3　粒子的波动性优质课教案内容

高二物理教学案

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17.3 粒子的波动性

学习目标：

1．了解光的波粒二象性的内容，感受微观粒子运动的复杂性

2．知道实物粒子具有波动性，领会对称性的研究方法，感悟科学探究精神

教 学 过 程

一．自学引领

1．光的波粒二象性

(1)能量：ε＝

。

(2)动量：p＝ 。

(3)意义：能量ε和动量p是描述物质的

性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的

性的典型物理量。因此ε＝hν和p＝hλ揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系，普朗克常量h架起了粒子性与波动性之间的桥梁。

2．粒子的波动性

(1)德布罗意波：每一个

的粒子都与一个对应的波相联系，这种与

相联系的波称为德布罗意波，也叫

。

(2)物质波的波长、频率关系式：

波长：λ＝hεp；频率：ν＝h。

3．物质波的实验验证

(1)实验验证：

1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性。

(2)人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝εh和λ＝hp关系同样正确。

(3)宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，运动时的

很大，对应的德布罗意波的波长

，根本无法观察到它的波动性。

记

录

与

整

理

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二．合作释疑

考点1------光的波粒二象性

【例1】[多选]下列说法正确的是(

) A．有的光是波，有的光是粒子

B．光子与电子是同样的一种粒子

C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著

D．光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性

变式训练1.下面关于光的波粒二象性的说法中，不正确的是(

) A．大量光子产生的效果往往显示出波动性，个别光子产生的效果往往显示出粒子性

B．频率越大的光其粒子性越显著，频率越小的光其波动性越显著

C．光在传播时往往表现出波动性，光在跟物质相互作用时往往表现出粒子性

D．光不可能同时既具有波动性，又具有粒子性

考点2-----粒子的波动性

【例2】[多选]实物粒子和光都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是(

) A．电子束通过双缝实验后可以形成干涉图样

B．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构

C．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构

D．光电效应实验中，光电子的最大初动能与入射光的频率有关，与入射光的强度无关

变式训练2.2002年诺贝尔物理学奖中的一项是奖励美国科学家贾科尼和日本科学家小柴昌俊发现了宇宙X射线源。X射线是一种高频电磁波，若X射线在真空中的波长为λ，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，以E和p分别表示X射线每个光子的能量和动量，则(

) A．E＝hλc，p＝0

B．E＝hλc，p＝hλc2

C．E＝hcλ，p＝0

D．E＝hchλ，p＝λ

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归纳总结1

归纳总结2

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三．达标测试

1、对于光的波粒二象性的说法，正确的是(

) A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子

B．光波与机械波是同样的一种波

C．光的波动性是由于光子间的相互作用而形成的

D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量ε＝hν中，频率ν仍表示的是波的特性

2、[多选]下列说法中正确的是(

) A．光的干涉和衍射现象说明光具有波动性

B．光的频率越大，波长越长

C．光的波长越长，光子的能量越大

D．光在真空中的传播速度为3.0×108 m/s 3、2017年年初，我国研制的“大连光源”——极紫外自由电子激光装置，发出了波长在100 nm(1 nm＝109 m)附近连续可调的世界－

上最强的极紫外激光脉冲。“大连光源”因其光子的能量大、密度高，可在能源利用、光刻技术、雾霾治理等领域的研究中发挥重要作用。一个处于极紫外波段的光子所具有的能量可以电离一个分子，但又不会把分子打碎。据此判断，能够电离一个分子的能量约为(取普朗克常量h＝6.6×10A．10C．10－21－34 J·s，真空光速c＝3×108 m/s)(

)

B．10－18 J

J J －15 J

D．10－124、如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103 m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多大？(中子的质量为1.67×1027－ kg)

小结与反思

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