1　能量量子化教学实录及点评

物理学的新纪元：能量量子化

（一）知识与能力

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

课时安排

1 课时

教学过程

环节

新课

引入

教师活动

介绍能量量子化发现的背景

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沉醉于这些成绩和胜利之中。他们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！

但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学学生活动

设计意图

阅读ppt内容

让学生了解物理学发展历程，学习科学家们的创新精神

家，就在上面提到的文章中他还讲到：

“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----”

这两朵乌云是指什么呢？

一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。

然而，

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。正可谓“山重水复疑无路，

柳暗花明又一村”。

点出课题：我们这节课就来体验物理学新纪元的到来――能量量子化的发现

热辐射

课本思考与讨论：1，在炉火旁边有什么感觉？ 2，投在炉中的铁块一开始是什么颜色？过一会儿又是什么颜色？

固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。

所辐射电磁波的特征与温度有关。

例如：铁块

温度

升高

从看不出发光到暗红到橙色到黄白色

从能量转化的角度来认识，是热能转化为电磁能的过程。

看书思考问题回答

联系生活中的问题

热辐射规律

阅读教材关于热辐射的描述

1.

概念：我们周围的一切物体，在任何温度下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

2. 特征：辐射强度及波长的分布随温度变化；随着温度升高，电磁波的短波成分增加。

注意：

激光、日光灯发光不是热辐射。

3. 热辐射的主要成分：室温时，波长较长的电磁波；高温时，波长较短的电磁波。

低温物体发出的是红外光；

炽热物体发出的是可见光；

高温物体发出的是紫外光。

除了热辐射外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波，例如：常温下我们看到的物体颜色就是物体反射了该频率的电磁波，吸：通过课件展示，加深学生对热辐射的理解。并通过课件展示，使学生进一步了解热辐射的特点，为黑体概念的提出准备知识。

黑体

黑体辐射的实验规律

收了其他频率的电磁波。一些物体看起来很黑，其实是它吸收所有电磁波，反射的电磁波很弱。

那么：在研究物体热辐射中，应如何避免反射电磁波的影响？

黑体：如果一个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。

电脑展示黑体模型

一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，但黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。

黑体辐射的实验规律

实验结

e0(,T)

1500170

130011λ

(μ0

1

2

3

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。德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式。结果导致理论与实验规律不符，甚至得出了非常荒谬的结论，当时被称为“紫外灾难”。

学生阅读教材“黑体辐射的实验规律”，接合课件展示，讲解黑体辐射的实验规律

训练学生的看图总结能力

能量子

超越牛顿的发现

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

学生相互讨论对量子化的认识，并结合生活实际举例

联系生活，将复杂的知识点比拟理解，加强学生的理解能力

h这个最小能量值，就叫做能量子

用通俗易懂的例子让学生理解能量子的概念,比如知

道了一个箱子的体积,里面装满了苹果,如果我们用苹果的密度乘以箱子的体积(用连续性的观点处理),其重量会大于实际重量,我们只有把苹果想成量子化的,才能与实际吻合。又比如,人就是量子化的,不能说家庭有2.2个小孩,因为一个小孩就是一个基本单位;楼梯也是量子化的,一个人上楼梯,他一次可以上一阶、二阶、或三阶,但他绝不可能上一阶半且定在那里.还可以让学生自己举例,让学生对量子化这一概念有所感悟。

普朗克的能量子假说

课件展示：普朗克的能量子假说和黑体辐射公式

学生体会（1）

黑体辐射公式1900.10.19 普朗克在德新理念提

M(T)2πhc2eh/kT13出的不易

（2）

国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式

普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚定地相信h的引入确实反映了新理论的本质。

随堂

练习

h6.551034Js1.

关于对黑体的认识，下列说法正确的是

(

)

A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的

B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关

C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关

D．如果在一个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经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体

2.小灯泡的功率P＝1 W，设其发出的光向四周－均匀辐射，平均波长λ＝106m，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？

－(h＝6.63×1034 J·s)

学生会本节课内容做总结

小结

培养学生的总结能力