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2019-2020年高中物理 《實物是粒子還是波》教案 滬科版選修3-5 【教學目標】 【知識與技能】 （1）知道實物粒子和光子一樣具有波粒二象性； （2）了解德布羅意波長和粒子動量關系； （3）了解電子衍射與物質波及量子力學； （4）了解不確定關系的概念和相關計算； 【過程與方法】 （1）了解物理真知形成的歷史過程； （2）了解物理學研究的基礎是實驗事實以及實驗對于物理研究的重要性； （3）知道某一物質在不同環(huán)境下所表現(xiàn)的不同規(guī)律特性。 【情感、態(tài)度與價值觀】 （1）使學生了解科學真知的得到并非一蹴而就，需要經過一個較長的歷史發(fā)展過程，人類的認識不斷得到糾正、修正或完善； （2）了解電子衍射實驗，體驗科學假設對實踐的指導意義； （3）體驗和理解量子力學是新的物理模型與數(shù)學的結合的產物。 【教學重點】 實物粒子和光子一樣具有波粒二象性，德布羅意波長和粒子動量關系。 【教學難點】 對實物粒子的波動性的理解。 【教學方法】 學生閱讀－討論交流－教師講解 【教學過程】 引入新課 光的波粒二象性理論告訴我們：光是電磁波，同時又是光子。 這表明場與實物并非涇渭分明。 法國物理學家德布羅意從相反的思路思考，在1923年為自己提出了這樣的課題：電子、質子、中子，甚至原子等實物粒子是否也具有波動性呢？他進行了大膽的聯(lián)想和推測。 德布羅意波 1、學生閱讀教材P.40 了解德布羅意當時是怎樣思考的，了解德布羅意提出的新觀點； 指導學生明確德布羅意提出的假設的內容，建立德布羅意波的概念，了解德布羅意波長和粒子動量關系。 2、隨堂練習與思考 教材P.41案例： 先指導學生思考與解答，然后看書閱讀例題解答。 3、德布羅意波的波長特點以及德布羅意的預言 通過案例分析可以看出，電子的德布羅意波長數(shù)量級在10-10m。要觀察到電子的衍射現(xiàn)象，目前實驗室中普通的狹縫的寬度（10-4m）還是太寬了，因此用這樣的狹縫去觀察電子的衍射現(xiàn)象，我們無法看到電子的明顯的衍射現(xiàn)象。 如果要觀測到足球的波動性，那么所有狹縫寬度的數(shù)量級應該小到10-23m，這顯然我們無能為力，甚至覺得有些荒謬。 但微觀粒子的質量和動量都很小，其德布羅意波長要比足球長得多。 所以德布羅意在1923年就預言：電子束從很小的孔穿過能夠呈現(xiàn)出衍射現(xiàn)象。 實驗事故導致的重大發(fā)現(xiàn) 指導學生閱讀教材：P.42 1、美國物理學家戴維孫1925年研究電子散射時的發(fā)現(xiàn)； 2、英國物理學家湯姆生1927年完成了電子的衍射實驗，并且根據衍射測出的波長與德布羅意波理論計算的波長相吻合。 他們的實驗令人信服的證明了德布羅意理論，他們分享了1937年的諾貝爾物理學獎。 物質波，又一種概率波 指導學生閱讀理解 1、物質波與光波一樣，也是概率波。 2、圖片：電子衍射圖樣、中子衍射圖樣。 3、德布羅意波的統(tǒng)計解釋： 1926年，德國物理學玻恩 （Born ， 1882--1972） 提出了概率波，認為個別微觀粒子在何處出現(xiàn)有一定的偶然性，但是大量粒子在空間何處出現(xiàn)的空間分布卻服從一定的統(tǒng)計規(guī)律?！傲良y”處是電子出現(xiàn)概率大的地方，“暗紋”處是電子出現(xiàn)概率小的地方。 4、量子力學在這一時期應運而生： 了解薛定諤和海森伯提出的波動力學和矩陣力學。 不確定關系 指導學生閱讀教材：P.43 1、 了解測不準關系的含義； n n 它表明：對粒子的位置和動量進行測量時，精確度存在一個基本極限。不可能同時準確地粒子的位置和動量。 2、 了解經典力學中的“軌道”與量子力學中的“電子云” 【課后作業(yè)】 1、 閱讀：教材資源 《“滿紙荒唐言”的機遇》 《原子請你排好隊》 2、 思考、討論與練習：