3　粒子的波动性课件配套优秀获奖教案

教学设计

《光的波粒二象性》教学设计

江苏省锡山高级中学

陈显峰

一、教材分析：

1.教材的地位和作用

从本章开始，教材开始涉及微观粒子的运动规律。这套教材的写法和过去的教材有所不同，它把光的波粒二象性和玻尔的原子结构理论分别从光的本性和原子、原子核这两部分内容中提出，合在一起成为量子论初步这样一章。这样做的目的是为了在介绍物质结构的同时更加突出运动规律的教学。这一章的教学要特别注意两点,第一点：从可以感知的实验现象经过推理得到不能直接感知的微观结构和微观粒子的运动规律；第二点：帮助学生建立诸如轨道量子化、能量量子化、光与实物粒子的波粒二象性，以及用概率描述粒子运动等新的观念。关于后者我们没有直接的生活经验，所以教学中就更显重要；但也正是因为这个原因，不可能期望学生经过这短短这一章的学习就能牢固正确地树立这些观念。

2.教学重点与难点

本节课是在前几节课的基础上对光本性认识的归纳综合，正确理解光的波粒二象性是学习的重点。对微观世界，波和粒子的图象是如何和谐统一在一起的是学习中的难点和疑点。可以将物理学家在光的双缝干涉实验中，通过减弱光强得到的现象讲解，制成多媒体课件，或采用《光的世界》中关于“光的波粒二象性”的片断放映观看，生动、直接地去领会波粒二象性的统一。

3.教学目标

知识目标：1、了解事物的连续性与分立性是相对的，

2、了解光既具有波动性，又具有粒子性，

3、了解光是一种概率波，

4、能真正转变思维方式，确切理解微观世界所表现出的特殊性。 能力目标：通过对光的电磁说与粒子说的认识，培养学生归纳概括及抽象思维能力。通过实验事实的对比分析，提高学生的综合能力。

德育目标：通过对光既具有粒子性，又具有波动性的认识，渗透对学生辩证唯物主义思想的教育。进一步领会物理学研究和发展的过程：

实验或事实

提出假设

实验检验

完善假说或建立新的假说

实验检验，培养学生的科学素质。

二、学情分析：光的波粒二象性是光的两大对立学说的历史性综合。学生在分别认识了光的波动性和粒子性后，要把这两种认识统一起来仍然是有困难的。这主要是由于日常生活中见到的现象清晰地向人们揭示了波动和粒子的对立，两者绝对不会共存。通过这节课的教学除了让学生了解光的波动性和粒子性的对立统一外，更关键在于让学生体会并接受“微观世界的某些属性与宏观世界不同，不能用宏观世界的观念去想象微观世界”这一全新的观念，真正转变思维方式。

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教学设计

三、教学过程的设计

学生活动主要从三个方面安排：运用综合启发式教学

第一，通过重要的实验事实、光的电磁说与光子说，归纳得出波粒二象性，在教师引导下由学生完成。可以采用讨论方式进行，也可通过提问归纳。

第二、对微观世界中，波和粒子图象的和谐统一性的认识，建议制作多媒体课件，提供素材、图片让学生自己观察分析，克服难点，解决疑点。

第三、对“光具有波粒二象性”的认识从不同角度、不同侧面引导学生讨论，进而归纳其含义的要点。

（一）整体感知、明确目标

介绍本课时学习的目标，从设问引入新课。

（二）重点、难点的学习、理解和掌握过程

1．光具有波粒二象性的物理模型的建立：

以前研究光的干涉和光的衍射现象表明光确实是一种波，现在的光电效应又无可辩驳地证明光又是一种粒子。光究竟是什么呢？由于我们以前研究物理概念和物理规律时在头脑中总是只产生一个个相对孤立的模型，用它代表不能直接看到的东西，如研究分子的热运动时，就把气体分子想成一个个刚性小球在容器中做无规则的热运动；研究光传播时的波动性，就会联想到水波；研究光电效应时，又把光子想象成飞行的实物粒子。在我们学习和认识自然的经验里找不到既是波又是粒子的东西，也就无发构造一个具有双重性的物理模型。因此必须转变思维方式，建立全新的物理模型。

引导学生讨论、归纳或提问得出：光能发生干涉、衍射、光是电磁波。光电效应现象又证明光具有粒子性，光既具有波动性又具有粒子性，因而光具有波粒二象性。

2．在微观世界，波和粒子的图象是统一的。

多媒体课件展示：“在双缝干涉实验中，在屏处放上照相底片，设法减弱光强，使光子只能一个一个地通过狭逢。科学家的实验表明，如果曝光时间不太长，底片上出现一些无规则分布的亮点，那些亮点就是光子打在底片上形成的。”

观察图片：“曝光程度不同的四幅照片对比”

讨论：

（1）亮点的形成，表明光的什么属性？（粒子性）

（2）亮点分布有无规则？有无确定的轨道？与宏观粒子运动是否相同！为什么？（光子与宏观粒子的运动不同）

（3）长时间曝光形成的干涉条纹现象，表明什么？（光的波动性是大量光子表现出来的现象，粒子性是个别光子表现出来的现象，亮条纹是光子出现几率大的地方）

（4）光子说并不否定光的电磁说，怎样理解？（根据光子说，光子能量E=hr，而γ是波的特征量，因此光子说同时承认其电磁说）

所以我们说光是一种波，是因为光子在某一空间或某一时间出现的可能性的大小（概

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率）可以用波动规律来描述，正是由于这个原因，物理学中把光波叫做概率波。

对于宏观物体不可想象的波粒二象性，在微观世界却不可避免。由此使我们进一步认识到，矛盾的对立统一性和事物发展的辩证统一性，是认识微观世界的基本法则。

3．对“光具有波粒二象性”的理解

启发讨论并引导归纳：

（1）光具有能量、动量,表明光具有粒子性。光又具有波长、频率，表明光具有波动性。且由E=hr：波粒二象性对光子来讲是统一的。

（2）大量的光子表现出波动性，个别光子表现出粒子性。

（3）波长越长的光，波动性越显著，而频率越高的光的粒子性越显著。

（4）光在传播过程中表现出波动性，光与物质发生相互作用时表现出粒子性。

(三)、总结扩展

1．光子既不是经典的波（惠更斯波），也不是经典的粒子（牛顿弹性球）。光是客观世界物质形式之一。宏观的波是振动在介质中的传播，参与振动的质点只是在某一位置附近做往复运动，光的波动性是指大量光子所表现出来的在空间各点出现的可能性的大小（概率）可以用波动的规律来描述，所以光波和机械波是截然不同的两种波，光的粒子性也不同于宏观的粒子，宏观的粒子是实物粒子，光的粒子性是指其发射、传播和吸收时，以及和其他物体发生作用时是一份一份进行的。

2．光的波粒二象性完美地反映了自然科学中的矛盾统一性，对立依存的唯物辩证思想。由此使人类对微观世界的认识大步向前。

三、作业：课本P47练习二（1）（2）（3）

四、板书设计：

第二节

光的波粒二象性

光的干涉、衍

射，光是电磁波

光电效应

电磁说

（1）光具有能量、动量，光具有粒子性；光具有波长、频率，光具有波动性。

（2）大量光子表现出波动性，个别光子表现出粒子性。

（3）波长越长，波动性越显著，频率越高粒子性越显著。

（4）光在传播过程中表现出波动性，与物质发生作用时，表现出粒子性。

光子说

光具有波粒二象性

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