3　粒子的波动性教学实录与评析

粒子的波动性

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。

课时安排

1 课时

教学过程

（一）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）。

点评：让学生阅读课本内容结合前面所学知识进行归纳总结，形成正确观点。来源:Zxxk.Com]

教师：原来我们不能片面地认识事物，能举出本学科或其他学科或生活中类似的事或物吗？

学生举例说明：例如哲学中对事物的辨正观点等。

点评：培养学生对事物或规律的全面把握，并与与其他学科进行横向渗透联系。

（二）进行新课

1、光的波粒二象性

教师：讲述光的波粒二象性。

在学生的辨析说明下进行归纳整理。

（1）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。

点评：通过学生归纳总结形成结论，教师再进行讲解，学生容易接受。充分注重知识的学生自主形成过程。

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

提问：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？

学生阅读课本“粒子的波动性”。

点评：让学生带着问题阅读，提高阅读的效率，培养学生从课文材料中提取有关信息的能力。

3、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＝

pmvp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。

点评：对物理原理公式的理解关键在于对各物理量意义的理解。

讲述：当时这一观点超出了人们的想象，不被人们所接受，历史上类似的事例我们还知道那些？

学生回答：伽利略的两个铁球同时落地等。

点评：使学生了解正确的知识理论往往并不是一提出就能被大家所接受的。

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．

点评：让学生知受实际条件的限制而使很多理论在开始都处于假设阶段，不易被人们接受。

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3.3×10-34m 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

1、光是一种电磁波，能够产生____________和___________等波特有的现象，说明光具有来源:Zxxk.Com]

__________性。而_____________能说明光具有粒子性，所以我们说光具有_____________性。

2、任何一种实物粒子都一个波相对应，这种波叫_____________或___________________，这一结论是通过___________________实验证明的。

3、经过加速电压为400V的电场加速后的电子的德布罗意波波长为_______________m。4、下列关于光的本性说法正确的是 ( ) A．有的光是波，有的光是粒子 B．光子就是牛顿微粒说的微粒 C．光的波长越长，其波动性越明显 D．γ射线具有明显的粒子性，没有波动性 5、下列现象说明光具有波动性的是 ( ) A．光的直线传播 B．光的干涉

C．光的衍射 D．光电效应

6、下列现象说明光具有波粒二象性的是 ( ) A．光的直线传播和干涉 B．光的衍射和干涉

C．光的干涉和光电效应 D．泊松亮斑和光电效应

7、电子显微镜的最高分辨率达0.2nm，若有人制造出质子显微镜，在加速到相同速度的情况下，质子显微镜的最高分辨率将 ( ) A．小于0.2nm

B．大于0.2nm

C．等于0.2nm D．无法确定

8、下列关于光的本性说法正确的是 ( ) A．在其他条件相同时，光的频率越高，衍射现象越明显 B．频率越高的光粒子性越明显 C．大量光子往往表现波动性，少量光子往往表现粒子性

D．若让光子一个一个地通过狭缝，它们将严格按照相同的轨道做极有规律的匀速直线运动

[来源:学科网ZXXK]

小结作业

小教学体会

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。