1　能量量子化含PPT的教学设计及点评

17．1

能量量子化:物理学的新纪元

李文莹

抚顺市第十中学

【教学目标】

（一）知识与能力

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

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

（二）过程与方法

了解微观世界中的量子化现象。比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。

（三）情感、态度与价值观

领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

【教学重难点】

1.教学的重点及其教学的策略

重点：能量子的概念

教学策略：这部分是本节课的精华所在,应尽量让学生感受在科学转折的关头科学家们是怎样思考的。用通俗易懂的例子让学生理解能量子的概念,比如知道了一个箱子的体积,里面装满了苹果,如果我们用苹果的密度乘以箱子的体积(用连续性的观点处理),其重量会大于实际重量,我们只有把苹果想成量子化的,才能与实际吻合。又比如,人就是量子化的,不能说家庭有2. 2个小孩,因为一个小孩就是一个基本单位;楼梯也是量子化的,一个人上楼梯,他一次可以上一阶、二阶、或三阶,但他绝不可能上一阶半且定在那里.还可以让学生自己举例,让学生对量子化这一概念有所感悟。

2.教学的难点及其教学的策略

难点：黑体辐射的实验规律

教学策略：重点培养学生观察图像并总结规律的能力,这个实验图对学生来说难度大,教师应该做好学生观察这一图像的引导,具体做法是引导学生观察,提醒学生看懂横坐标和纵坐标所表示的物理量,从1100K图线看起,图线的起伏说明了什么问题?说明在相同加热温度下,黑体辐射的强度是变化的,但不与波长成正比,中间有一个峰值。

由图线可以看出辐射强度与温度有什么关系?不同的温度辐射强度不同,温度越高,各种波长的辐射强度都有增加。

辐射强度的极大值是怎样变化的?温度越高,辐射强度的极大值越大;辐射强度的极大值随温度升高向波长较短的方向移动。

通过向学生解释和提问,让学生能够观察图像和总结规律。

【教学器材】

投影片，多媒体辅助教学设备

【教学过程】

◆新课导入

教师：设疑引入

你可曾想过，地球距离太阳约有1.5亿千米，盛夏时节时，既然太阳照射到地球上，高温都能让人热得够呛，那么，太阳表面的温度有高呢？现有的数据表明，太阳表面的温度约为5500摄氏度，这么高的温度是怎样被测量出来的呢？

激发学生求知欲！

◆新课展示

1．黑体与黑体辐射

（1）热辐射现象

教师：钢材加热时颜色随温度的变化----视频展示

学生：观察颜色变化特点思考原因

所辐射电磁波的特征与温度有关。

铁块

温度↑

从看不出发光到暗红到橙色到黄白色

从能量转化的角度来认识，是热能转化为电磁能的过程。

是否只有热的物体才会热辐射？

（2）黑体

教师：除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。不同的物体吸收和反射电磁波的能力是不一样的。

概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物黑体模型

体，称为绝对黑体，简称黑体。

教师：课件展示黑体模型。

不透明的材料制成带小孔的的空腔，可近似看作黑体。如图所示。

研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。

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。如图所示。

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长较短的方向移动。

教师：提出问题，设置疑问。怎样解释黑体辐射的实验规律呢？

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利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式。结果导致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”。

课件展示：瑞利--金斯线。见课件。

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实验结果

e0(,T)1500K1300K1100K

1700K

(μm)λ

0

1

2

3

4

5 6

现新的理论。这就是能量子概念。

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，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

h这个最小能量值，就叫做能量子

课件展示：普朗克的能量子假说和黑体辐射公式

（1）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1h6.551034Js

普朗克后来又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚定地相信h的引入确实反映了新理论的本质。

1918年普朗克荣获了诺贝尔物理学奖。

他的墓碑上只刻着他的姓名和h=6.626×10J.s 黑体辐射的研究卓有成效地展现在人们的眼前，紫外灾难的疑点找到了，为人类解决了一大难题。使热爱科学的人们又一次倍感欣慰，但真理与谬误之争就此平息了吗？

没有。

物理难题：1888年，霍瓦(Hallwachs)发现一个带负电的金属板被紫外光照射会放电。近10年以后，1897年，汤姆孙发现了电子

，此时，人们认识到那就是从金属表面射出的电子，后来，这些电子被称作光电子(photoelectron)，相应的效应叫做光电效应。人们本着对光的完美理论（光的波动性、电磁理论）进行解释会出现什么结果？明天，我们就继续学习“科学的转折：光的粒子性”。

-34◆反馈练习

◆课堂总结

【教学小结】

1.本教案把教材内容深化、细化，目的是着力拓展结论的建立过程，使学生在创设的问题情境中，通过自主学习和探究的过程逐渐达成对知识点深入、全面的认识，从中体会基本的物理思想方法。

2.贯彻《课程标准》“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，注意从学生身边或社会实际活动中选取典型事例，并紧密联系学生已有的直接经验，使枯燥的物理推导过程变成生动、具体的过程，从而有效地降低了学习的难度。

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。