1　能量量子化ppt课件教学实录

普通高中课程标准实验教科书—物理（选修3－5）[人教版]

第十七章

波粒二象性

新课标要求

1．内容标准

（1）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。

（2）通过实验了解光电效应。知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。

（3）了解康普顿效应。

（4）根据实验说明光的波粒二象性。知道光是一种概率波。

（5）知道实物粒子具有波动性。知道电子云。初步了解不确定性关系。

（6）通过典型事例了解人类直接经验的局限性。体会人类对世界的探究是不断深入的。

例1 通过电子衍射实验，初步了解微观粒子的波粒二象性，体会人类对于物质世界认识的不断深入。

2．活动建议

阅读有关微观世界的科普读物，写出读书体会。

新课程学习

17．1

能量量子化：物理学的新纪元

★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

教师启发、引导，学生讨论、交流。

★教学用具：

投影片，多媒体辅助教学设备

★课时安排

1 课时

★教学过程

（一）引入新课

教师：介绍能量量子化发现的背景：（多媒体投影，见课件。）（2分钟）

今天，我们进入新的篇章。话说在1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言：“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。”

也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！

但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：

“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----”

一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。

戏剧性的是，

事隔不到一年（1900年底），就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着（1905年）从第二朵乌云中降生了相对论。经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。那就是能量量子化――物理学新纪元。

（二）进行新课

一．黑体与黑体辐射

教师：下面大家用5分钟时间阅读教材P27到P28能量子之前的内容,完成导学案并思考以下问题：

1、热辐射的特性是什么？

2、回忆生活中可近似当做黑体的事物。

3、黑体辐射的实验规律有哪些？

教师：书上问火炉旁边的感觉是什么？火炉之所以热是因为热辐射，什么是热辐射呢？

核对导学案的答案知道热辐射的定义。

1、热辐射

（1）固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。

（2）所辐射电磁波的特征与温度有关。

例如：铁块

温度↑

从看不出发光到暗红到橙色到黄白色

结合课本上的内容得出热辐射的特征：热辐射强度按波长分布情况随物体的

温度不同而有所不同。

另外，从能量转化的角度来认识，是内能转化为电磁能的过程。

2、黑体

教师：在火炉旁边感觉热是因为我们身体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。白人之所以白因为反射能力强而吸收能力差，黑人之所以黑是因为吸收能力强而反射能力差。如果某个物体只吸收不反射电磁波，这样的物体叫绝对黑体，简称黑体。

（1）定义：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：课件展示黑体模型。

不透明的材料制成带小孔的的空腔，可近似看作黑体。如图所示。

学生举例：生活中可近似当做黑体的事物。总结其特征。

（2）特征：只吸收不反射电磁波，而且其辐射强度按波长分布只与温度有关。

3．黑体辐射的实验规律

教师：课件展示黑体辐射的实验规律

黑体热辐射的强度与波长的关系：

（1）每一个温度都有一个极大值μ

（2）随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加，另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

课堂练习：

例1：关于对黑体的认识，正确的是（

）

A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的

B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关

C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关

D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射黑体模型

e0(,T)实验结果

1500K1300K1100

1700Kλ

μm0

1

2

3

4

和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体

例2：在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看做黑体，由小孔的热辐射特征，就可以确定炉内的温度，如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是（

）

A. T1>T2 B. T1

辐射强度都有所降低

D. 随着温度的升高，辐射强

度的极大值向波长较短方向移动

4．理论解释

教师：提出问题，设置疑问。怎样解释黑体辐射的实验规律呢？

在新的理论诞生之前，人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释。

课件展示：维恩线、瑞利--金斯线、普朗克线。

（1）德国物理学家维恩：维恩公式短波符合，而长波不符合

（2）英国物理学家瑞利：瑞利公式长波符合，而短波不符合，甚至出现“紫外灾难”

（3）德国物理学家普朗克：普朗克公式完美符合。

二．能量子：超越牛顿的发现

教师：完美是要付出代价的，普朗克为此付出了怎样的代价，请大家阅读教材后面的内容完成导学案并思考以下问题：

1、为了得出与黑体辐射规律相同的黑体辐射公式，普朗克做了怎样的假设？

2、公式

1、能量子：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍。例如，可能是ε或2ε、3ε······当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的。这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子。

2、表达式：h的物理意义是什么？公式中各物理量是什么？单位如何？

h

34h6.62610焦秒，其意义是什么呢？

（1）h：普朗克常量，（2）：电磁波的频率

思考：这个最小能量值，就叫做能量子。能量子的值是否是唯一的？

3、量子化

(1)宏观世界中：能量可以是任意值，

可以连续变化。

例如：物体的重力势能，物体的动能

(2)微观世界中：微观粒子的能量只能是一个一个的特定值，

不能连续变化。（能量量子化）

例如：物体的带电量

(3)量子化：只能取一系列分立值，不能连续变化。

黑体辐射的研究卓有成效地展现在人们的眼前，紫外灾难的疑点找到了，为人类解决了一大难题。使热爱科学的人们又一次倍感欣慰，但真理与谬误之争就此平息了吗？

没有。

物理难题：1888年，霍瓦(Hallwachs)发现一个带负电的金属板被紫外光照射会放电。近10年以后，1897年，汤姆孙发现了电子

，此时，人们认识到那就是从金属表面射出的电子，后来，这些电子被称作光电子(photoelectron)，相应的效应叫做光电效应。人们本着对光的完美理论（光的波动性、电磁理论）进行解释会出现什么结果？明天，我们就继续学习“科学的转折：光的粒子性”

（三）课堂小结

教师活动：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。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

（四）作业：“问题与练习”1、2、3题