3　粒子的波动性教学设计及教案分析

徐州高级中学高中物理“学讲”一体化学案

课题：17.3 粒子的波动性

17.4 概率波

17.5 不确定性关系

【学习目标】

1．知道光的波粒二象性，理解其对立统一的关系；

2．了解德布罗意波和概率波，知道它们都遵循统计规律；

3．会用不确定性关系的公式分析简单问题．

【自主先学】

阅读课本P37~P45，完成以下内容．

1．光的波粒二象性

光子的能量ε＝

，光子的动量p＝

．光既具有

性，又具有

性，即光具有

二象性．

有关光的本性，下列说法正确的是

A．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的

B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点

C．光只有波动性，无粒子性

D．由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性

2．粒子的波动性

物质波的实验验证

概率波

德布罗意认为：实物粒子也具有

性．即第一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，其能量ε、动量p跟它对应的波的频率ν和波长λ之间满足：ν＝

，λ＝

，这种与实物粒子相联系的波称为

波，也叫

波．1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了

衍射的实验，从而证实了

的波动性．光波和物质波都是一种

波．

根据物质波理论，以下说法中正确的是

A．微观粒子有波动性，宏观物体没有波动性

B．宏观物体和微观粒子都具有波动性

C．宏观物体的波动性不易被人观察到是因为它的波长太长

D．速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显

3．不确定性关系

不确定性关系：如果以Δx表示粒子的

不确定量，以Δp表示粒子在x方向上的

的不确定量，则有：

．即不可能同时准确地知道粒子的

和

，因此也就不可能用“

”来描述粒子的运动．

h从衍射的规律可以知道，狭缝越窄，屏上中央亮条纹就越宽，由不确定性关系ΔxΔp≥，判断4π下列说法正确的是

A．入射的粒子有确定的动量，射到屏上粒子就有准确的位置

B．狭缝的宽度变小了，因此粒子的不确定性也变小了

C．更窄的狭缝可以更准确地测得粒子的位置，但粒子动量的不确定性却更大了

D．可以同时确定粒子的位置和动量

【小组讨论】

选修3-5

徐州高级中学高中物理“学讲”一体化学案

如何理解光的波粒二象性? 关于波的波粒二象性，说法正确的是

A．光的频率越高，光子的能量越大，粒子性越显著

B．光的波长越长，光的能量越小，波动性越显著

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

【质疑拓展】

物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果下列认识正确的是

A．曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点

B．单个光子的运动表现出波动性

C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方

D．只有大量光子的行为才能表现出波动性

【检测反馈】

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．光子能发生衍射现象，电子不能发生衍射现象

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．下列说法中正确的是

A．质量大的物体，其德布罗意波长小

B．速度大的物体，其德布罗意波长小

C．动量大的物体，其德布罗意波长小

D．动能大的物体，其德布罗意波长小

3．下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是

A．光波是一种物质波

B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的

C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的

D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性

4．关于物质波，下列说法正确的是

A．速度相等的电子和质子，电子的波长长

B．动能相等的电子和质子，电子的波长短

C．动量相等的电子和中子，中子的波长短

D．甲电子的速度是乙电子的3倍，甲电子的波长也是乙电子的3倍

5．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的

也相等．

A．速度

B．动能

C．动量

D．总能量

－6．电子经电势差为U＝200 V的电场加速，电子质量m0＝9.1×1031kg，求此电子的德布罗意波长？

【小结反思】

选修3-5