1　能量量子化ppt配套的板书设计及意图

能量量子化

【教学目标】

1．知道热辐射及热辐射的特性。

2．知道黑体辐射，知道黑体热辐射的强度与波长的关系。

3．了解能量子的概念以及提出的科学过程。

4．理解宏观物体和微观粒子的能量变化特点。

【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】

讲授为主，启发、引导

【教学过程】

一、导入

教师：1900年在英国皇家学会的新年庆祝会上，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。”“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云”。

这两朵乌云是指什么呢？一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关，也就是光速的问题，对于光速的认识所产生的矛盾已经由爱因斯坦提出的相对论解决。与黑体辐射有关的问题是如何得到解决的，又将导致什么新的发现呢？

我们这节课就来学习“物理学新纪元的到来──能量量子化的发现”。。

二、新课讲授

1．黑体与黑体辐射

教师：夏天了，天越来越热，为什么我们能感觉到热？冬天暖气供暖，我们什么也感觉到热？

大家阅读教材27第一段，思考：什么是热辐射，物体的热辐射有什么特性？

（1）热辐射现象

学生通过阅读回答热辐射以及热辐射的特性。

教师：初中学过人可以发出红外线，而我们相互取暖最好离的近点，因为可以更多的接受到红外线发出的热，另外我们还学过紫外线，还有可见光，我们把这些统称为电磁波，这些都会产生热，我们能感觉到热就是因为电磁波在辐射。

PPT展示

我们周围的一切物体都在辐射各种波长的电磁波，这种辐射与由于物体中的分子、原子受到激发而造成的，它与温度有关，因此称为热辐射。

辐射电磁波的波长与温度有关。那我们看一个例子。

PPT展示

问题：

红外线和紫外线谁的波长长？

温度升高，波长长的波占主导还是波长短的占主导地位？

教师：我今天穿的是黑裤子，白上衣，你们穿的是蓝色的校服，为什么我能看见蓝色？为什么能看出来黑色？

因为物体在吸收电磁波的同时也在反射电磁波？那有没有一种物体只吸收电磁波不反射电磁波呢？

（2）黑体

阅读教材27页，第二段和第三段，思考什么是黑体？什么是黑体辐射？

教师：课件展示黑体模型（如下图）并进行阐释。

只进不出

小孔小孔的

不透明的材料制成带小孔的空腔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出。这个小孔可近似看作黑体。

绝对黑体并不存在，是理想化模型。

2．黑体辐射的实验规律

为什么要研究热辐射和黑体辐射呢？

教师：19世纪后半叶，欧洲的冶金工业很发达，冶金是根据物体的熔点提炼金属，那就需要测温度，那怎么测？拿温度计测？不行?那怎么办？同学们，之前看铁在不同温度下颜色的变化我们知道不同温度，占主导地位的波长不同。所以我们可以通过颜色变化判断温度。

教师：一般材料的物体和黑体辐射电磁波的情况有什么不同呢？

学生：一般材料的物体辐射电磁波的情况不仅与温度有关，还与材料的种类和表面状况有关，而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。

辐射强度

黑体热辐射的强度与波长的关系：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。

教师：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学和电磁学的知识来解释。德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别在1896年1900年提出了辐射强度按波长分布的理论公式。

PP展示：两种理论公式描绘的电磁波辐射强度按波长分布情况变化与实验规律的区别（见下图），并引导学生了解图中的信息。

维恩公式：短波与实验接近，长波区与实验偏离很大。

瑞利-金斯公式：长波区与实验基本一致，短波区与实验严重不符，当波长趋于零时，辐射强度变为无究大，在物理学史称它为“紫外灾难”。

3．能量子：超越牛顿的发现

教师：经典物理已经解释不了，这时候出现了一个人，德国物理学家普朗克，在1900年提出能量量子化假说：黑体中振动着的带电微粒的能量只能是最小能量值ε的整数倍（即：ε， 1ε，2ε，3ε，．．． nε，n为正整数，称为量子数），这些带电微粒发射和吸收的能量也不象经典物理学所允许的可具有任意值，也只能以这个最小能量值ε为单位一份份地进行的。

教师提问：怎么理解能量量子化？

举个例子，比如说人就是量子化的，不能我家有2.2口人，因为一个人就是一个基本单位；楼梯也是量子化的，一个人上楼梯，他可以一次上一阶、或二阶，但他绝不可能上半阶就停在那里。但是长度就是连续的，我们可说一个人高170cm，也可以说172cm。

借助于能量子的假说，1900年10月19日普朗克在德国物理学会会议上提出一个黑体辐射的强度按波长分布的公式，这公式与实验非常符合。

普朗克提出的能量子概念与当时认同的能量是连续变化的、自然过程也是连续变化的传统观念格格不入。很长时间内普朗克本人也为他的这种能量子假说深感不安。但是物理学后来的发展表明，能量子引入物理学是完全合理的，它成为了新物理学思想的基石。1918年普朗克也因此荣获了诺贝尔物理学奖。

他的墓碑上只刻着他的姓名和普朗克常量。

三、课堂小结

本节课讲了热辐射和黑体辐射，还有能量子。