3　粒子的波动性特级教师教学实录

《粒子的波动性》教学设计

【教学目标】

1．知识与技能

（1）知道光、实物粒子具有波粒二象性；

（2）知道德布罗意假设的内容，公式表达；

（3）了解德布罗意波的验证过程。

2．过程与方法

（1）沿着物理学家的研究过程展开教学，尽量再现物理学家的思想和研究方法。

（2）通过“小练习”对比，进而理解宏观物体的波动性不明显，并找到验证物质波的方法。

3．情感态度与价值观

（1）感受人类对光认识的美好、曲折过程，欣赏物理学的对称美，体会蕴含的哲学思想。

（2）从科学家的工作中感悟科学探究：如何向固有观念挑战，提出大胆猜想和假说，如何寻找有效的方法加以验证。

（3）培养学生的科学文化素质──科学方法、科学意识、科学精神。

【教学重点

】

实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系。 1

【教学难点

】

实物粒子波动性的理解。 【教学方法

】

学生阅读－讨论交流－教师讲解－归纳总结

。

【教学用具】 课件：PPT演示文稿，多媒体教学设备。

【课时安排

】

1课时 【教学过程

】

一、

引入新课 通过PPT展示四个问题，引起学生思考，由此导入本节粒子的波动性

1.有记者曾问英国物理学家、诺贝尔获奖者布拉格教授：光是波还是粒子？

2.布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它是一个波，星期二、四、六它是一个粒子，星期天物理学家休息。”

3.如果你是布拉格教授，将如何机智地回答？

4.那么光的本性到底是什么？

二、新课教学

（一）光的波粒二象性

（阅读教材P37页第一至三段并完成学案相应内容，时间3分钟）

自学提纲：（见学案）

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学生：自学

教师：巡回指导，提问检测自学效果

学生：回答学案相应问题

教师：通过PPT展示光学发展史，让学生了解发展过程

教师设疑：我们已知道光的波粒二象性的内容，那么应该如何理解它呢？请同学们观察光子的双缝干涉图样，并完成思考与讨论。

思考与讨论：

从图样可知单个或少量光子表现什么特性，大量光子表现什么特性？ 学生：分小组讨论，

教师：巡回指导，提问检测

学生：个别或少量光子易显示出光的粒子性；大量光子显示出波动性。

点拨归纳：光的波粒二象性的理解

个别或少量光子易显示出光的粒子性，大量光子显示出波动性；波动性、粒子性都是光的本身属性,不可分离。

【例题】

1.一束波长为0.2nm的X射线在真空中传播.（光在真空中传播速度c =3.0×108m/s)

a.该X射线光子具有多少能量？ b.计算这束X射线光子的动量。

c.为什么X射线呈现极小的粒子性？

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2.一个电子被75V的电压加速后,（电子质量为9.11×10-31kg）

a.该电子具有多少能量？具有多大的速度？

b.它的动量多大？

3.如速度v=5.0102m/s飞行的子弹，质量为m=10-2kg，对应的德布罗意波长为多少？

【跟踪练习】

1．下列现象说明光具

有波粒二象性的是（ ）

A．光的偏振和干涉 B．光的衍射和干涉

C．光的干涉和光电效应 D．光的衍射和康普顿效应

（二）实物粒子的波动性

教师设疑：谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子的？带着这一问题阅读教材，并完成学案相应内容，时间3分钟。

自学提纲：（见学案）

学生：自学。

教师：巡回指导，提问检测自学效果。

学生：回答学案相应内容。

教师：类比的方法是研究问题的基本方法，希望大家在以后的学习 中应用。

总结：德布罗意的总结──承上启下。

德布罗意假设──实物粒子也具有波动性；每个运动的粒子都与一

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个对应的波相联系。

德布罗意波──与实物粒子相联系的波，也叫物质波。

强调：任何物体，小到电子大到太阳都是实物粒子。

德布罗意波的频率公式，

德布罗意波的波长公式

学生：朗读小结内容1分钟，达到熟背，并说出各个字母的物理意义。

【跟踪练习】（请一位同学到黑板演板）

2．一质量为0．01 kg，速度为300 m/s的子弹，则它的德布罗意波长为多大？

思考与讨论：

通过上题的计算，说一说为什么我们没有观察到宏观物体的波动性？

学生回答：宏观物体的德布罗意波长非常小，远远小于障碍物的尺寸。

（三）、物质波的实验验证

教师设疑：德布罗意的假设又是如何被验证的呢？请同学们阅读教 材P38页第五至九段内容并完成学案相应内容，时间4分钟。

自学提纲：（见学案）

教师：巡回指导，提问检测

学生：回答。

教师：戴维孙和汤姆孙的实验证明了德布罗意波的存在，从而使德 布罗意获得了1929年的诺贝尔物理学奖，他们为此也获得了19375

年的诺贝尔物理学奖。相信大家在不久的将来也会达到这种程度。

【课程小结】

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。

【布置作业】

教材P40页问题与练习第1、3题

课后阅读：教材P39页《科学漫步──显微镜的分辨本领》

【板书设计】

§17．3 粒子的波动性

1.光的波粒二象性

光的本性──具有波粒二象性

2.光学发展史 波粒二象性的理解：二者不可分离

3．物质波的实验验证

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