4　概率波教学设计实例

概

率

波

一、教学内容分析

1、内容与地位

本节内容为新课程人教版选修模块3-5第4节。本节课主要任务是知道经典的粒子和经典的波及基本特征，通过理论分析和实验探究理解概率波的概念，知道经典的粒子和经典的波与概率波的区别与联系，利用概率波解释一些现象。本节课在以前的高中教材只是略为提及主要是在大学里学习，现在之所以下到高中来主要目的是通过概率波建立，打破只是利用经典方法处理物理问题的思维，引入一种处理物理问题的新思想，建立微观与宏观的联系，扩大学生的眼界，培养学生的科学素质和学习科学的兴趣。

通过对经典的粒子、经典的波和概率波的学习，让学生了解经典物理的局限性和近代物理的一些内容，有利于学生从整体上了解物理的发展，打开了学生的想象空间，激发学生探索自然了解自然的热情。有利于培养学生思维能力，促进学生科学的世界观和价值观形成。由于本节内容抽象、理论性强，大量的经验表明这种课，经常出现的问题是教师讲的神采飞扬，学生却不知所言，采用问题式方式来处理教材往往能避免类似现象的发生，增强目标的指向性。

2、教学目标

1、知道经典的粒子及基本特性

2、知道经典的波概率的粒子及基本特性

3、理解概率波，渗透?概率的思想

4、利用概率波观点解释一些现象

5、知道经典的粒子与经典的波的区别与联系，

6、体会科学理论的建立过程，体会科学发展的无限性，培养学生的想象力、热爱科学。

3、重点和难点

重点：通过对概率波的学习渗透?概率的思想，培养科学素质。

难点：对概率波的理解。

二、教学过程

（一）新课的引入

光具有波粒二象性，粒子也有波粒二象性，只是不同条件下表现出粒子性和波动性程度有差异。不过我们在所说波动性和粒子性时头脑中所呈现的只是经典的粒子和经典的波。

那么什么是经典的粒子和经典的波？非经典的粒子和波又是怎样的呢？

引出新课——概率波。

（二）概率波

1、

什么是经典的粒子和经典的波呢？

预测：学生虽然已学过粒子和波的有关内容，有一些比较些散乱的知识，但对它们的基本特征仍不能抽象出来，书本上虽然也有解释，可是对大部分学生来说还是难于理解透彻，所以本处教学设计在学生看书的基础上，教师通过较感性的、较熟悉的具体的例子的分析讲解来进行构建。

科学家在分析物理现象、建立科学理论时，经常建立模型，就研究对象而言，物理学家建立了粒子模型和波动模型，利用这种模型他们解释了众多的科

学问题。

引导学生对机械运动进行分类，回顾力与运动的关系。

学生举例：汽车在公路上直线运动，物体做自由落体运动，地球绕太阳公转，飞船上火星。。。。。。。等都是以粒子的方式进行处理的。

在此基础上归纳出经典粒子的基本特征：有一定的的空间大小，有一定的质量，有的有电荷。只要知道物体的初始条件（初始位置、初速度）以及受力情况，由牛顿第二定律可知，就能确定它们以后任意时刻的位置和速度，进而确定它们在空间中的运动轨迹。（多媒体显示，）

强调虽然有些问题由于技术原因目前还无法解决，但就理论来说是不成问题的。

师生互动总结出经典的波：经典的波在空间中是弥散开来的，其特征是具有波长和频率，具有时空的周期性。（多媒体显示）

学生举例：声波，电磁波，水波可用波长和频率周期性变化的量来描述，具有时空周期性。具有干涉、衍射、偏振等现象。

2、可以看出经典的粒子和经典的波是完全不同的两件事，但是在现代物理当中却是统一的，科学家是如何把它们统一起来的呢？

（说明：由于经典的粒子和经典的波相差甚远，可这里却说它们是统一的，自然能营造一个较大的反差，会使学生形成奋奋心里，便学生的进一步学习，同时使学生认识到人们对事物的认识要经历从偏面到全面，从特殊到一般，从对立到统一的过程。对粒子和波的认识也同样如此）

在经典物理学中，虽然粒子和波是两种不同的研究对象，具有非常不同的表现。但进一步的分析中不难看出，经典的粒子和经典的波是相互联系，不可分割的。

如：上节课讲到的光具有波粒二象性；实物也有德布罗意波长、频率，粒子有波动性，只是粒子性更明显；分析水波、绳

子抖出的波……等机械波等问题时，也认为波上的各个质点在上下振动的同时能量向外传播，即认为波中有粒子，波是粒子的振动向外传播的结果。

显然，经典的粒子和经典的波是狭义。

3、那么如何理解以上现象才全面呢？（以光的干涉现象为例）（同时多媒体展示图片）

杨氏双缝干涉实验

双缝干涉图样（明暗相间条纹）

4、光的波动性是否是光子之间的相互作用引起的呢？如果是波动性就不是光的本性。

提问：有什么办法可以解决此问题? 预测：学生如果没有预习很难想到用什么方法，但可能知道是做实验，通过分析课本中实验最终理解概率波的概念。 （三）本节课小结

本堂课中采用小组讨论、展示评价等方法，培养学生合作学习、主动交流的学习意识和学习方法。能站出来表达自己的意见，这本身就是一种能力。由于本堂课特别抽象，课中采用类比的学习方法、对比的学习方法，目的就是想用学生熟悉事物来类比，理解抽象的物理概念。