3　粒子的波动性优秀教学设计

教材：

人教版物理选修3-5 标题：

17.3 粒子的波动性

教师：

江苏省淮安市楚州中学王娟

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）通过计算对比，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。

教学重难点：

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。

难点：实物粒子波动性的理解。 教学用具：课件：PPT演示文稿，多媒体教学设备。

教学方法：学生阅读－讨论交流－教师讲解－归纳总结。 教学过程

教师活动

学生活动

设计意图

通过一段有趣的对话勾起学生探索的欲望，引导学生积极的思考，启迪他们对光的本性的认识。

一．新课有记者曾问英国物理学家、诺贝尔获

引入

奖者布拉格教授：光是波还是粒子？

学生通过对上一

布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它节课内容的回忆，知

是一个波，星期二、四、六它是一个粒子，道光既具有波动性，

星期天物理学家休息。”

也具有粒子性。

如果你是布拉格教授，将如何机智地

回答？

那么光的本性到底是什么？

二．新课教师让学生阅读课本“光的波粒二象学生通过阅读，教学

性”

知道波粒二象性的概

念，即光即具有波动

教师通过PPT展示图片（如下），对光性，又具有粒子性。

的本性认识的历史过程做一个简单的回

顾。

1

学生通过科学发展的历史脉络深刻的理解了光具有波粒二象性的发展过程。

通过时间人物表能更加清晰的展示科学史的发展过程，学生也比较容易理解和识记。

因学生没有选修3-4，对波的知识没有系统学习，这里通过实例图片进行对波的知识进行简单介绍，这样学生对知识的理解就比较连贯了。

学生观看水波的衍射和干涉图片，听教师对干涉和衍射的简单介绍，知道干涉和衍射是波特有的现象。

教师让学生在纸上写下光子的能量，学生在纸上写下光子的动量关系式，并分析其对称性，感关系式：h，受普朗克常量h的重要性。

h

p



学生对比两个表达式

发现都有普朗克常量

h。

2

学生进一步思考

PPT图片中的表达式，

得出普朗克常量h架

起了粒子性与波动性

之间的桥梁。

学生通过光子的

能量和动量关系式可

知：

教师启发学生：波长λ越大，波动性波长λ越大，动

越强还是越弱？要求学生思考并回答。

量P越小，波动性强，

粒子性弱；

波长λ越小，动

量P越大，波动性弱，

粒子性强。

教师通过PPT出示题目（如下），让学

生通过已学知识分别计算光子和实物粒子的动量，并进行对比。

学生分为两大

组：一组做第一题，

二组做第二题。

学生报出计算结

果：1.E=7×10-16J ,p=

2×10-24kgm/s;

2..E=2×10-16J,v=6×10学生6-24m/s ,p=5×10kgm/s 通过这两

题计算结

果的对比为下面德

学生通过结果对布罗意提教师：请同学们对比两题算出的结果。

比发现：光子和微观出粒子具

粒子能量和动量的数有波动性

量级都是一样的。

做了一个

很好的铺教师：光子和微观粒子的能量和动量学生思考得出结垫。

的数量级都是一样的，那么微观粒子是不论：微观粒子可能与

是也和光子一样，具有波粒二象性呢？

光子一样也具有波动

性。

教师通过PPT展示图片（如下）。

3

教师：请同学们阅读课本内容“粒子的波动性”和“物质波的实验验证”。

思考：哪位科学家提出了一个大胆的设想：实物粒子也具有波动性？

教师打开介绍德布罗易PPT图片（如下），让一名学生大声朗读介绍。

学生通过阅读，知道是德布罗易大胆提出假设：实物粒子也具有波动性。

学生通过听和看，了解了德布罗意的同时，也感知了物质波这个新概念的提出过程。

教师：所有的假设要成为真理几乎都学生从课本中找离不开实验的验证，请同学们找出课本中出：1912年，德国物提出的验证实物粒子具有波动性的实验。

理学家劳厄通过实验

证实伦琴射线就是波教师通过PPT图片展示（如下），简单长为十分之几纳米的介绍戴维孙和G.P.汤姆孙的电子束衍射实电磁波；1927年戴维验；

孙和G.P.汤姆孙戴维孙和G.P.汤姆孙通过电子束衍射实验证实了电子的波动性。

教师：此后人们相继证实了质子，中

子以及原子，分子等都具有波动性，由此，

实物粒子具有波动性的猜想是正确的，同

时德布罗意给出的两个关系式也是正确

的。1929年，德布罗意因此获得了诺贝尔

物理学奖。

4

教师通过PPT图片展示（如下）

学生会产生疑惑：为何看不见，也察觉不到宏观物体的波动性？

两组学生在黑板上解题过程：

一组：子弹

学生自己计算得出结果，可以增强知识在学生头脑中的可信度，减少或排除他们所产生的疑惑。

教师：同学们能察觉到宏观物体的波动性吗？

教师：我们通过一个实例计算的结果就知道为什么这样了，通过PPT图片（如下）展示题目。学生分为两组分别计算子弹和人的德布罗意波长，另外再选两名同学上黑板做一下。

hhPmv6.6261034m0.01300

2.21034m



二组：人

hPhmv6.6261034m60101.11036m

学生通过计算并分析结果，恍然大悟：宏观物体波长太小，波动性不明显。

教师：宏观物体的质量一般较大，动

量较大，对应波长较小，波动性不明显。

5

学生通过图片上的数据，感受到了多种粒子的物质波波长，宏观物体的波长要比微观粒子的波长小得多。

教师通过PPT图片（如下）回顾科学

史，总结：光和实物粒子都具有波粒二象

性。

教师：请同学们阅读“科学漫步”，感

受科学的成就推动了技术的进步。

教师通过PPT图片（如下）简单介绍电子显微镜，并提问学生可以从哪个方面学生阅读“科学提高显微镜的分辨能力。

漫步”。

学生：把电子加速，它的德布罗意波长会比可见光的波长短的多，衍射现象的影响减少，这样可以提高分辨力。

教师通过PPT图片（如下）展示在电

子显微镜下所观察到的实物粒子的照片。

教师进一步通过PPT图片（如下）展示，感受实物粒子的波长大小。

6

通过科学史的回顾，并总结结论，对所学的知识有个承上启下的作用。

通过观看图片学生感受科学的成就推动了技术的进步。

教师让学生思考讨论本节课的内容，

然后请一名同学代表发言。

教师通过PPT图片展示（如下）本节

课内容，让学生对自己总结的内容有个参

照。

学生集体讨论本节课的内容，一名学生代表站起来总结，其他同学可以补充。

通过图片所带来的直观的震撼的感受，可以加强学生内心对知识探索的欲望。

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。

7

完成学案

三

布置作业

板书设计：

17．3

粒子的波动性

一、光的波粒二象性 光的本性──具有波粒二象性

二、粒子的波动性

1．德布罗意波──实物粒子波。 2．德布罗意波的频率、波长公式： 三、物质波的实验验证

电子束衍射实验

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