4　概率波第二课时教学设计

§17.4 概率波教学设计 【教学目标】

（一）、知识与技能

1．了解经典物理学的两种模型及其各自的特点；

2．知道概率波的含义，了解光是一种概率波；

3．了解经典粒子和微观粒、物质波和经典波的不同之处；

（二）、过程与方法

1．对比分析法，把经典粒子与光子、电子的对比，从而找出它们之间的不同点；

2．类比分析法，用生活中学生熟悉的事物来类比分析，让学生更好的理解当前的知识；

（三）、情感、态度与价值观

理解人类对光的本性的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程．让学生从中体会科学的严谨性和科学结果的来之不易。

（四）、教学重、难点

1、重点：概率波概念的理解；

2、难点：经典粒子和微观粒、物质波和经典波的区别；

（五）、教学过程

一、经典的粒子和经典的波

复习提问

师：经典物理学研究对象的模型有哪两种？

生：

经典的粒子、经典的波

师：通过预习让学生谈谈经典的粒子、经典的波的各自特点。

教师ppt展示

经典粒子概述

粒子具有一定的空间大小，有一定的质量，有的还具有电荷，运动遵从牛顿第二定律，经典粒子的位置和动量（速度）可以同时被准确的测定、具有确定的运动轨迹。

经典粒子具有的特征

1、确定的位置

2、确定的速度

3、确定的轨道

经典波的概述

具有时间周期性

即同一点的物理量在经过一个周期后完全恢复为原来的值；具有空间周期性

1

在空间传递时，沿波的传播方向经过某一空间距离后会出现同一振动状态。

经典的波基本特征

1、

在空间具有弥散性

2、具有确定频率和波长，即具有时空的周期性；

师：大家思考，在经典物理学中，波和粒子是两个不同的研究对象，具有非常不同的表现，互不相容，遵从不同的规律。那么有没有哪种粒子可以集这两种属性于一身呢? 生：光子等微观粒子。

师：复习光子说相关知识，ppt展示：

由爱因斯坦提出，（建立在普朗克能量子的概念之上）光子(又叫光量子)是一种静止质量为零的粒子，具有能量和动量。光子的能量与频率成正比，表示为E=hv(v为频率，h为普朗克常量）

,动量表示为P=h/λ=hv/c，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个能量子，后来称为光子。

师：思考1:波和粒子是两种不同的研究对象,具有不同的表现,那么,为什么对于光子、电子和质子等粒子，这两种互不相容的属性又是怎样“集于一身”呢？

二、概率波

多媒体展示光的双缝干涉图：

师：问明纹和暗纹从光子说的角度怎么理解？

生：明纹处到达的光子数多，暗纹到达的光子少。

引出光是一种概率波。

师：这是否可以认为，是光子之间的相互作用使它表现出了波动性，而不是光子本身就具有波动性呢？

多媒体展示实验，减弱入射光强度，以至第一个光子到达光屏第二个光子才开始发射，长时间后观察实验结果。

实验结果：和强光照射效果一样，都有明暗相间的条纹。

2

结论：光的波动性不是光子之间的相互作用引起的，而是光子自身固有的属性，即一个光子也具有波动性。

1、德布罗意波的统计解释

用微课展示伽尔顿板实验，让学生体会一个光子到底落在哪里？

1926年，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有一定的偶然性，但是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。

展示演示文稿资料：玻恩

点评：应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增强了说服力，同时也能对学生进行发放教育，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、光的波动性与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

3、概率波对物质波的双缝干涉现象的解释

对于电子和其他微观粒子，由于同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的物质波也是概率波。也就是说，单个粒子位置是不确定的。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了，但这里的波是特殊意义的波，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，称作统计解释或概率解释．

三、微观粒子和经典粒子的比较

多媒体展示：用一个对比试验说明二者之间的区别。

四|、物质波和经典波的比较

经典的波是介质中质元周期性的振动在媒质内的传播形成的。

物质波，又称德布罗意波，即函数为概率波，它指空间中某点某时刻可能出现的几率，其中概率的大小受波动规律的支配，传播不需要介质。

3

五、课堂小结

师生互动总结本节课的内容。

六、板书设计

17.4

概率波

一、经典的粒子和经典的波

二、概率波

三、微观粒子和经典粒子的比较

四、物质波和经典波的比较

七、作业布置

完成本节教材后面习题并预习下一节。

八、教学反思

由于长时间经典物理学的学习，学生学习本节内容感觉有点和前面的知识接不上，加上本节内容的又很抽象，学生在理解上有一点困难。建议自己在课后给学生补充一点和本节内容相关的物理学发展史知识。

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