1　能量量子化教学设计第二课时

《能量量子化》教学设计

一、核心素养目标

【物理观念】微观世界能量不连续，而是一份份的即能量量子化。

【科学思维和科学探究】

1.了解热辐射的概念，成因以及特点，从而引入黑体辐射规律只与温度相关。

2.通过了解黑体辐射装置和黑体辐射实验曲线，探究黑体辐射的规律，并了解科学家对黑体辐射曲线拟合做出的尝试与实际的差距从而了解普朗克能量量子化的假说的成立，从而引出量子力学的诞生。

3.通过对能量子的表达式学会计算辐射光的频率和波长。

【科学态度与责任】

通过了解科学家对黑体辐射曲线的拟合的不同尝试，感受科学结论得出的不易以及科学家对自然世界的探索精神。以及科学家对物理结论的严谨态度。

二、教学重点

1.热辐射与黑体辐射的规律

2.普朗克能量量子化的假说

三、教学课时

1课时

四、教学器材

多媒体教室、ppt 五、教学过程

（一）科学史引入

通过总结经典力学的应用让学生感受到经典力学的强大魅力。从而引出1900年提出科学界

的两朵乌云。两朵乌云分别是黑体辐射实验和迈克尔逊-莫雷实验。这两个实验是无法用经典力学解答的。展示年会照片，而这张照片上就有让这两朵乌云开出物理学两朵最美的花科学巨匠。这两朵花分别是普朗克的量子力学和相对论。提问学生经典力学的适用范围是什么？

预设学生回答宏观低速，进而提出这两个理论就是应用于微观和高速领域。

（二）热辐射

展示红外线成像照片和高温铁冷却的照片，让学生联系温度与光的关系，从而引入电磁波与温度关系。由于学生没有学习3-4直接学习3-5这一章，因此我们提及光是一种电磁波。引入电磁波波谱，让学生通过观察，得出结论：温度越低，物体辐射的电磁波波长越长的结论。进而引入热辐射的概念、原因和特性。

1.概念：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。

2.原因：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，形成的电磁波谱。（让学生了解热辐射的成因与微观世界相关，进而形成经典物理可能不适用）

3.特性：室温时，主要成分是波长较长的电磁波；

当温度升高时，波长较短的电磁波成分越来越强。

辐射强度及波长成分的分布随温度变化

（三）黑体和黑体辐射

展示教学楼照片，提出问题哪些地方的窗户是关闭的哪些地方的窗户是打开的？

学生回答黑的地方是窗户打开的。带着学生复习光的基本知识并提问：如为什么物体显示白色，为什么物体呈现黑色，为什么物体呈现其他颜色。进而让学生理解黑体和黑体辐射概念

的概念。

1.

黑体：某物体在任何温度下，对任何波长的电磁波完全吸收而不发生反射，该物体称为黑体，并说明黑体是理想化模型，黑体辐射的规律只与温度相关。

提出问题黑体辐射的规律是什么样的？引入黑体辐射的实验装置和实验结果。

让学生观察实验曲线，总结规律：随着温度的升高，各种波长的电磁波辐射强度增强，辐射强度的最大值向短波方向移动。

我们可以观察到黑体辐射曲线，那么我们想知晓黑体辐射的准确规律就需要对曲线进行拟合，具有代表性的有两种，其中维恩公式，可以观察到短波符合，长波不符合。而另一种是瑞利-金斯线，可以看到长波符合，而短波不符合，我们成为紫外灾难。而普朗克提出的假说可以很好的符合黑体辐射曲线。那么普朗克的假说内容是什么样的呢？

（四）普朗克能量子假说

1.能量子：振动的带电微粒辐射的能量是某个最小能量的整数倍，这个最小能量就是能量子。

2.微观领域能量是能量子的整数倍，因此称为能量量子化

3.带电微粒辐射和吸收能量，只能以能量子为单位一份一份的。

4.能量子的大小与电磁波的频率有关=h，其中表示电磁波频率，h-普朗克常量

h6.6261034Js

因学生没有学习3-4内容故，引入公式c其中为波长，c为光速。

5.宏观能量是连续的，而微观的能量是不连续的，分立的和量子化的。

（五）普朗克与爱因斯坦

普朗克的墓碑只刻着他的姓名和普朗克常量，他是拨开第一片乌云的人，那么谁是拨开第二朵乌云的人呢？爱因斯坦，而实际上他们都在我们一开始看到的合照中，可以说这

张合照融合了那时半个地球的智慧的人，称为史上最牛集体照。再次呈现那张展示姓名的集体照。

例题展示。

【小结】

热辐射、黑体、黑体辐射、黑体辐射规律、普朗克能量子假说。