1　能量量子化优秀教案说课稿

物理选修3-5第十七章

波粒二象性

课

题

主备人

教

学

目

标

张斌

知识与技能

审稿人

能量量子化

组长签字

了解热辐射及其特性,了解黑体及黑体辐射的概念。

1.了解黑体辐射的特点,感悟以实验为基础的科学探究方法。

过程与方法

2.比较能量量子化的思想与日常人们的认识,体会并接受量子化新观念。

了解能量子的概念及其提出的科学过程,领会这一科学过程中科学家情感态度价值观

的思想

重点难点

黑体辐射的实验规律及初步理解能量量子化的思想。

学习方法

自主学习---合作学习----探究学习

教学方法

目标诱导--学生自学—展示交流—精讲点拔—当堂训练—小结拓展

教学用具

多媒体、灯泡、空腔盒子等

目标诱导--学生自学

教

展示交流—精讲点拔

学

探究一、热辐射现象

1、什么叫热辐射？

固体或液体，在任何温度下都在辐射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、过

原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。所辐射电磁波的特征与温度有关。

2、热辐射的原因是什么? 程

19世纪末,当许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中时,物理学上空出现两朵乌云,其中一朵与黑体辐射有关,于是(1900年底)就降生了量子论,使得物理学发展到了一个更为辽阔的领域。正可谓“山重水复疑无路, 柳暗花明又一村”。

通读教材，作必要的标注，梳理出本节内容的大致知识体系。尽可能多地独立完成学案内容，至少完成第一层级的内容。

基础学习交流：

1.一切物体都在辐射电磁波,那么黑体是否辐射电磁波?

会辐射电磁波

2.如何定义辐射强度?

辐射强度是物体单位时间单位面积上辐射的电磁波能量。

3.数学中的不连续与微观世界中能量不连续含义有何不同?

数学中的不连续表示在函数的图线上在区间上有间断,而微观世界中的能量不连续则表

示只有某些分立的值,也称作能量是量子化的。

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做无规则的微振动，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。

3、热辐射有什么特点？

辐射强度及波长的分布随温度变化；随着温度升高，电磁波的短波成分增加。

4、热辐射的主要成分是什么？

室温时，波长较长的电磁波；高温时，波长较短的电磁波。

直觉: 低温物体发出的是红外光；炽热物体发出的是可见光；高温物体发出的是紫外光。

5 、什么是平衡热辐射？

物体的温度恒定时，物体所吸收的能量等于在同一时间内辐射的能量，这时得到的

1

辐射称为平衡热辐射。向外发射的电磁波能量

= 从外界吸收的能量

探究二、黑体与黑体辐射

1、什么是黑体？黑体与普通物体的区别是什么？

物体表面能够吸收和反射外界射来的电磁波。

如果一个物体在任何温度下，对任何波长的电磁波都完全吸收，而不反射与透射，则称这种物体为绝对黑体，简称黑体。

对于黑体，在相同温度下的辐射规律是相同的。一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，但黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。

2、你认为现实世界中有没有理想的黑体？

黑体是个理想化的模型。例：开孔的空腔，远处的窗口等可近似看作黑体

3、教材中提到“在研究热辐射规律时,人们特别注意对黑体辐射的研究”。你认为这是为什么呢? 一般物体都或多或少会反射各种波长的电磁波,因而其热辐射情况既与温度有关,又与材料及表面状况有关,而黑体的热辐射只与温度有关,可见只有黑体辐射反映的是物体本身热辐射与温度的关系,所以在研究热辐射规律时,人们特别注意对黑体辐射的研究。

探究三、黑体辐射的实验规律

问题:教材图中画出了四种温度下黑体辐射的强度与波长的关系,请据此图总结出黑体辐射与温度的关系。

第一,任何温度下黑体都会同时辐射各种波长的电磁波;第二,随着温度的升高,黑体辐射不同波长的电磁波的强度都有增加;第三,随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长减小的方向移动。

特点：随温度的升高①各种波长的辐射强度都在增加；

②绝对黑体的温度升高时，辐射强度的最大值向短波方向移动。

探究四、能量子：超越牛顿的发现

1、普朗克能量子假说内容是什么？

（1）. 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，…

（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；

（3）. 谐振子只能一份一份按不连续方式辐射或吸收能量；

（4）. 对于频率为

ν

的谐振子，最小能量为：ε

= hν

h = 6.62610 ─34 J·s

—

普朗克常量

2、为什么说弹簧振子的能量是连续的,而楼梯的台阶是不连续的? 在弹性范围内,弹簧振子的能量可以是E,也可以使其能量变为E的任意非整数倍,因此可以说弹簧振子的能量值是连续的。而楼梯的台阶是“量子化”的,一个人上楼梯,他可以一次上一阶、二阶或三阶,但他绝对不可能上一阶半而定在那里。

3、普朗克提出能量子的目的何在?细心体会普朗克所说的“微观世界的某些规律,在我们宏观世界看来可能非常奇怪”。

普朗克为了得出与实验相符的黑体公式,作了多种尝试后才提出了能量子假设,然后根据能量子假设提出了与实验相吻合的黑体辐射的强度按波长分布的公式。普朗克大胆地破除了宏观世界“能量连续变化”的传统观念,揭示了微观粒子的能量是分立的,成为新物理学思想的奠基者之一。

探究五、普朗克能量子理论成功解释黑体辐射

借助于能量子的假说，特朗普得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合之好令人击掌叫绝。

2

当堂训练—小结拓展

1.(考查量子化概念)以下宏观概念,属于“量子化”的是(

)。

A.木棒的长度

B.物体的质量

C.物体的动能

D.学生的个数

2.(考查黑体辐射)关于黑体辐射的实验规律,下列叙述正确的是(

)。

A.随着温度的升高,各种波长的辐射强度都有增加

B.随着温度的升高,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

C.黑体辐射的强度与波长无关

D.黑体辐射无任何实验规律

3.(考查能量子的定义)太阳光是由不同颜色的光混合而成的,不同颜色的光频率不同,已知红、橙、黄、绿、青、蓝、紫七种色光的频率依次增加,那么,按照普朗克的能量子假设,一个能量子的能量ε最大的是(

)。

A.红光

B.紫光

C.都一样

D.无法确定

4.(考查能量子的计算)某物体发出频率为ν=5.0×1014 Hz的黄光,这种黄光的一个能量子的能量是(

)。

A.ε=3.3×10-15 J

B.ε=3.3×10-17 J C.ε=3.3×10-19 J

D.ε=3.3×10-21 J 5.下列叙述正确的是

(

) A. 一切物体都在辐射电磁波

B. 一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关

C. 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关

D. 黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波

6.对应于3.4×l0 -19 J 的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？它是什么颜色？

板书设计

本节知识对学生来说,学生的相关经验较少,理解起来有一定困难。比如黑体辐射规律、研究黑体和理想黑体模型作用、“紫外灾难”、“量子化”和“连续性”等问题都是学生先前没有接触过的。所以要在学生预习的基础上以教师的生动讲解为主,在讲解过程中作好知识铺垫,让学生在经验结果和实验事实的矛盾思维碰撞中认识规律,并在此基础上让学生体会普朗克提出能量子观点的必要性。

教学反思

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