1　能量量子化教案1

第十七章 波粒二象性

第一节能量量子化：物理学的新纪元

本节教学目标：

（一）知识与技能

1．热辐射是什么，它的特性怎样，黑体与黑体辐射的概念是怎样的。

2．对黑体辐射的实验规律进行了解，明确黑体热辐射的强度与波长有什么关系

3．能量子的概念进行了解

（二）过程与方法

追述量子化提出的背景，感受量子化在微观领域作用。体验量子提出后，人们对于物质世界的研究有怎样的深入的发展。

（三）情感、态度与价值观

领略猜测与验证在科学研究中奇妙，激发勇于探索的学习和求知欲，在验探索学习的过程中体验成功的快乐与研究的艰辛。

教学重点

能量子的概念

教学难点

分析黑体辐射实验规律

教学方法

教师启发、引导；学生讨论、交流、分析、总结

教具：

Ppt课件展示

课时安排

1 课时

教学过程

（一）引入新课

教师：介绍能量量子化理论提出时的科学背景：

（大屏幕投影，见课件。

）

19世纪末，经典物理在各个研究领域里，都有很完整的理论。

机械运动学上有牛顿运动定律，分子运动方面的物理规律也能够成功总结出来了，在电磁学领域，提出了麦克斯韦方程组，它能推断出一切电磁现象。

此外还找到了自然界的能量转化与守恒定律，力、电、光、声等自然现象都遵循这个规律。许多物理学家当时都认为物理学这个理论体系基本完成了。

1900年，在新世纪的开始，物理学家开尔文展望物理学的发展，说到：物理科学的理论

大厦已经基本完成，以后物理学家只要做一些细碎的完善工作就行了。

但开尔文他重视现实，还讲到有两个问题没有成功解释，需要科学家们来进行研究：

一个是黑体辐射实验规律还理论还不成熟，另一个问题来源于迈克尔逊实验的发现。

然而，随后的几年，物理学家开始研究探索这两个现象，分别提出了量子理论和相对论。提出这两个理论的科学家，一个是普朗克，一个是爱因斯坦。这两个理论把物理学研究从经典物理推进到了量子物理的研究，物理学家们开始了更为辽阔深入的探索挖掘。

引出本节研究课题：我们这节课就来体验，在物理学发展史上能量量子化的理论是怎样提出的。

（二）开始新课讲授

1．黑体和黑体辐射

教师：在学习黑体与黑体辐射的知识之前，引导学生自学并总结热辐射的相关内容。

学生：阅读教材27页第一段，学习并齐声朗读热辐射的知识。

教师：展示课件，学生加深理解热辐射。并在课件展示解热辐射的特点，准备学习黑体概念。

（1）热辐射

我们周围的一切物体都在辐射磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。

物体所辐射的各种电磁波的特征与温度有关。

例如：如：铁块随着温度不断升高，颜色变化为：暗红，赤红，桔红，直至黄白色

（2）黑体概念

教师：物体除了热辐射之外，表面还会吸收和反射从外界射来的电磁波。不同的物体吸收和反射电磁波的特性是不一样的。

黑体的概念：

能够完全吸收入射的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。

黑体模型

大屏幕显示黑体模型：这个带小孔的空腔，是用不透明的材料制成的，它可近似的看作黑体。

如图所示。

研究一般物体热辐射性质前，需要先研究黑体辐射的规律。。

2．黑体辐射的实验规律

学生：阅读教材28页“黑体辐射的实验规律”

教师：引导讲解黑体辐射的实验规律的特点。

如图所示。

e0(,T)实验结果

1500K1300K1100

1700Kλ

0

1

2

3

4

(μ黑体热辐射的电磁波的强度与波长的关系：

在温度升高的时候

（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。

教师：科学家们发现了这个实验规律，怎样用理论知识进行解释？

根据热力学和电磁知识，德国物理学家维恩提出维恩公式，英国物理学家瑞利和金斯提出瑞利-金斯公式。

这两个理论公式都不能完全解释实验规律，甚至出现了谬论——紫外灾难。

维恩公式在短波区域与实验数据非常接近，但在长波区域却与实验偏离很大。

瑞利金斯公式在长波区域与实验数据基本一致，但在短波区域严重不符，尤其当波长趋于零更是荒谬

瑞利--金斯线。

3．能量子

1900年，德国的物理学家普朗克在经过激烈的思想碰撞后，提出能量量子化假说，来解释实验规律：

振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量ε（称为能量子）的整数倍，

即：ε，

1ε，2ε，3ε，... nε，n为正整数，称为量子数。

当带电微粒辐射或能量时，也是以这最小能量值为单位一份一份地向外辐射或吸收的

频率为ν的谐振子，它的最小能量为

h这个不可再分的最小能量值ε，就是能量子。

课件显示，让学生清楚记忆普朗克的能量子假说，并了解黑体辐公式

普朗克提出的黑体辐射公式

2πh3M(T)2h/kTce1h6.551034Js借助于能量子的假说，普朗克提出的公式与实验完美吻合。

可是普朗克因为自己提出的假设与经典物理格格不入，深感不安。后来人认可了这个伟大的发现。1918年因为这个大胆的猜测，普朗克荣获了诺贝尔物理学奖。

普朗克死后,碑文上只有姓名和

h6.6261034焦秒（三）课堂小练

通过学生自主完成并讲解2个例题，加深对本节知识的掌握。（见课件）

（四）课堂小结

教师：在大屏幕上显示本节主要内容。

学生：在记录本上和学案上完善所学内容

（五）作业：“问题与练习”1、2、3题