3　粒子的波动性课程导入

粒子的波动性教学设计

【教学目标】

1.知识与技能

(1)知道光、实物粒子具有波粒二象性;

(2)知道德布罗意假设的内容，公式表达;

(3)了解德布罗意波的验证过程。

2.过程与方法

(1)沿着物理学家的研究过程展开教学，尽量再现物理学家的思想和研究方法。

(2)通过“小练习”对比，进而理解宏观物体的波动性不明显，

并找到验证物质波的方法。

3.情感态度与价值观

(1)感受人类对光认识的美好、曲折过程，欣赏物理学的对称美，体会蕴含的哲学思想。

(2)从科学家的工作中感悟科学探究:如何向固有观念挑战，提出大胆猜想和假说，如何寻找有效的方法加以验证„„。

(3)培养学生的科学文化素质??科学方法、科学意识、科学精神。

【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，多媒体教学设备。

【教学过程】

一、引入新课

1．人类对光的认识──一部科学史诗

大家请看窗户，上面粘有报纸，是为了遮挡什么呢,光～光究竟是什么呢,(大屏幕展示了人类对光认识的过程)从远古的微粒说到20世纪的光子说经历了一个漫长的过程，但19世纪以来，在光学上，与波动方面的研究相比，忽视了粒子方面的研究，而在实物粒子的研究上，是否也有错误的认识呢,本节课我们共同学习崭新的一页，粒子的波动性。

二、新课教学

(一)光的波粒二象性

阅读教材找到光的波粒二象性的内容:

设疑:我们已知道光的波粒二象性的内容，那么应该如何理解它呢,请同学们观察光子的双缝干涉图样，并完成思考与讨论。

思考与讨论:

从图样可知单个或少量光子表现什么特性，大量光子表现什么特性,

归纳:光的波粒二象形的理解:

个别或少量光子易显示出光的粒子性，大量光子显示出波动性;波动性、粒子性都是光的本身属性,不可分离。

针对性训练

下列现象说明光具有波粒二象性的是( ) A.光的偏振和干涉

B.光的衍射和干涉

C.光的干涉和光电效应

D.光的衍射和康普顿效应

(二)实物粒子的波动性

设疑:谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子的,

提示:类比的方法是研究问题的基本方法，希望大家在以后的学习中应用。

总结:德布罗意的总结，

承上启下。

德布罗意假设：

实物粒子也具有波动性，每个运动的粒子都与一个对应的波相联系。

德布罗意波与实物粒子相联系的波，也叫物质波。

强调:任何物体，小到电子大到太阳都是实物粒子。

德布罗意波的频率公式?

德布罗意波的波长公式?

针对性训练

2.一质量为0.01 kg，速度为300 m/s的子弹，则它的德布罗意波长为多大,

思考与讨论:

通过上题的计算，说一说为什么我们没有观察到宏观物体的波动性,

(三)物质波的实验验证

教师设疑:德布罗意的假设又是如何被验证的呢?

提示:戴维孙和汤姆孙的实验证明了德布罗意波的存在，从而使德布罗意获得了1929年的诺贝尔物理学奖，他们为此也获得了1937年的诺贝尔物理学奖。相信大家在不久的将来也会达到这种程度。

引导学生观察视频:重温历史,电子的衍射

学观看视频，思考如何理解德布罗意波,

提示:播放视频中指引点拨，帮助学生理解德布罗意波。

德布罗意波理解,单个实物粒子也会表现出波动性。

小结

让学生概括总结本节的内容。请个别同学到黑板上总结，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。

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。

总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

随

堂

演

练

1.关于光子和运动着的电子，下列论述正确的是(

) A．光子和电子一样都是实物粒子

B．光子和电子都能发生衍射现象

C．光子和电子都具有波粒二象性

D．光子具有波粒二象性，而电子只具有粒子性

2．关于光的波粒二象性，不正确的说法是(

) A．光的频率愈高，光子的能量愈大，粒子性愈显著

B．光的波长愈长，光子的能量愈小，波动性愈明显

C．频率高的光子不具有波动性，波长较长的光子不具有粒子性

D．个别光子产生的效果往往显示粒子性，大量光子产生的效果往往显示波动性

3．如图，当弧光灯发出的光经一狭缝后，在锌板上形成明暗相间的条纹，同时与锌板相连的验电器铝箔有张角，则该实验(

)

A．只能证明光具有波动性

B．只能证明光具有粒子性

C．只能证明光能够发生衍射

D．证明光具有波粒二象性

4．一颗质量为10 g的子弹，以200 m/s的速度运动着，则由德布罗意理论计算，要使这颗子弹发生明显的衍射现象，那么障碍物的尺寸为(

) A．3．0×10－10 m

C．3．0×10－34 m

B．1．8×10－11 m D．无法确定

5．白天的天空各处都是亮的，是大气分子对太阳光散射的结果．美国物理学家康普顿由于在这方面的研究而荣获了1927年的诺贝尔物理学奖．假设一个运动的光子和一个静止的自由电子碰撞以后，电子向某一个方向运动，光子沿另一方向散射出去，则这个散射光子跟原来的光子相比(

) A．频率变大

B．速度变小

C．光子能量变大

D．波长变长

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