1　能量量子化教学设计一等奖

吉林省2017年普通高中物理课堂教学设计参评课例

人教版教材

作者姓名：刘丽芳 联系电话：15774379257

选修3-5模块 第十七章第一节

工作单位：吉林省松原市长岭县第三中学邮 箱：llf0208127@163.com 《能量量子化》

【课题、课时】《能量量子化》

【教学内容分析】

课程标准对本节的要求：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。体会量子化的建立深化了人们对物理世界的认识。

教材的地位和作用：本节是本章的基础内容，可以说是为后续光的粒子性的教学做了良好的铺垫

教材的编写思路：本节黑体辐射的实验规律与经典的电磁辐射理论的矛盾，引出普朗克的能量量子化假说。普朗克的能量量子化假说向人们揭示了微观世界物质客体运动的一个基本特征，并给出了微观客体能量量子化的最基本的规律En=nhv。在此之前，人们都认为由宏观世界过渡到微观世界只不过是物理量的数量变化，而宏观现象所遵从的基本规律则一成不变地适用于微观领域。正是能量量子化第一次冲击了这种传统，成为物理学发展史上一个重大的转折点，具有深刻的意义。

1.

教材的特点：本节的内容，对学生来说相关经验比较少，理解起来有一定的难度。

2.

教材处理：本节的内容教材是按物理学史的发展展开的，目的是是学生能从前辈大师的工作中体会科学研究的真实过程。让学生感受科学家进行探究的科学方法与科学精神。

【教学对象分析】

1.

学生的兴趣：高二理科的学生同样对生活中的物理现象感兴趣，对微观世界同样也抱有很高的期待和探索欲，所以教学中要充分激发学生的学习热情。

2.

学生的知识基础：对于这部分内容学生根本就没有基础可言，是全新的微观领域。 3.学生的认知特点：学生的思想还停留在宏观世界里，需要加以引导再开始教学。 【教学目标】

1.

知识与技能：了解黑体辐射，感悟以实验为基础的科学探究方法。

了解能量子的概念及提出的科学过程，领会这一科学突破过程中科学 家的思想。

2．过程与方法：

通过观察辐射现象培养学生观察能力

3．情感态度与价值观：了解宏观物体与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物质世界的认识

【教学重点】

对黑体辐射能量在不同温度下与波长的关系的研究

【教学难点】

如何让学生理解能量量子化假说

【教学策略设计】

本节通过教师采取多媒体演示教学实验,让学生观察现象，得出黑体辐射在不同温度下与波长的关系。通过对一些现象的介绍，让学生认识黑体。

【教学用具】

电子白板等多媒体器具。

【教学过程设计】

教学环节和教学内容

一、导入新课

二、新课教学

（一）1.热辐射

（1）定义

（2）特点

2.黑体与黑体辐射

定义

特点

3.对黑体的理解

（二）黑体辐射的实验规律

1.黑体辐射实验规律

教师活动

回忆：宏观世界中的能量我们在计算的时候可以取到任意的数值，是连续的。

思考：微观世界中是否也是如此？

我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。

学生活动

设计意图

自主探究印象深刻更能提高学生学习物理的兴趣

锻炼学生动脑思考、分析解决问题的能力。

通过物理学史的教学让学生体会科学答：机械能、内能等均可以取任何数值的。

学生观察演示实验、思考并回答老师提出的问题。

物体在任何温度下都会发射电磁波，热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。

看书找到：

热辐射的特点

黑体辐射的特性：

黑体辐射电磁波的在热辐射的同时，强度按波长的分布物体表面还会吸收和反只与黑体的温度有射外界射来的电磁波。关。

如果一个物体能够完全

吸收投射到其表面的各

种波长的电磁波而不发

生反射，这种物体就是

绝对黑体，简称黑体。

(1)温度一定时，黑体

2.实验规律的理解

（三）普朗克能量量子假说

【练习】

辐射强度随波长的分布有一个极大值。

(2)随着温度的升高

①各种波长的辐射强度都有增加；

②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

同学们注意看书查找什么是能量子和能量量子化？

教师给出标准的填空内容。

1．关于对热辐射的认识，下列说法中正确的是(

) A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波

B．温度越高，物体辐射的电磁波越强

C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关

D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色

2．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是(

) A．红光

vλE家的探究精神以及探究过程的艰辛。同时提高学生学习物理的兴

趣，鼓励

学生探

究。

维恩公式解释

瑞利公式解释

普朗克假说：振动

着的带电微粒的能量只

能是某一最小能量值ε

的________。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________地辐射

或吸收的。这个不可再分的最小能量值ε叫做

________，ε＝______

__，ν是电磁波的频率

，h是一个常量，后被称为普朗克常量。其值

为h＝________ J·s。

练习可以

巩固课堂

1.

解析：一切物体所学，练都不停地向外辐射电磁波，且温度越高，辐射习应用所的电磁波越强，A错误，学解决问B正确；选项C是黑体题，增强辐射的特性，C错误；常温下看到的物体的颜学习信色是反射光的颜色，D心。

错误。

答案：B 2.

解析：在四种颜

色的光中，红光的波长

最长而频率最小，由光

子的能量ε＝hν可知多给学生红光光子能量最小。

展示自己答案：A 3.

解析：这种光的的机会，E频率为ν＝，则这种教师可以h光在介质中的传播速度帮助学生λE及时纠错为v＝νλ＝。

h和改进，所以这种光在这种介质中的折射率为n＝有助于学cch生进步。

＝，

B．橙光

C．黄光

D．绿光

3．某种光的光子能量为E，这种光在某一种介质中传播时的波长为λ，则这种介质的折射率为(

) A.

C.

λE 即C选项正确。

答案：C

hB.λE

chch λED.

λEh

【板书设计】

1．热辐射

(1)定义：

(2)特点：

2．黑体与黑体辐射实验规律

(1)黑体：

(2)黑体辐射的实验规律

①对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与_________有关外，还与材料的_________及表面状况有关．

②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． 3．能量子

(1)定义： (2)能量子大小：ε＝_________，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．h＝6.－34－34626×10

J·s(一般取h＝6.63×10

J·s) (3)能量的量子化：

【学案设计】

《能量量子化》学案

姓名：________ 【学法指导】

1.认真阅读教科书，努力完成“预习导学”部分的内容；

2.探究部分内容可借助资料，但是必须谈出自己的理解；不能独立解决的问题，用红笔做好标记；

3.课堂上通过合作交流研讨，认真听取同学讲解及教师点拨，排除疑难；

4.全力以赴，相信自己！

【学习过程】

【预习导学】

1.我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的________有关，所以叫做热辐射。

2．如果某种物体能够________入射的各种波长的电磁波而不发生________，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的________有关。

3．普朗克假说：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的________。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________地辐射或吸收的。这个不可再分的最小能量值ε叫做________，ε＝________，ν是电磁波的频率，h是一个常量，后被称为普朗克常量。其值为h＝________ J·s。

4.黑体与黑体辐射

(1)热辐射

①定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。

②热辐射的特点

物体在任何温度下都会发射电磁波，热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。当物体温度较低时(如室温)，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波(在红外线区域)，不能引起人的视觉；当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强，可见光所占份额增大。

(2)黑体

①定义：在热辐射的同时，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。如果一个物体能够完全吸收投射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。

②黑体辐射的特性：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。

5.黑体辐射的实验规律

(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。

(2)随着温度的升高

①各种波长的辐射强度都有增加；

②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

二、课堂小结

黑体

黑体辐射实验规律

黑体辐射

三、课后作业

8．二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是1.4×10－3－3—1.6×10

m，相应的频率范围是________，相应的光子能量的范围是________，“温室效应”使大气全年的平均温度升高，空气温度升高，从微观上看就是空气中分子的________。(已知普朗克常量h＝6.6×10果取两位数字)

9．神光“Ⅱ”装置是我国规模最大，国际上为数不多的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2 400 J、波长λ为0.35 μm的紫外激光，已知普朗克常量h＝6.63×10

10．氦—氖激光器发出波长为633 nm的激光，当激光器的输出功率为1 mW时，每秒发出的光子数为多少个？

【教学反思】

本节课按照课程标准的要求是了解黑体辐射，感悟以实验为基础的科学探究方法。

了解能量子的概念及提出的科学过程，领会这一科学突破过程中科学家的思想。 并能体会科学家的探究过程中敢于坚持真理、勇于创新的科学态度，放手让学生自主探究总结规律，但后来发现只要轻轻的加以引导学生便可自行完成分析，得出结论，只有个别学生无法达到要求，所以要改善教学步骤就应该需要教师带领学生一起探究不断改进教学，并且由教师最终给出准确的规律总结结论。

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J·s，真空中的光速c＝3.0×10

m/s。结8 J·s，则该紫外激光所含光子数为多少个？(取两位有效数字)。