1　能量量子化板书设计及设计说明

课题：能量量子化

班级：高203班

教师：杜树和

17.1 能量量子化 教学设计

★新课标要求

（一）知识与技能

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。

★教学重点

能量子的概念

★教学难点

黑体辐射的实验规律

★教学方法

教师引导、学生自学，当堂训练

★课时安排

1 课时

教师引导、学生自学，当堂训练

【教学过程】

一、引入新课

教师：介绍能量量子化发现的背景

点出课题：本节课我们就来体验：物理学新纪元的到来――能量量子化的发现。

二、进行新课

1．黑体与黑体辐射

思考与讨论：

当你坐在火炉旁时有什么感觉？为什么会有这种感觉？（引出热辐射）

教师：指导学生阅读教材相应内容（4分钟）并完成以下内容。

自学提纲：

1．热辐射：周围的一切物体都在辐射

，这种辐射与物体的

有关，所以叫做热辐射。（板书）

2．黑体：

1

①某种物体能够

吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是

，简称

。（板书）

②一般材料的物体，辐射的电磁波除与

有关，还与

的种类及

状况有关。

点评：

（1）热辐射现象。

热辐射的主要成分：室温时──波长较长的电磁波；高温时──波长较短的电磁波。

例如：铁块

温度↑

从看不出发光到暗红到橙色到黄白色。

热辐射解释：大量带电粒子的无规则热运动引起的。物体中每个分子、原子或离子都在各自平衡位置附近以各种不同频率作无规则的微振动，每个带电微粒的振动都会产生变化的电磁场，从而向外辐射各种波长的电磁波，形成连续的电磁波谱。

从能量转化的角度来认识，是热能转化为电磁能的过程。

（2）黑体

概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体，称为绝对黑体，简称黑体。

教师：

不透明的材料制成带小孔的空腔，此小孔可近似看作黑体。如图17.1-1所示。

思考与讨论：

一座建设中的楼房还没有安装窗子，尽管室内已经粉刷，如果从远处观察，把室内的亮度与楼房外墙的亮度相比，你会发现什么？为什么？（加深对黑体的理解）

点评：从远处看没有安装窗户的大楼时，一方面由于射入的光线反射出来的较少；另一方面由于人站的远，能反射进入的眼睛的光线与外墙相比更少，所以即使墙已经粉刷，看起来也比外墙暗的多。

强调：黑体看上去不一定是黑的，只有当其自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看作黑体的物体由于由较强的辐射，看起来还会很明亮，如炼钢炉口上的小孔，一些发光物体（太阳、白炽灯灯丝）也被当作黑体处理。

跟踪练习：

1．对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的是（ A

）

A．温度

B．材料

C．表面状况

D．质量

解析：引导学生解释。

2

2．黑体辐射的实验规律

教师：研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。物理学家通过实验得出了它的实验规律，请同学们阅读教材“黑体辐射的实验规律”相应内容（4分钟）并完成以下内容，怎样解释黑体辐射的实验规律呢？

自学提纲：

1．

黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的

有关。随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有

。另一方面，辐射强度的极大值向波长较

的方向移动。（板书）

实验结果

e0(,T)

跟踪练习：

1500K1700K

1300K

1100K λ

0

1

2

3

4

5 (μm)

2．

黑体辐射的实验规律如上图示，由图可知（ ACD ）

A．随温度升高，各波长的辐射强度都增加

B．随温度降低，各波长的辐射强度都增加

C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

解析：引导学生观察图像解释答案。

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现新的理论。这就是能量子概念。请同学们阅读教材p28第5段至p29第2段（5分钟）。回答以下内容。

自学提纲：

1．定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能时，只能辐射和吸收某个最小能量值的

。即：能的辐射或者吸收只能是

。这个不可再分的最小值ε叫做

。

2．能量大小：ε=hν，其中ν是电磁波的频率，h称为

常量。h=

。（板书）

3．能量的量子化：在微观世界中能量是

的，或者说微观粒子的能量是

的，这种现象叫能量的量子化。

6

3

思考讨论：

结合教科书上的例子及生活实例说说你心中的连续性与量子化有什么区别？（突破难点）

教师引导：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，不能说某个家庭有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，他可以一次上一阶、或者两阶，但他绝不可能上一阶半且固定在哪里。

学生回答：举出实例，说出感受。

点评：

1900年10月19日普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射公式

提出了能量子、物体辐射或吸收能量只能一份一份地按不连续的方式进行的新观点。辐射物体中包含大量振动着的带电微粒，它们的能量是某一最小能量的整数倍

E=nε

n=1,2,…

ε叫能量子，简称量子，n为量子数，它只取正整数──能量量子化；对于频率为ν的谐振子最小能量为

这个最小能量值，就叫做能量子

----普朗克常数。

h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。

34h6.62610焦秒他的墓碑上只刻着他的姓名和

三、课堂小结

让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

【布置作业】

“问题与练习”1、2、3题。

【课后反思】

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