4　概率波教学设计实例

概率波的教学设计

教材分析

本部分内容选自物理选修3-5，内容比较深奥和抽象，关键在于学生的理解。通过这堂课的学习主要是让学生认识自然发展的规律和人们认识世界的方法，形成科学的认识世界的方式。但新课程标准对于这部分知识的要求不高，只要求学生对这部分内容有所认识即可。本节概率波内容1个课时。

教学目标

1.

了解经典的粒子和经典的波，认识微观粒子波动性的解释。

2.

理解概率波

3.

了解自然科学发展规律，认识到物理规律有适用范围。

教学重点

对概率波的认识

教学难点

联系实验事实认识概率波。

教学方法

概率波是建立在物质的波粒二象性理论基础上的.在教学中要紧扣这一点，先复习有关内容，再引出新课教学. 本节内容都是定性的，要联系实验做好课文的学习，要帮助学生培养用实验检验理论假设的习惯. 教学过程

一．经典的粒子和经典的波

在经典物理学的观念中，物质要么具有粒子性，要么具有波动性，非此即彼。任意时刻的确定位置和速度以及空中的

确定轨道，是经典物理学粒子运动的基本特征。与经典粒子不同，经典的波在空间中是弥散开来的，其他证是具有频率和波长，也就是具有时空的周期性。

显而易见，在经典的物理学中，波和粒子是两种不同的研究对象，具有非常不同的表现。那么为什么光和微观粒子既表现有波动性又表现有粒子性呢？

学生跟随老师的讲述对于原来所学的相关知识进行自主的回顾和归纳整理。

设计思路：温故而知新，前后联系可以帮学生更好的掌握知识。

问题：在微观世界中，如何把波的图像和粒子的图像统一起来呢？

学生思考、讨论后给出一些答复，就各种答案加以分析提炼总结。

设计思路：给学生一定的自主学习的时间和空间，比被动接受知识更好，有利于提高学生学习的主动性和能动性。

二．概率波

1.

德布罗意的统计解释

德国物理学玻恩

(Born , 1882--1972) 提出了

“概率波”，认为个别微观粒子在何处出现具有一定的偶然性，但大量粒子在空间何处出现的空间分布却服从一定的统计规律。

展示文稿资料：玻恩

设计思路：利用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增强了说服力，同时能对学生进行启发教育，有利于培养学生的科学态度和科学精神，激发学生的探索精神。

2.

概率波对光的双缝干涉现象的解释

光是一种粒子，它和物质的作用是“一分一分”地进行的，用很弱的光做双缝干涉实验。从光子打在胶片上的位置，我们发现了规律。

实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上出现了一些无规则的点子，那就是光子打在底片上形成的，我们无法区分，看起来是连续的。单个光子通过双缝的落点无法预测，但是研究很多光子打在胶片上的位置，我们发现了规律性：光子落在某些条形区域的可能性较大，这些条形区域正式某种波在通过双缝后发生干涉时振幅加强的区域。这个现象表明，光子在空间各点出现的可能性的大小（概率）不同。正是由于这个原因，德国物理学家玻恩指出，虽然不能肯定某个光子落在哪一点，但由屏上明暗不同可知，光在落在各点的概率是不一样的，即光子落在明条纹出概率大，落在暗条纹处概率小。这就是说，光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确定，所以从光子的概念上看，光波是一种概率波。

经过长期探索，人们认识越发深入。光即表现出波动性，又表现出粒子性，光既是一种波又是一种粒子，而在日常经验中我们找不到既是波又是粒子的东西，这是因为我们的经验局限于宏观物体的运动，微观世界的某些属性与宏观世界不同，我们从来没有过类似的经历。随着人类认识范围的不断扩展，不可能直接感知的事物出现在我们面前，在这种情况下，我们就要设想一种模型，尽管以经验来看这个模型的行为很古怪，但只要与实验结果一致，它就能在一定范围内正确代表所研究的对象。

3.

光的波动性和粒子性是不同条件下的表现

讲述：大量光子行为显示波动性，个别光子行为显示粒子性；光的波长越长，波动性越强；光的波长越短，粒子性越强。

4.

概率波对物质波的双缝衍射现象的解释

对于电子和其他微观粒子，由于同一具有波粒二象性，所以与他们相联系的物质波也是概率波。即，单个粒子的位置不确定，对于大量粒子，这种概率分布导致确定的宏观结果。

总之，按光子的模型，用统计观点看待单个粒子与粒子总体的联系，并将波的观点与粒子观点结合起来，但这里的波是由特殊意义的波，因而被称为概率波。这种对物质波衍射与实物粒子的波粒二象性的理解，称作统计解释。

设计思路：存疑，求解，人类社会的不断发展和科学技术的日益进步都是在这样的情景下取得。

三．课堂小结

光既具有波动性，又具有粒子性。

既不可以把光看成宏观观念的波，也不可把光看成宏观观念的粒子。

学生在老师进行总结的同时，自行查漏补缺。

设计思路：课堂小结有利于学生系统的把握当堂课的内容，形成完整的知识框架，强化理解和把握知识的重难点。

四. 作业