1　能量量子化课程导入及其完整教案

能量量子化教学设计表 第 1 页

学科

课题

物理

任课教师

§17．1

能量量子化

年级

李宝珍

高二

授课时间

班级

2015年6月

146班

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

教学

目标

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

教学

发现法，讲练结合法、演示+分析+归纳、教师启发、引导，学生讨论、交流。

方法

教学

多媒体课件制作，课前预习学案，教具

资源

教学过程预设

教学环节

教师（组织教学活动）

学生（参与学习活动）

使能目标

明确本节课学习内容

课课题导学

预习检查、总结疑惑

前

自主研习

检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑

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，成功课情境导入中

明确目标

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，著名物地解释了温度、压强、气体的内能。在电磁学方面，建立课前预习，找出问题

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，引入新课

----”

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

理学家开尔文作了展望新世纪的发言：“科学的大厦已经了量子论，紧接着（1905年）从第二朵乌云中降生了相对论。经典基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就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。行了。”

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

1．黑体与黑体辐射

在了解什么是黑体与黑体辐射之前，请同学们先阅读教材，了解一下什么是热辐射。

通过课件展示，加深学生对热辐射的理解。并通过课阅读教材关于热辐射的描述。

（1）热辐射现象

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件展示，使学生进一步了解热辐射的特点，为黑体概念的射。

提出准备知识。

（2）黑体

除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来合作探究

集体反馈

的。

概念：能全部吸收各种波长研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。

黑体热辐射的强度与波长的关系：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波通过阅读了解黑体与黑体辐射

的电磁波。不同的物体吸收和反射电磁波的能力是不一样长较短的方向移动。

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，黑体模型

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

的电磁波而不发生反射的物体，称为绝对黑体，简称黑体。

课件展示黑体模型。

2．黑体辐射的实验规律

教师：引导学生阅读教材“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。

提出问题，设置疑问。怎样解释黑体辐射的实验规律h这个最小能量值，就叫做能量子

呢？

3．能量子：超越牛顿的发现

教师：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。

课件展示：普朗克的能量子假说和黑体辐射公式

黑体辐射公式1900.10.19 普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式

2πh3M(T)2h/kTce1

h6.551034Jse0(,T)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教师点拔

利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式。结果导致范例延展

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”。

瑞利--金斯线

【例1】

下列叙述正确的是

(

)

A．一切物体都在辐射电磁波

B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关

C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有巩固训练

关

拓展提高

D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波

【例2 】

炼钢工人通过观察炼钢炉内的颜色，就可以估计出炉内的温度，这是根据什么道理? —【例3】

对应于3．4xl0l9J的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少?它是什么颜色?

实验结果

1500K1300K1100

1700K

λ

(μm)对所学知识进行拓展

0

1

2

3

4

5 例题1[解析]

根据热辐射的定义，A正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状态有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，B错误，C正确；由黑体的定义知D正确。

例题2[解析]根据热辐射的规律可知，当物体的温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强，可见光所占份额增大，温度越高红光成分减少，频率比红光大的其他颜色的光，为橙、黄、

绿、蓝、紫等光的成分就增多。因此可根据炉内光的颜色大致估计炉内的温度

通过实例加深理解

课堂小结

认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较形成系统

让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

总结归纳知识方法

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。

本节的知识对学生来说学前相关经验较少，理解起来有一定困难。因此要以接受学习为主，教师在讲解时可以充分利用直观的图像来课过程反思

做说明并做好知识铺垫，同时要注意语言的生动、形象。在能量子概念教学时，要让学生体会物理发展进程中物理学家面临物理新问题的后

纠错整理

积极态度，更多的引发他们对物理学家敢于突破先前思想、先前理论束缚的创新精神的钦佩之情。