高中物理 《实物是粒子还是波》教案 沪科版选修3-5VIP专享VIP免费

实物是粒子还是波【教学目标】【知识与技能】（1）知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性；（2）了解德布罗意波长和粒子动量关系；（3）了解电子衍射与物质波及量子力学；（4）了解不确定关系的概念和相关计算；【过程与方法】（1）了解物理真知形成的历史过程；（2）了解物理学研究的基础是实验事实以及实验对于物理研究的重要性；（3）知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。【情感、态度与价值观】（1）使学生了解科学真知的得到并非一蹴而就，需要经过一个较长的历史发展过程，人类的认识不断得到纠正、修正或完善；（2）了解电子衍射实验，体验科学假设对实践的指导意义；（3）体验和理解量子力学是新的物理模型与数学的结合的产物。【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。【教学难点】对实物粒子的波动性的理解。【教学方法】学生阅读－讨论交流－教师讲解【教学过程】引入新课光的波粒二象性理论告诉我们：光是电磁波，同时又是光子。这表明场与实物并非泾渭分明。法国物理学家德布罗意从相反的思路思考，在1923年为自己提出了这样的课题：电子、质子、中子，甚至原子等实物粒子是否也具有波动性呢？他进行了大胆的联想和推测。德布罗意波1、学生阅读教材P.40了解德布罗意当时是怎样思考的，了解德布罗意提出的新观点；指导学生明确德布罗意提出的假设的内容，建立德布罗意波的概念，了解德布罗意波长和粒子动量关系。2、随堂练习与思考教材P.41案例：先指导学生思考与解答，然后看书阅读例题解答。3、德布罗意波的波长特点以及德布罗意的预言通过案例分析可以看出，电子的德布罗意波长数量级在10-10m。要观察到电子的衍射现象，目前实验室中普通的狭缝的宽度（10-4m）还是太宽了，因此用这样的狭缝去观察电子的衍射现象，我们无法看到电子的明显的衍射现象。如果要观测到足球的波动性，那么所有狭缝宽度的数量级应该小到10-23m，这显然我们无能为力，甚至觉得有些荒谬。但微观粒子的质量和动量都很小，其德布罗意波长要比足球长得多。所以德布罗意在1923年就预言：电子束从很小的孔穿过能够呈现出衍射现象。实验事故导致的重大发现指导学生阅读教材：P.421、美国物理学家戴维孙1925年研究电子散射时的发现；2、英国物理学家汤姆生1927年完成了电子的衍射实验，并且根据衍射测出的波长与德布罗意波理论计算的波长相吻合。他们的实验令人信服的证明了德布罗意理论，他们分享了1937年的诺贝尔物理学奖。物质波，又一种概率波指导学生阅读理解1、物质波与光波一样，也是概率波。2、图片：电子衍射图样、中子衍射图样。3、德布罗意波的统计解释：1926年，德国物理学玻恩（Born，1882--1972）提出了概率波，认为个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性，但是大量粒子在空间何处出现的空间分布却服从一定的统计规律。“亮纹”处是电子出现概率大的地方，“暗纹”处是电子出现概率小的地方。4、量子力学在这一时期应运而生：了解薛定谔和海森伯提出的波动力学和矩阵力学。不确定关系指导学生阅读教材：P.431、了解测不准关系的含义；它表明：对粒子的位置和动量进行测量时，精确度存在一个基本极限。不可能同时准确地粒子的位置和动量。2、了解经典力学中的“轨道”与量子力学中的“电子云”【课后作业】1、阅读：教材资源《“满纸荒唐言”的机遇》《原子请你排好队》2、思考、讨论与练习：