用它解决一些简 单问题。 了解康普顿效应及光子理论对康普顿效应的解释。 认识到康普顿效应进一步证明了光的粒子性。,教学重点： 光电效应
6、 康普顿效应,引入思路：渗透科学方法和科学态度的教育：,历史上，关于光的本性有两种学说,干涉衍射现象证明了波动说,波动说无法解释光电效应,麦克斯韦理论使波动说近乎完美,重新指出光的粒子性（标题中“转折”的含义）,由P32演示实验：用紫外线照射锌板，观察现象，提出问题。 P32光电效应的定量研究 光电流与电压的关系,实验发现规律：饱和电压、遏止电压和截止频率、瞬时性,光的电磁理论的困难： 不应存在截止频率、遏止电压应与光强有关、光弱时电子逸出 应需很长时间,爱因斯坦光电效应方程 密立根的精密测量直接证实这个方程,饱和电压、 遏止电压和截止频率、 瞬时性,不应存在截止频率、 遏止电压应与光强有关、
7、 光弱时电子逸出应需很长时间,光电效应实验发现规律,用经典光的电磁理论解释实验规律（只有少部分能解释）,爱因斯坦光量子假设 （以普朗克能量子假说为基础）,光的电磁理论的困难,数学推理-爱因斯坦光电效应方程,密立根的精密测量直接证实这个方程,P36思考与讨论给出了光电子的最大初动能Ek与入射光的频率的关系。但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是遏止电压Uc。怎样改写此式以得到Uc与、W0的关系？提示：明确物理图景，Ek = eUc,P36例题：密立根测量金属的遏止电压Uc与入射光频率，由此算出普朗克常数h 下表是某金属的Uc和的几组数据。,试作出Uc-图象并通过图象求出： （1）这种金属的
8、截止频率； （2）普朗克常量。,解题的核心是由 光电效应方程结合 动能与静电力做功的关系 Ek = eUc写出 学生熟悉的形式Uc = （蓝字两个变量）,由图象求参数的方法：电源电动势和内阻（直接求参数） 用单摆测重力加速度（用图象求平均值） ,康普顿效应,光的电磁理论：散射光的波长应与入射光的波长相同 康普顿假设：光子不仅具有能量，而且具有动量；用 动量守恒、能量守恒完美地解释了康普顿效应。能量：E = h 动量：p = h / ,X射线散射实验的研究,用经典电磁理论解释实验规律,康普顿用光量子说解释实验规律,难以解决的矛盾,数学推理,与实验事实对照,小结：光电效应和康普顿效应光子都说明具有
9、粒子性，光电效应表明光具有能量，康普顿效应表明光子既具有能量，又有动量。光子的能量表达式与动量表达式具有高度对称性。（为下节课教学打下伏笔）,教学线索,第3节 崭新的一页：粒子的波动性,引入思路：通过对光的认识历史过程中的一系列事实的简单回顾，顺利引入光的波粒二象性理论，介绍了德布罗意如何受到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的启发，以类比的方法提出实物粒子具有波粒二象性的假设，提出-物质波的概念。,教学线索：德布罗意提出实物粒子具有波动性的假设： v=E/h =h/P物质波的实验验证,粒子束是一种波，应该产生衍射,波长很短，障碍物（孔隙）应该很小，一般物体不行,1927年得出了电子衍射图样,此前
10、已经了解了晶体的结构（用伦琴射线）,后来陆续证实了其它粒子具有波动性。德布罗意提出物质波假设： v=E/h =h/P 得到验证,教学可分四步进行： 1、让学生应用光子能量、动量关系式计算教材最后自然段的子弹及电子的波长 = h/p 2、提出问题：若要验证其波动性怎么办？并让学生回顾热学中学过的分子直径的数量级，提出问题：紧密排列的分子数量级多大？能否让电子通过分子间隙从而发生明显衍射现象？ 3、学生看书，了解粒子波动性的实验验证的历史过程，并观察课本电子穿过铝箔后的衍射图样,第4节 概率波,引入思路：提出问题-为什么说光波是概率波？,双缝干涉条纹的解释：波强度不同；粒子数目不同,是否不同粒子之
11、间相互作用表现为波动性？,单个粒子不一定沿直线“运动”？,用极弱的光照，也表现出波动性,不确定性关系,思维层次：,概率波,教学内容：经典的粒子和经典的波特征概述概率波理论及其验证,第5节 不确定性关系,粒子束会发生衍射 粒子的位置和动量不能同时确定,引入思路：不确定性关系描述的是微观现象，可利用计算机模拟光的单缝衍射实验，结合用课件展示微观粒子在狭缝处位置不确定的情景。提出问题。,分析这种不确定性的数量关系的基础上，给出量子力学中的数学关系式 -不确定性关系： 常用的还有能量和时间,教学建议：（1）不必进行不确定关系的定量推导，应强调关系式中各量物理意义。（2）教学中让学生明确：经典物理学中，
12、物理模型与直接经验一致，物理现象直观可感；经典物理学中，物理现象不能直感。量子力学在社会的各个领域成功应用，但量子理论存在争论，还需完善。,我们已经知道，物体是由原子组成的，那么，原子是构成物质的最小微粒吗？原子内部有复杂的结构吗？这些问题诱使科学家们试图敲开原子的大门，为此他们进行了一系列激动人心的探究活动。,本章概要,本章以人类探索原子结构的历程为线索，从电子的发现开始，展示了科学家探索原子结构的过程及其有关经典实验。在学习过程中要注意体会人类在探究过程中所运用的研究方法，在现代科学发展中的作用和价值；认识在现代量子论视野下的原子结构图景；最后通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构，以
13、及光谱分析在科学技术中的应用。,第十八章 原子结构,本章内容的教学要求多数为“了解”、“知道”。 教学重点：汤姆孙发现电子的科学思想与实验方法，人类在实验的基础上认识原子结构和原子核的组成、能级跃迁、掌握光谱的分类及从现象上区分各种光谱，并能够掌握发射光谱和吸收光谱的形成过程方面的区别。 教学难点：人类研究微观世界的方法，初步建立量子化的概念。,第十八章 原子结构,内容标准 1 了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验 2 通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构,2007考试说明 1 氢原子的能级结构 2 能级公式 ,课标要求与高考考点分析,课时分配建议,第一单元 1电子的发现 1学时2
14、原子的核式结构 1学时 第二单元 3 氢原子光谱 1学时4玻尔的原子模型 2学时 第三单元 5激光 1学时,本章重点,原子的核式结构模型 玻尔的原子结构理论,教材分析,第1节 电子的发现,本节重点：电子的发现过程,引入思路：通过实验说明阴极射线的存在，对阴极射线一系列实验研究发现电子。,教学线索：P52阴极射线小标题中主要说的是气体放电，可以用投影展示气体导电原理图，让学生明确气体导电的条件和机理。但要让学生明白以下思路（不要求学生复述）,连在电源负极上的某些金属在强电场（高电压）、高温、紫外线的作用下会发出一种射线，这种射线叫做阴极射线（阴极射线是什么？）,关于阴极射线的两种观点：电磁波粒子流？,阴极射线由带电粒子组成 但粒子或者质量非常小，或者电荷量非常大,J. J. 汤姆孙测量阴极射线的比荷 （复习带电粒子在电磁场中的运动）,汤姆孙又直接测量了阴极射线粒子的电荷量 （不同物质做成的阴极发出的射线的粒子都有相同的比荷，表明都能发射相同的带电粒子）,阴极射线粒子的电荷与质子相当（负电）质量比质子小得多,发现电子,认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有结构。提出进一步探索原子的结构、建立原子模型的问题 。,
