1　能量量子化教学设计(第二课时)

17．1

能量量子化

★新课标要求

（一）知识与技能

1．了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射

2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系

3．了解能量子的概念

（二）过程与方法

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。

（三）情感、态度与价值观

领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

★教学重点

能量子的概念

★教学难点

黑体辐射的实验规律

★教学方法

教师启发、引导，学生讨论、交流。

★教学用具：

投影片，多媒体辅助教学设备

★课时安排

1

1 课时

★教学过程

（一）引入新课

教师：介绍能量量子化发现的背景：（多媒体投影，见课件。）

19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的

Maxwell方程。另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。当时许多物理学家都认为物理学已经发展到头了。

1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言：“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！

但同时他也认识到：

“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----”

事隔不到一年（1900年底），就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着（1905年）从第二朵乌云中降生了相对论。经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。

点出课题：我们这节课就来体验物理学新纪元的到来――能量量2

子化的发现

（二）进行新课

1．黑体与黑体辐射

教师：在了解什么是黑体与黑体辐射之前，请同学们思考：冬天在火炉旁边有什么感觉？投火炉中的铁块一开始是什么颜色？过一会儿又是什么颜色？

师：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。它们之所以辐射电磁波，是由于物体中的分子、原子受到激发而发射的。

热辐射的特点：1、温度升高，热辐射中较短波长成分越来越来强；2、一切物体在任何温度下，都可发生热辐射；3、从能量转化的角度来说，是热能转化为电磁能。

（2）黑体

教师：除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。不同的物体吸收和反射电磁波的能力是不一样的。

概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体，称为绝对黑体，简称黑体。

教师：课件展示黑体模型。

不透明的材料制成带小孔的的空腔，可近似看作黑体。如图所示。

研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。

3 黑体模型

2．黑体辐射的实验规律

教师：引导学生阅读教材“黑体辐射的实验规律”，结合课件展示，讲解黑体辐射的实验规律。如图所示。

1、一般材料的物体，辐射辐射强度电磁波的情况，除与温度有关；2、黑体实验结果

有关，还与材料和材料表面状况热辐射的强度与波长的关系：随高，一方面，各种波长的辐射强增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

1500K1300K

着温度的升1700K度

都有

(μm)λ

1100K 0

1

2

3

4

5 教师：提出问题，设置疑问。怎样解释黑体辐射的实验规律呢？

在新的理论诞生之前，人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释。德国物理学家维恩瑞利分别提出了辐射强度按公式。结果导致理论与实验得出了非常荒谬的结论，当被称为“紫外灾难”。

课件展示：瑞利--金斯线。见课件。

3．能量子：超越牛顿的发现

教师：利用已有的理论解释黑体辐射的规律，导致了荒谬的结果。必然会促使人们去发现新的理论。这就是能量子概念。

1900年，德国物理学家普朗克提出能量量子化假说：辐射黑体4 6 辐射强度

和英国实验值

物理学家波长分布的理论

紫

外甚至

普规律不符，

灾朗

难时克

瑞利--金斯线

线

1600K 维恩线

1 2 3 4 5 6 7 8 /μ

分子、原子的振动可看作谐振子，这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是这些谐振子只能处于某些分立的状态，在这些状态中，谐振子的能量并不象经典物理学所允许的可具有任意值。相应的能量是某一最小能量ε（称为能量子）的整数倍，即：ε，

1ε，2ε，3ε，... nε，n为正整数，称为量子数。

对于频率为ν的谐振子最小能量为

h这个最小能量值，就叫做能量子。h=6.626×10-34J•S 课件展示：普朗克的能量子假说和黑体辐射公式

（1900.10.19 普朗克在德一个黑体辐射公式，借助于能朗克得出了黑体辐射的强度式，与实验符合十分好。

普朗克后来又为这种与入的观念深感不安，只是在经的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终1 2 3 4 5 6 7 8 9

λ(μm之后，他才坚定地相信h的引入确实反映了新理论的本质。

1918年普朗克荣获了诺贝尔物理学奖。

h6.626

1034焦秒他的墓碑上只刻着他的姓名和普朗克

1600K 辐射强度

国物理学会会议上提出实验值

量子的假说，普按波长分布的公经典物理格格不过十多年（三）课堂小结

教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

5

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

（四）作业：“问题与练习”1、2、3题

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