4　概率波教学设计思路

17.4 概

率

波

一、教学目标：

（一）知识与技能

1、复习波动说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题。

2、复习微粒说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题。

3、了解事物的连续性与分立性是相对的，了解光既有波动性，又有粒子性。

4、了解光是一种概率波。

（二）过程与方法

1、领悟什么是概率波。

2、了解物理学中物理模型的特点初步掌握科学抽象这种研究方法。

3、通过数形结合的学习，认识数学工具在物理科学中的作用。

（三）情感态度与价值观

培养学生对问题的分析和解决能力，初步建立光与实物粒子的波粒二象性以及用概率描述粒子运动的观念。

教学重点：

对概率波的理解。

教学难点：

对概率波的理解。

教学方法：

讲述法、探究法、讨论法

教学用具：

多媒体教学设备。

课时安排： 1 课时

二、教学过程

（一）复习旧知，引入新课

1.提问：回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？

光的干涉、衍射现象说明光是电磁波，光的偏振现象进一步说明光是横波，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。

正当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候，又发现了用波动说无法解释的新现象——光电效应现象和康普顿效应，进一步证实了光的粒子性。

我们所学的大量事实说明，光的本质（性）的正确认识是：光是一种波，同时

也是一种粒子，光具有波粒二象性，在不同条件下表现出不同特性。

2.提问：谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子？只是因为他大胆吗？

法国科学家德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的成功，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子。他回答了同样作为物质的实物粒子(如电子、原子、分子等)是否也具有波动性呢？答案是肯定的。

他预言实物粒子也具有波动性，这种波称之为德布罗意波，也叫物质波。

教师：讲述电子衍射实验：1927年，两位美国物理学家使电子束投射到镍的晶体上，得到了电子束的衍射图案．从而证实了德布罗意的假设，除了电子以外，后来还陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性。这使我们了解对知识理论的推广和假设并不是一味

的凭空猜想，而是有一定的理论或事实基础。

物质波的存在使人们最终终于认识到，实物粒子也与与光一样具有波粒二象性。即：一切物质都具有波粒二象性。

（二）新课教学

学生阅读课本：p40 第一自然段（PPT图片）

老师讲述：在经典的物理学中，波和粒子是两种不同的研究对象，具有非常不同的表现。那么对于光和电子、质子等粒子，这两种互不相容的属性怎么“集于一身”呢？在微观世界中，如何把波的图象与粒子的图象统一起来呢？

为了了解光和德布罗意波到底是什么波，人们从博得干涉现象入手。

（1）简介光的干涉现象：

1801年，英国物理学家托马斯·杨(1773—1829)在实验室里成功地观察到了光的干涉：两列或几列光波在空间相遇时相互叠加，在某些区域始终加强，在另一些区域则始终削弱，形成稳定的强弱分布的现象，证实了光具有波动性。光的干涉现象是光的波动性的最直接、最有力的实验证据。

（2）光强

光的强度指单位时间内到达单位面积的光的能量。

也就是明条纹处到达的光子数多，暗条纹处到达的光子数少。

（3）对光的干涉的分析：

课件演示：

图片1：用很弱的光做双缝干涉，暴光时间短，可看到胶片上出现一些无规则分布的点子。

图片2：暴光时间足够长，有大量光子通过狭缝，底片上出现了规则的干涉条纹。

问题：是否可以认为光子之间的相互作用使它表现出波动性？

学生活动：认真观察课件图片，对观察到的现象做一些个别的讨论和交流。

学生活动：学生持有不同的观点，有的认为是光子之间的相互作用使它表现出波动性，有的则认为不是光子之间的相互作用使它表现出波动性，各执己见。

教师讲述：

说明1：如果狭缝只能让一个光子通过，得到的照片和上面相同，把一个缝挡住，光屏上不再出现干涉条纹，说明光的波动性不是光子之间相互作用引起的，是光子本身的一种属性。

说明2：实验1中光表现出粒子性，也看到光子的运动与宏观现象中质点的运动不同，没有一定的轨道。单个光子通过双缝后的落点无法预测。

说明3：实验2中光的波动性是大量光子表现出来的现象，在干涉条纹中，那些光波强的地方是光子到达机会多的地方或是到达几率大的地方，光波弱的地方是光子到达机会少的地方。光的波动性可看做是大量光子运动的规律。

大量光子行为显示波动性；个别光子行为显示粒子性。

光的波长越长，波动性越强；光的波长越短，粒子性越强。

光既具有波动性，又具有粒子性，既不可把光看成宏观观念中的波，也不可把光看成宏观观念中的粒子

（4）电子的干涉图样的分析：

电子的波动性是大量电子表现出来的现象，在干涉条纹中，那些条纹明显的地方是电子到达机会多的地方或是到达几率大的地方，条纹暗的地方是电子到达机会少的地方。电子的波动性可看做是大量电子运动的规律。

可见，电子等实物粒子对应的物质波也具有波粒二象性，物质波也是概率波。

（5）概率波：单个粒子的位置是不确定的，具有偶然性，但大量的粒子的运动具

有规律性，遵守统计规律，概率波將波动性和粒子性完美结合在一起。

课堂小结：

1.光既具有波动性，又具有粒子性。既不可把光看成宏观观念中的波，也不可把光看成宏观观念中的粒子。

2.光波和物质波都具有波粒二象性，都是概率波。三、投影例题：（PPT）

1.自主判断：6小题

2.多选题：2道

四、课堂练习：练习册：p22 1、2、3、4 五、布置作业：课时限时检测九 1-4、6、78、9 六、课后反思：

本节课主要了解概率波的概念。比较抽象，我为了取得好的效果，本节课主要有以下几个特点：

1、充分利用多种教学素材（课件，图片等），创设生动的教学情景，使学生很快进入学习状态

2、贯彻《课程标准》“从生活走向物理，从物理走向社会”的理念，选择典型例子，密切联系学生已经有的直接经验，变抽象为生动，有效的减低学习的难度。

3、采用环环相扣，层层深入的教学模式，把问题在情景中提出，给学生思考的空间和时间，使学生自主的对问题深入了解，全面认识，从而体会出基本的物理思考方法。

4.不足：讨论再多点。