1　能量量子化名师教学设计2

能量量子化

三维教学目标

（一）知识与技能

了解黑体与黑体辐射

，认识黑体辐射的实验规律，理解能量子的概念。

（二）过程与方法

了解微观世界中的量子化现象，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，树立不畏艰辛的人生观。

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

形象教学法、练习强化法、人文教育法

教学用具：

视听媒体辅助教学设备

课时安排

1 课时

教学过程

（一）引入新课

教师：播放《超乎想象的宇宙—量子力学》剪辑之走进量子世界，引导同学们了解微观世界的奇妙现象，认识不同于经典物理学的规律。（意图让学生形成知识结构反差，走进全新领域，激发学生好奇心和求知欲。）点出课题：本节课我们来体验量子力学初步――能量量子化

（二）进行新课

1．黑体与黑体辐射

教师：播放灯泡随温度升高发生热辐射变化的视频，请同学们认真观察光的强度和颜色随温度的变化。（现象引入增加感性认识，明确观察目的）

学生：光的强度由暗变亮变刺眼，颜色由红逐渐变黄白。（培养学生观察能力和表达能力）

教师：请同学们阅读教材关于热辐射的描述。（使学生进一步了解热辐射的特点，为黑体概念的提出准备知识。）

教师引导学生完成以下内容：

（1）热辐射

定义：物体在不同温度下辐射电磁波的现象。

举例：铁块在温度升高时颜色的变化（下图）。

引导学生描述现象：1光强变大，2颜色从看不出发光到暗红到橙色到黄白色。总结1热辐射特性:辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。2从能量转化的角度来认识，是热能转化为电磁能的过程。（强化理解热辐射概念）

（2）黑体

教师：除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。不同的物体吸收和反射电磁波的能力是不一样的。

概念：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。

黑体模型

实例：远处楼房的窗户，炼钢炉上的小孔。不透明的材料制成带小孔的的空腔，小孔可近似看作黑体。

研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。（理解黑体概念及其模型）

2．黑体辐射的实验规律

教师：引导学生阅读教材“黑体辐射的实验规律”，结合课件展示，讲解黑体辐射的实验规律。如图所示。

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。

练1.解释铁块加热后发光变化，一光由暗变亮说明强度增加，二光由红变黄，即波长由长变短。

练2．黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知

(

)

A．随温度升高，各种波长的辐射强度都有增加

B．随温度降低，各种波长的辐射强度都有增加

C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动

D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动

（以上主题1、2采用形象举例和练习强化的方法都是为了突破本节难点黑体辐射的实验规律）

3．能量子

引入

教师：研究黑体辐射现象，我们遵循观察现象，总结规律，提出假设的思路，接下来我们怎么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。德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式。结果导致理论与实验规律不符，甚至得出了非常荒谬的结论，当时被称为“紫外灾难”。普朗克在他们的基础上进行了改进和创新，提出了自己的公式

2πh3M(T)2h/kTce1该公式能完美的解释黑体辐射规律，从而提出黑体辐射理论----能量量子化假说。

感想：认识科学的历程不是一帆风顺的，而是耐得住寂寞，不断修正和探索的过程。（树立不畏艰难，坚持探索的人生观价值观）

能量量子化假说：振动着的带电微粒的能量是某一最小能量值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。

能量子定义：这个最小能量值，就叫做能量子。

能量子公式：

ν是电磁波频率，h是常量，

hh6.6261034焦秒

意义：普朗克发现的辐射能量与经典物理中的能量格格不入，经典能量是连续的，而辐射能量是分立的，是超越牛顿的发现。

练习

1．以下宏观概念，哪些是“量子化”的

(

)

A．木棒的长度

B．物体的质量

C．物体的动量

D．学生的个数

2．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是

(

)

A．红光

B．橙光

C．黄光

D．绿光

3．能引起人的眼睛视觉效应的最小能量为10朗克常量丸：6．63 x10—34—18J，已知可见光的平均波长约为60 μm，普J·s，则进人人眼的光子数至少为

(

) A．1个

B．3个

C .30个

D．300个

（通过讲解和巩固练习，达到初步认识理解新概念的目的）

4.物理学的新纪元

物理学后来表明，普朗克在1900年把能量子引入物理学，正确的破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石，是超越牛顿的发现。1918年，普朗克为此获得诺贝尔物理学奖。

评价普朗克，他是伟人，但不是神，他像牛顿一样站在前辈的肩膀上，提出了自己的超复杂的黑体辐射公式；他敢于推陈出新，但又怀疑惶惑；他取得成就的证实过程并不是一蹴而就，而是时间漫长，历时18年。（科学成就令人景仰，科学的发现之路艰辛坎坷，时间漫长警示我们要成就一番事业，需沉得住气，树立正确的人生观）

（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

1“问题与练习”1、2、3题；

2写一篇关于普朗克发现能量量子化的感性。

教学反思

本节知识是量子力学的开篇，是学生首次接触的物理学新领域，与先前所学经典物理学反差太大，理解困难。因此我采用播放经典视频，展示物理史实，结合生活实例，语言生动描述等方法将学生深深地吸引进神秘的量子世界的大门，效果很好。同时在能量子概念教学时，培养学生科学素养，让学生体会物理发展进程中物理学家面临物理新问题的积极态度，更多的引发他们对物理学家敢于突破先前思想、先前理论束缚的创新精神的钦佩之情。