1　能量量子化教学设计方案

《能量量子化》教学设计

【教学目标】

1．了解黑体辐射，感悟以实验为基础的科学探究方法。

2．了解能量子的概念及提出的科学过程，领会这一科学突破过程中科学家的思想。

3．通过观察热辐射的强度与波长的关系图形，了解黑体辐射的实验规律。

4．了解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。

【教学重点】

能量子的概念，能量量子化的理解

【教学难点】

黑体辐射的实验规律。

【教学方法】

讲授法

【教学用具】

多媒体辅助教学设备。

教材分析

本节内容是由黑体与黑体辐射、黑体辐射的实验规律和能量子三部分组成。重点是对黑体辐射能量在不同温度下与波长的关系的研究，难点是如何让学生理解能量量子化假说，在教学中，让学生理解以上两点是本节内容教学成功的关键。教材着重介绍了在研究不同温度下，黑体辐射强度与波长关系时，经典理论结果与实验事实之间产生的矛盾。对于这部分内容，教材是按照物理学史的发展展开的，目的是使学生能从前辈大师的工作中，体会科学探究的真实过程，教学中要注意引导学生，感受科学家进行探究的科学方法与科学精神。在能量量子化的分析中，通过清晰严谨的表述，让学生领略到科学的严谨性。

【教学过程】

一、引入新课

教师： 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，同时指出，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云。

教师提问：这两朵乌云是指什么呢？

学生查找资料并思考：一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。

带着这些问题，我们进入本节内容的学习--“能量量子化”。

二、进行新课

1．黑体与黑体辐射

教师：请同学们先阅读教材27第一段，思考：什么是热辐射，物体的热辐射有什么特性？（学生阅读教材、思考问题）

（1）热辐射现象

教师：我们周围的一切物体都在辐射各种波长的电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。

热辐射有什么特点？

这种辐射与物体的温度有关。当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强。。

举例：在给铁块加热使其温度升高时，从看不出发光到暗红到橙色到黄白色，这表明辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。

课件展示：铁块在温度升高时颜色的变化（下图）。

（板书）热辐射的辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。

（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。

（板书）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：如课本图17.1-1所示，在空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体。

2．黑体辐射的实验规律

教师：黑体辐射的强度与波长有怎样的关系呢？

学生阅读课文，认真思考。

教师：如下图：

辐射强度

通过观察图像，可以尝试让学生们自主总结物体温度与辐射强度之间的关系。

3．能量子：超越牛顿的发现

教师：为了得出同实验相符的黑体辐射公式，德国物理学家普朗克做了许多尝试，终于在1900年提出能量量子化假说：

黑体中振动着的带电微粒的能量只能是最小能量值ε的整数倍（即：ε， 1ε，2ε，3ε，．．． nε，n为正整数，称为量子数），这些带电微粒发射和吸收的能量不是任意值，也只能以这个最小能量值ε为单位的一份份地进行的。学

科网（

（板书）最小能量值ε叫能量子；

h是一个常量，称为普朗克常量，

是电磁波的频率

教师提问：我们如何理解能量量子化呢？

教师举例说明：在宏观世界中我们认为能量、水、气体等等是连续变化的，例如，把1立方体积的气体，可以分成两半，而每一半又可以再分，所以我们说气体的体积是连续变化的。而在微观世界里能量是量子化的，量子化如何理解呢？可以认为一个物理系统的能量状态不是连续地变化而是以某一最小能量单位做跳跃式变化。举个例子，比如说人就是量子化的，一个班有40位同学，或者39位同学，但是不能说这个班有39.5位同学，因为每个人就是最小的个体。

三、课堂小结

请一个同学口头概括本节知识内容，并找其它同学进行补充。教师应鼓励学生主动总结所学内容，引导学生多动脑。要让学生区分能量量子化和能量连续性。

四、作业：第30页课后“问题与练习”1、2题。