3　粒子的波动性教学设计(第一课时)

17.3粒子的波动性

教学目标

1、知识与技能

（1）了解光既具有波动性，又具有粒子性；

（2）知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性；

（3）知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。

2、过程与方法

（1）了解物理真知形成的历史过程；

（2）了解物理学研究的基础是实验事实以及实验对于物理研究的重要性；

（3）知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。

3、情感、态度与价值观

（1）通过学生阅读和教师介绍讲解，使学生了解科学真知的得到并非一蹴而就，需要经过一个较长的历史发展过程，不断得到纠正与修正；

（2）通过相关理论的实验验证，使学生逐步形成严谨求实的科学态度；

（3）通过了解电子衍射实验，使学生了解创造条件来进行有关物理实验的方法。

教学重点：实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系。

教学难点：实物粒子的波动性的理解。

教学方法：学生阅读－讨论交流－教师讲解－归纳总结。

教学过程：

（一）引入新课

复习：光的干涉、衍射和偏振现象说明光具有（波动）性，

麦克斯韦和赫兹先后从理论上和实验上确认了光的（电磁波）本质，

爱因斯坦的光电效应和康普顿效应显示了光的（粒子）性。

光的本性是什么？

（二）进行新课

1、光的波粒二象性

光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。

我们所学的大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为服从统计规律。

2、光子的能量与频率以及动量与波长的关系。

hv ph/

（h）架起了粒子性与波动性之间的桥梁

提问：作为物质的实物粒子(如电子、原子、分子等)是否也具有波动性呢？

3、粒子的波动性

（1）德布罗意波：实物粒子也具有波动性，这种波称之为物质波，也叫德布罗意波。

（2）物质波波长：

hp＝hEmvp

提问：各物理量的意义？

为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒子动量

阅读课本有关内容，为什么德布罗意波观点很难通过实验验证？又是在怎样的条件下使实物粒子的波动性得到了验证？

4、物质波的实验验证

提问：粒子波动性难以得到验证的原因？（宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性，作为微观粒子的电子，其德布罗意波波长为10－10m数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事）

例题：某电视显像管中电子的运动速度是4.0×10m/s；质量为10g的一颗子弹的运动速度是200m/s。分别计算它们的德布罗意波长。

（根据公式7h/p计算得1.8×10-11m和3.3×10m）

-34电子波动性的发现者——戴维森和小汤姆逊

电子波动性的发现,使得德布罗意由于提出实物粒子具有波动性这一假设得以证实，并因此而获得1929年诺贝尔物理学奖，而戴维森和小汤姆逊由于发现了电子的波动性也同获1937年诺贝尔物理学奖。

阅读有关物理学历史资料，了解物理学有关知识的形成建立和发展的真是过程。（应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增强了说服力，同时也能对学生进行发放教育，有利于培养学生的科学态度和科学精神，激发学生的探索精神）

电子衍射实验：1927年，两位美国物理学家使电子束投射到镍的晶体上，得到了电子束的衍射图案，从而证实了德布罗意的假设。除了电子以外，后来还陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性。

提问：衍射现象对高分辨率的显微镜有影响否？如何改进？（学生阅读科学漫步：显微镜的分辨本领）

有影响。

波长越长，衍射现象越明显。提高显微镜的分辨本领途径：减小波长。

根据公式h/p P= m v 减小波长的途径是增大动量，增大动量的途径有两个：增大质量和增大速度。

电子束也是一种波。如果把电子加速，使它的动量很大，它的德布罗意波长会比可见光的波长短得多，衍射现象的影响就小多了。

课后作业：完成40页问题与练习