3　粒子的波动性教学设计

第十七章《波粒二象性》

3.粒子的波动性 广西宾阳中学

黄文强

教学设计

一、教学目标

1．知识与技能

（1）. 知道实物粒子和光子一样都具有波粒二象性。

（2）. 会从能量、动量、波长、频率的角度分析波和粒子之间的联系。

（3）. 知道德布罗意波，会计算德布罗意波的波长。

2．过程与方法：点拨法和启发式教学

（1）沿着物理学家的研究过程展开教学，尽量再现物理学家的思想和研究方法。

（2）通过“小练习”对比，进而理解宏观物体的波动性不明显，并找到验证物质波的方法

3．情感态度与价值观

（1）感受人类对光认识的美好、曲折过程，欣赏物理学的对称美，体会蕴含的哲学思想。

（2）从科学家的工作中感悟科学探究：如何向固有观念挑战，提出大胆猜想和假说，如何寻找有效的方法加以验证……。

（3）培养学生的科学文化素质──科学方法、科学意识、科学精神。

二、课前预习评价

1.对光的波粒二象性的理解

2.了解实物粒子的波动性

3.知道物质波的实验验证

4．提出自己的疑惑。

三、课堂学习流程设计（PPT）

第

- 1 - 页

共

5 页

（一）复习回顾（引入新课）

1．人类对光的本性的认识──一部科学史诗

2．普朗克常数h──粒子性、波动性之间的桥梁:

（二）、课堂互动教学设计

1．德布罗意的总结──承上启下

19世纪以来，光学上注重波动方面的研究，忽视了粒子方面的研究；而实物粒子的研究上，是否发生了相反的错误？

第

- 2 - 页

共

5 页

师：“相反的错误”指什么？

生：实物粒子的研究只注重了粒子性，而忽视了波动性。

2．（自学）德布罗意假说──科学的狂想曲，回答问题：

（1）德布罗意假说的内容？

实物粒子也具有波动性；每一个运动的粒子都与一种波对应。

（2）物质波的概念？

与实物粒子相联系的波──德布罗意波。

（3）物质波的频率、波长公式？

，

3．物质波的验证

师：如何验证德布罗意假说？

生：如果能观察到实物粒子的干涉、衍射现象，得以验证。

师：发生明显衍射的条件？

第

- 3 - 页

共

5 页

生：障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或者比波长还要小。

4.本节的收获：

5．范例精析，

（1）计算：一个质量为0．01kg，速度为300m/s的子弹，对应的德布罗意波长？

解析：

问题：为什么不易观察到宏观物体的波动性？

（2）计算：一个原来静止的电子，经过100v的电压加速后，对应的德布罗意波长？

解析：

，，

问题：分子直径的数量级？（

）

师点拨：电子的德布罗意波长与分子直径相当，电子束照到晶体上，两晶格的狭缝可使电子发生明显的衍射。1927年戴维孙和G．P．汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，证实了电子的波动性。

6．学生看书了解这一历史过程，并观察电子束的衍射图样。

第

- 4 - 页

共

5 页

7.达标检测

1.下列现象中，说明光具有波动性的是（）

（A）光在两种介质的界面同时发生反射和折射

（B）光的干涉和衍射

（C）几束光交叉相遇后，继续按原来方向前进

（D）光的直进

2.很容易观察到无线电波的波动性，而很难观察到γ射线的干涉和衍射现象，这是因为（）

（A）无线电波只有波动性没有粒子性

（B）γ射线只有粒子性没有波动性

（C）γ射线的波长比无线电波短得多

（D）无线电波与γ射线的产生机理不同，无法进行比较

3.对光的波粒二象性的理解，正确的是（）

（A）凡是光的现象，都可用光的波动性去解释，也可用光的粒子性去解释

（B）波粒二象性就是微粒说与波动说的统一

（C）一切粒子的运动都具有波粒二象性

（D）大量光子往往表现出波动性，少量光子往往表现出粒子性

下列说法中正确的是（）

（A）关于光的粒子性，牛顿提出的微粒说和爱因斯坦提出的光子说是相同的

（B）关于光的波动性，惠更斯提出的波动说和麦克斯韦提出的电磁说是相同的

（C）光的波粒二象性就是既可以把光看作宏观概念上的波，以可以把光看作微观概念的粒子

（D）光了说和光的波粒二象性都没有否定光的电磁说

5.通过对光的本性认识不断深入，光的波粒二象性的发现，使我们知道粒子也可以具有性，微观世界具有的规律。

6说明光具有粒子性的现象是（）

（A）光电效应（B）光的干涉（C）光的衍射（D）光的色散

7光的干涉、衍射现象证明光具有，光电效应表明光具有，因此光具有。

四、学习反思

五、作业布置

第

- 5 - 页

共

5 页