5　不确定性关系优秀完整教案

17.5 不确定性关系

●教学目标

一、知识目标

1.知道测不准关系上微观粒子运动规律. 2.了解位置和动量的测不准关系ΔxΔp≥h/4π. 3.了解能量和时间的测不准关系ΔEΔt≥h/4π. 二、能力目标

1.会借助光的衍射实验理解位置和动量的测不准关系ΔxΔp≥h/4π. 2.会借助能级的实验事实理解能量和时间的测不准关系ΔEΔt≥h/4π. 三、德育目标

1.通过讲述一些物理史的内容培养学生的学习兴趣和了解科学家为科学献身的精神，树立刻苦钻研，勤奋好学的决心. 2.了解科学理论都有其适用的范围. 3.了解自然科学发展的规律. ●教学重点

测不准关系. ●教学难点

联系实验事实了解测不准关系. ●教学用具多媒体

来源:Z§xx§k.Com]

●教学过程

一、引入新课

复习物质的波粒二象性

［教师］学习光的波粒二象性和物质波的时候，我们用概率波来描述微观粒子的运动规律，我们怎样确定微观粒子在空间的位置？

［学生］微观粒子具有波动性，我们不能确定它在空间的位置，只可以描述其在空间各点的概率。

二、新课教学

（一）观看光的衍射的彩色投影片

［投影片］光的衍射的彩色投影片及原理图。

通过演示两个衍射图样比较发现a越小b越大。

（二）引出位置和动量的测不准关系ΔxΔp≥h/4π

［阅读］阅读第一部分位置和动量的测不准关系。

［教师］b增大的原因是什么？

图21—11

［学生］光子与原来运动方向垂直的动量增大了。

［教师］这个实验的直接规律是什么？

［学生］实验时狭缝越窄，中央的亮条纹越宽，也就是光子与原来运动方向垂直的动量越大. ［教师］利用数学方法分析可以知道，如果用Δx表示位置的不确定量，以Δp表示粒子动量的不确定量，那么

ΔxΔp≥h/4π

这就是著名的不确定性关系，简称不确定关系。

（三）比较宏观运动与微观运动研究方法的不同

［阅读］阅读课文P421、2、3段内容。

［教师］在宏观世界中物质的质量大，动量大，波动性小，我们可以直接利用经典物理学的内容进行研究。

在微观物理学里，我们虽然不能确定单个粒子的运动情况，但我们可以知道大量粒子运动时的统计规律，因此我们仍然可以对宏观现象进行预言。

（四）引出能量和时间的测不准关系ΔEΔt≥h/4π

［教师］这一部分引出能量和时间的测不准关系ΔEΔt≥h/4π. （六）延伸拓展

在高三的物理课本中有物质波、不确定关系、相对论简解的内容，学过这些内容之后，学生常会对前面用经典理论处理的一些问题产生疑问；这些问题用经典理论方法处理是否合适，会不会产生相当大的误差.在教学中我举下例来说明。

来源学科网ZXXK]-1XX1、一颗质量为10g 的子弹，具有200m·s的速率，若其动量的不确定范围为动量的

K]

解:

子弹的动量0. 01%(这在宏观范围是十分精确的了)，则该子弹位置的不确定量范围为多大?

pmv0.01200kgms12.0kgms1

动量的不确定范围

p0.01%p1.01042kgms12.0104kgms1由不确定关系式，得子弹位置的不确定范围

h6.631034

xm2.61031m44p43.142.010

我们知道，原子核的数量级为10m，所以，子弹位置的不确定范围是微不足道的。可见子弹的动量和位置都能精确地确定，不确定关系对宏观物体来说没有实际意义。

2、一电子具有200 m/s的速率，动量的不确定范围为动量的0. 01%(这已经足够精确了)，则该电子的位置不确定范围有多大?

解

: 电子的动量为

-15pmv9.11031200kgms11.81028kgms1动量的不确定范围

p0.01%p1.01041.81.028kgms1 1.81.032kgms1

由不确定关系式，得电子位置的不确定范围

h6.631034m2.9103m

x324p43.141.810我们知道原子大小的数量级为10m，电子则更小。在这种情况下，电子位置的不-10确定范围比原子的大小还要大几亿倍，可见企图精确地确定电子的位置和动量已是没有实际意义。

三、小结

这一节我们学习了

1.位置和动量的测不准关系ΔxΔp≥h/4π，利用光的衍射实验分析了这个理论。

2.能量和时间的测不准关系ΔEΔt≥h/4π，利用原子光谱进行了验证。

四、布置作业

课后练习五①②

五、板书设计

来源学#科#网