3　粒子的波动性优秀教学设计

授课序号：32 授课时间：2019年 4 月 29日 Monday 1课时

授课课题：第十七章 波粒二象性 第3节 粒子的波动性

教学目标：

（一）知识与技能

1．知道实物粒子具有波动性

2．知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性。学科网

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．通过实验分析，了解光的波粒二象性学科网

2．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。学科网

3．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，感受微观粒子运动的复杂性。学科网

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。学科网

3．通过了解电子衍射实验，使学生了解创造条件来进行有关物理实验的方法。

教学重点：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。

教学难点：实物粒子的波动性的理解

教学方法：讲授法，阅读法，类比法

教学用具：PPT课件

教学过程：一．引入新课

实验：用食指和中指夹缝平行日光灯看，有什么不一样？

二．进行新课

1.学生自学P37-39内容。提出问题，自己思考，小组讨论并展示

2.教师讲解：（一）康普顿效应

（1）光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，光的传播方向发生改变的现象叫作光的散射．

（2）康普顿效应：在散射线中，除有与入射波长相同的射线外，还有波长比入射线波长更长的射线．人们把这种波长变化的现象叫作康普顿效应(Compton effect)．

（3）光子说对康普顿效应的解释．

如下图所示，这个光子与静止的电子发生弹性斜碰，光子把部分能量转移给了电子，能量由hν减小为hν′，因此频率减小，波长增大．同时，光子还使电子获得一定的动量．这样就圆满地解释了康普顿效应．

（4）光子的动量：p＝h.光电效应与康普顿效应都说明了光具有粒子性。波长λ

较短的X射线或γ射线产生康普顿效应，波长较长的可见光或紫外光产生光电效应。

（二）光的波动性

学说名称

代表人物

微粒说

波动说

电磁说

光子说

波粒二象性

牛顿

惠更斯

麦克斯韦

爱因斯坦

公认

实验依据

光的直线传播、光的反射

光的干涉、衍射

能在真空中传播，是横波，光速等于电磁波速

光电效应康普顿效应

光既有波动现象，又有粒子特征

光是具有电磁本内容要点

光是一群弹性粒子

光是一种机械波

光是一种电磁波

光是由一份一份光子组成的

性的物质，既有波动性又有粒子性

年代

17世纪

17世纪

19世纪中

20世纪初

20世纪初

（三）光的波粒二象性

实验基础

光的波动性

干涉、衍射

光的波动性是光子本身的一种属性，光的粒子性

光电效应、康普顿效应

粒子的含义是“不连续”“一份一份”它不同于宏观的波，它是一种概率波，的，光的粒子即光子，不同于宏观概念即光子在空间各点出现的可能性大小含义

(概率)可用波动规律描述：(1)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质。(2)频率低，波长长的光，波动性特征显著。

的粒子，但也具有动量和能量。(1)当光同物质发生作用时，表现出粒子的性质。(2)少量或个别光子易显示出光的粒子性。(3)频率高，波长短的光，粒子性特征显著。

(1)光子说并没有否定波动性，E＝hν中，ν表示光的频率，表示了波的特征。光二象性

既具有波动性，又具有粒子性，波动性和粒子性都是光的本身属性，只是在不同条件下的表现不同。

(2)只有用波粒二象性，才能统一说明光的各种行为。

(四)

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，也叫物质波．

2．物质波的频率：ν＝εh；物质波的波长：λ＝. hp

注：ε为粒子的能量，p为粒子的动量．

3．物质波的存在

(1)验证物质波是否存在的思路．

人们知道，干涉、衍射是波动性质的特有表现．如果实物粒子具有波动性的话，在一定条件下，也该发生衍射现象．为了证实粒子具有波动性质，我们先估计一下实物粒子波长的数量级，看看它实现衍射所需要的条件，对质量为1 g、h6.631034速度为1 cm/s的物体来说，它的波长为3m=6.631027m

2mv1010这么小的波长，比宏观物体的尺度小得多，根本无法观察到它的波动性．而一个原来静止的电子，在经过100 V电压加速后，德布罗意波长约为0.12 nm，因此有可能观察到电子的波动性．

(2)物质波的实验验证．

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，从而证实了电子的波动性．他们为此获得了1973年的诺贝尔物理学奖

三．内容小结：光的波动性及波粒二象性，物质波

四．课堂练习：关于波粒二象性，下列说法中不正确的是( ) A．波粒二象性指光有时表现为波动性，有时表现为粒子性

B．光波频率越高，粒子性越明显

C．能量越大的光子其波动性越显著

D．个别光子易表现出粒子性，大量光子易表现出波动性

E．光的波粒二象性应理解为：在某种场合下光的粒子性表现明显，在另外某种场合下光的波动性表现明显

五．作业布置：

1.正式作业：P40 2,2 2.家庭作业：完成新学案本节题目