3　粒子的波动性教学评价实录

崭新的一页：粒子的波动性

（一）知识与能力

1．了解光既具有波动性，又具有粒子性。

2．知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性。

3．知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。

（二）过程与方法

1．了解物理学研究的基础是实验事实以及实验对于物理研究的重要性。

2．知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。

（三）情感、态度与价值观

1．通过学生阅读和教师介绍讲解，使学生了解科学真知的得到并非一蹴而就，需要经过一个较长的历史发展过程，不断得到纠正与修正。

2．通过相关理论的实验验证，使学生逐步形成严谨求实的科学态度。

【教学重重点】

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。

【教学重难点】

实物粒子的波动性的理解。

【课时安排】

1 课时

【教学过程】

环节

教师活动

课前准备

进入新课

让学生查找资料光学的发展史

学生活动

设计意图

学生通过资料的查找自己了解光学的发展

培养合作交流概括总结的能量

提问光学的发展史

每小组讨论派代表发言光学的发展史

光的波粒二象性

概括光的波粒二象性

1.光的波粒二象性：

光既具有波动性，又具有粒子性。

2.光子的能量：ε=hv 3.光子的动量：p=h/λ

注意：物理量ε和p描述光的粒子性，物理量v和λ描述光的波动性，h架起了粒子性与波动性的桥梁。

粒子的波动性

受此启发，人们想到：同样作学生阅读课本：让学生带着问为物质的实物粒子(如电子、原子、“粒子的波动性”。

题阅读，提高阅读的

分子等)是否也具有波动性呢？

效率，培养学生从课

文材料中提取有关信息的能力。

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？

介绍德布罗意

物质波

1.德布罗意波：任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也称物质波。

2.波的频率：v=ε/h 波的波长：λ=h/p 说明：ε为粒子的能量，p为粒子的动量

提问：粒子波动性难以得到验证的原因？

1927年戴维孙和G。P。汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了类似下图的衍射图样，从而证实了电子波动性。他们为此获得了1973年的诺贝尔物理学奖。

1960年，

电子双缝干涉实验

后来的实验证明原子、分子、中子等微观粒子也具有波动性。

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。

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。

物质波的实验验

学生阅读课本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－10为10m数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事

让学生知道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。

德布罗意公式成为揭示微观粒子波粒二象性的统一性的基本公式. 微观粒子具有波粒二象性的理论得

到了公认。电子衍射、中子衍射、原子和分子束在晶体表面散射所产生的衍射实验都获得了成功。

小结

1．任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故．

2．德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波．

3．德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波。

1、关于物质波，下列认识中错误的是

(

)

A．任何运动的物体(质点)都伴随一种波，这种波叫物质波

B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的

C．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的

D．宏观物体尽管可以看做物质波，但它们不具有干涉、衍射等现象

[解析]

据德布罗意物质波理论知，任何一个运动的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与之相对应，这种波就叫物质波，可见，A选项是正确的；由于X射线本身就是一种波，而不是实物粒子，故X射线的衍射现象，并不能证实物质波理论的正确性，即B选项错误；电子是一种实物粒子，电子的衍射现象表明运动着的实物粒子具有波动性，故C选项是正确的；由电子穿过铝箔的衍射实验知，少量电子穿过铝箔后所落位置是散乱的，无规律的，但大量电

随堂

练习

学生做练习

随堂练习加深对知识的理解，会应用知识解题

子穿过铝箔后落的位置则呈现出衍射图样，即大量电子的行为表现出电子的波动性，干涉、衍射是波的特有现象，只要是波，都会发生干涉、衍射现象，故选项D错误。综合以上分析知，本题应选B、D。

[答案]

BD

[点评]

(1)物质波理论上是说任何一个运动的物体(如实物粒子等)都具有波动性，即其行为服从波动规律。

(2)物质波理论告诉我们，任何微观粒子都既具有粒子性又具有波动性，即与光一样，也具有波粒二象性。波粒二象性是光子、电子、质子等微观粒子都具有的基本属性。2、如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103m／s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多长?(中子的质量为1．67x10—27kg)

[解析]

本题考查德布罗意波长的计算。任何物体的运动都对应着一个波长，根据公式λ=h/p不难求得结果。

[答案]

中子的动量为p1=mv1，子弹的动量为p2=m2v，据λ=h/p知中子和子弹的德布罗意波长分别为λ1=h/p1=4x10-10m,λ-35m 2=h/p2=6.63x10

[点评]

计算时必须将各物理量统一采用国际单位。

来