1　能量量子化名师教学设计1

《17．1

能量量子化》教学设计

姚晓贞

广东省汕头潮阳西凤中学

一、三维目标：

（一）知识与技能

1．了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射

2．了解黑体辐射的实验规律，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

（二）过程与方法

了解微观世界中的量子化现象。比较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。

（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，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

二、教学重点

黑体辐射的实验规律；能量子的概念

三、教学难点

理解能量量子化假说

四、教学方法

教师启发、引导，学生自学、讨论、交流。

五、教学用具：

多媒体辅助教学设备

六、课时安排

1 课时

教学设计

（一）引入新课

教师：复习初中学过的相关内容（见课件），理解波动性和粒子性的概念。

麦克斯韦提出，光的本质是一种电磁波，具有干涉、衍射现象，我们说光具有波动性。

七色光：红橙黄绿青蓝紫

电子是一个个的，我们就说电子具有粒子性。

在之前，人们以为光只有波动性，实物粒子只有粒子性，直到“黑体辐射”规律的发现，才掀开了波粒二象性的第一幕。

（二）进行新课

1．黑体与黑体辐射

思考与讨论：

当你坐在火炉旁时有什么感觉？为什么会有这种感觉？（引出热辐射）

教师：指导学生阅读教材相应内容（4分钟）并完成以下内容。

自学提纲：

1、热辐射：周围的一切物体都在辐射

，这种辐射与物体的

有关，所以叫做热辐射。

一般材料的物体，辐射的电磁波除与 有关，还与 的种类及 状况有关。2、黑体：

（1）某种物体能够 吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是 ，简称 。

（2）黑体辐射的实验规律

随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有 ；

另一方面，辐射强度的极大值向 的方向移动

详析：

1、热辐射现象

一切物体都在辐射各种波长的电磁波，所辐射电磁波的特征与温度有关，称为热辐射。

辐射强度按波长的分布情况随物体的温度有所不同，这是热辐射的一个特性

例如：铁块

温度↑

从看不出发光到暗红到橙色到黄白色

一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，

还与材料种类及表面状况有关

2、黑体

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。

课件展示黑体模型。

不透明的材料制成带小孔的的空腔，此小孔可近似看作黑体。如图所示。

强调：黑体看上去不一定是黑的，一些发光物体（太阳、白炽灯灯丝）也是黑体。

黑体辐射的实验规律

教师：因为黑体辐射电磁波的情况只与温度有关，所以研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。因此物理学家们专门研究它的实验规律。

规律可总结为以下两句话：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；

黑体模型

另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

为了解释黑体辐射的实验规律，物理学家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，其中，德国维恩于1896年提出了维恩公式，在短波区与实验接近，在长波区与实验偏离较大；英国瑞利于1900年提出了瑞利公式，在长波区与实验接近，在短波区与实验严重不符，得出了非常荒谬的结论，当时被称为“紫外灾难”。

课件展示：瑞利-琼斯线、维恩线。

2．能量子（普朗克）

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。因此当时德国普朗克说：“微观世界的某些规律，在我们宏观世界看来可能非常奇怪”。于是，他试着提出自己的理论：能量子假说。

请同学们阅读教材，回答以下内容。

自学提纲：

1、定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射和吸收某个最小能量值的

。即：能的辐射或者吸收只能是

。这个不可再分的最小值ε叫做

。

2、能量大小：ε=hν，其中ν是电磁波的频率，h称为 常量。h= 。

3、能量的量子化：在微观世界中能量是

的，或者说微观粒子的能量是

的，这种现象叫能量的量子化。

T=1646k

实验

M0(,T)瑞利-琼斯维恩线

详析：

问：什么叫量子化？以前学过的哪个概念是量子化的？

教师引导：

所谓量子化，就是不连续的意思。比如，人的个数是1、2、3个等等，不可能出现1.1或1.2个人，即数值变化是不连续的。但是物体重力大小可以是任何连续的数值，就不是量子化的了。以前学过的电荷量，它也只能取不连续的数值，我们也说它是量子化的。

能量子假说：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，即：1ε, 2ε, 3ε, ... nε. n为正整数，称为量子数。

当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的。这个不可再分的能量值ε叫能量子。 ε=h ；

h=6.62610J·S ----普朗克常数。

普朗克利用他的能量子假说成功解释了黑体辐射的实验规律。

-34

但是，普朗克又为这种与经典物理格格不入的观念深感不安，只是在经过十多年的努力证明任何复归于经典物理的企图都以失败而告终之后，他才坚定地相信h的引入确实反映了新理论的本质。

341918年普朗克荣获了诺贝尔物理学奖。他的墓碑上只刻着他的姓名和

h6.62610JS（三）课堂小结

让学生概括总结本节的内容。

（四）布置作业：全优课堂

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