3　粒子的波动性优秀导入

第三节

崭新的一页：粒子的波动性

教学目标：

（一）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。

（二）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。

（三）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

教学用具：

课件：PP演示文稿（科学家介绍，本节知识结构）。多媒体教学设备。

教学过程：

（一）复习提问，引入新课

提问：前面我们学习了有关光的一些特性和相应的事实表现，那么我们究竟怎样来认识光的本质和把握其特性呢？请同时举出相应的事实基础。

学生阅读课本、思考后回答：光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动

性，在不同条件下表现出不同特性。（分别举出有关光的干涉衍射和光电效应等实验事实）。

教师评价、补充学生的回答并引入新课---粒子的波动性。

（二）新课教学

1、光的波粒二象性

教师：讲述光的波粒二象性。

师生共同总结整理：

（1）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）光子在空间各点出现的概率遵从波动规律，物理学中把光波叫做概率波。

2、光子的能量与频率以及动量与波长的关系

hv

ph/

让学生找到更多的关系公式：ph/＝hv/v/c

受此启发，人们想到：同样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

学生阅读课本“粒子的波动性”。

提问：谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子？只是因为他大胆吗？

学生回答：法国科学家德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的成功，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子。

展示演示文稿资料：有关德布罗意。

点评：使学生了解对知识理论的推广和假设并不是一味的凭空猜想，而是有一定的理论或事实基础。

（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

hhE＝

mvpp提问：各物理量的意义？

学生回答：为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒子动量。

讲述：当时这一观点超出了人们的想象，不被人们所接受。

教师：让学生带着问题阅读课本有关内容，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？

学生阅读教材后回答：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4.0×107m/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。

引导学生分析，学生解答：根据公式h/p计算得1.8×10-11m和3.3×10m 点评：通过具体计算使学生对实物粒子的德布罗意波长有感性认识，进一步理解实物粒子波动性验证的困难。

说明：由计算结果知，通常生活中观察不到实物波动特性征的原因。

展示演示文稿资料：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）

学生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。

教师：讲述电子衍射实验：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。

讲述：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。

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提问：衍射现象对高分辨率的显微镜有影响否？如何改进？

学生阅读课本材料：显微镜的分辨本领。

点评：对所学知识进行拓展，加强对实际生产生活应用的联系。

（三）课堂小结

让学生自己总结本节课所学内容并与同学交流。

（四）布置作业

完成“问题与练习”中的题目。