1　能量量子化PPT及专用教学设计内容

《能量量子化》教学设

【教学目标】

1．了解什么是热辐射及热辐射的特性。

2．了解黑体辐射，了解黑体热辐射的强度与波长的关系

。

3．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。

4．了解宏观物体和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于物质世界的认识

。

【教学重点】能量子的概念。

【学情分析】

能量子假说是物理学理论发展的新纪元，是量子力学的开端。本节知识是从经典物理学到量子力学的一个过度，对其后的学习起到重要的引导作用。学生以前接触到的都是宏观的情况，对微观物理的认识是从零开始的，所以学生对本节知识的学前经验是比较少的，理解起来有一定的困难。

【教学过程】

一、引入新课 教师：

1900年在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名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—莫雷实验有关，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、进行新课 1．黑体与黑体辐射 教师：天冷了同学们往往会坐在火炉旁烤火，在火炉旁边有什么感觉？

学生：会感觉很暖和。

教师：大家见过火炉中的铁块的颜色是怎么变化的吗？

多媒体图片：在火炉旁烤火，烧红的铁块

教师：请同学们先阅读教材27第一段，思考：什么是热辐射，物体的热辐射有什么特性？（学生阅读教材、思考问题）

（1）热辐射现象 教师：我们周围的一切物体都在辐射各种波长的电磁波，这种辐射是由于物体中的分子、原子受到激发而造成的，它与温度有关，因此称为热辐射。 多媒体：热辐射的概念。

物体所辐射电磁波的特征与温度有关。

当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强。例如：在给铁块加热使其温度升高时，从看不出发光到暗红到橙色到黄白色

，这表明辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。

多媒体：铁块在温度升高时颜色的变化。

（板书）热辐射的辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。

（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。 （板书）黑体的概念：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。

教师：课件展示黑体模型（如下图）并进行阐释。

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。

2．黑体辐射的实验规律 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？请同学们阅读书本内容。

（学生阅读教材、思考问题）

学生：一般材料的物体辐射电磁波的情况除与温度有关，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。

教师：黑体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。这些规律与日常经验是一致的。

课件展示：黑体辐射实验规律图像。

那么，怎样解释黑体辐射的实验规律呢，有哪些科学家做出了怎么样的解释？

学生：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。

教师：在新理论诞生之前，人们很自然地依据热力学和电磁学的规律来解释黑体辐射的实验规律。德国物理学家维恩在1896年和英国物理学家瑞利在1900年，分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式，我们分别称它们为维恩公式和瑞利公式。维恩公式在短波区是实验非常接近，在长波区则与实验偏差很大；瑞利公式在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符，而且当波长趋于0时，辐射强度竞变成无穷大，这显然是荒谬的。由于波长很小的辐射在紫外线波段，故而由理论得出的这种荒谬结果被认为是物理学理论的灾难，当时称为“紫外灾难”。

3．能量子

教师：利用已有的理论解释黑体辐射的规律，导致了荒谬的结果。必然会促使人们去发现新的理论。这就是能量子概念。

（学生阅读书本）

教师：1900年，德国物理学家普朗克提出能量量子化假说：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值的整数倍。可能是、2、3……当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小值为单位一份一份地辐射或吸收的。这个不可分割的最小能量值叫做能量子。

能量子的能量h

是电磁波的频率，h是一个常量，后人称之为普朗克常量，它的值为h6.06261034Js

能量的这种取值方法，我们说能量是量子化的，或者说能量是分立的；如果是可以任意取值的，我们就说能量是连续的。

讨论与思考：举例说明生活中哪些现象是量子化的？

（学生讨论）

学生：人的个数、钱的多少。

借助于能量子的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合的很好。

课件展示：普朗克公式与实验结果的比较。

（学生阅读课本）

教师：一种新的思想，一种新的观念，延让人们接受，也包括让最早萌生这种思想和观念的

人自己完全接受，需要时间，也需要更多的人对这种思想和观念的深入解析。

【教学评价与反思】

本节知识对学生来说学前经验较少，理解起来比较困难，但在教学过程中能够充分地利用了多媒体教学设备，用直观的图像来做说明并做好知识铺垫。另外，本节课教学环节比较紧凑，环环相扣，从生活常识引入，步步深入课题，适时引导学生阅读、思考，加深学生对所学知识的理解。