21.4 物质波.doc

北京英才苑网站 版权所有盗版必究普通高中教科书第三册（必修加选修）人教版 第二十一章 量子论初步214 物质波一、教学目标1知识目标：（1）知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性.（2）知道德布罗意波长和粒子动量的关系.（3）了解牛顿力学的局限性.2能力目标：（1）能够理解实物粒子和光子的波粒二象性之间的区别联系.（2）学会利用公式=h/p简单地计算物质的德布罗意波长.（3）能够结合物质波的概念理解玻尔的轨道假设的局限性、牛顿力学在微观世界的局限性.3德育目标：（1）了解在揭示物质波的过程中体现的“亦此亦彼”的认识论.了解这种先进的认识论可以有意识地抛弃落后的“非此即彼”的认识论，从而建立科学的认识观.（2）在物质波理论的学习中，进一步强化有关科学研究的一些基本方法“实验理论假设进一步实验修正理论或提出新的假设”.（3）了解人类的认识都是有一定时期局限性的，没有在一切条件下都适用的真理，人类对真理的认识是在不断发展中完善的.二、教学重点实物粒子和光子一样具有波粒二象性，利用公式=h/p进行简单计算.三、教学难点物质波的概念、通过物质波的概念认识“轨迹”描述的局限，进一步了解牛顿力学的局限性.四、教学方法本节讲述的是微观粒子二象性，利用已学习的关于光的波粒二象性的知识并与之相联系、区别可以加深对物质波的理解.在教学中不能局限于对物质波本身的教学，要帮助学生培养用概率描述粒子运动等新的观念，最后还要帮助学生了解科学的认识论观点，认识事物的正确观点是“亦此亦彼”的观点，而非“非此即彼”的绝对认识论.对于物质波，学生在生活中没有直接的感性经验.在教学中，要在计算后比较有关的波长的数量级增强了解；要多利用直观教具，如：球形电子云模型、纺锤形电子云模型以及有关电子云动画描述的教学录像.有了直观教具和这些形象的描述学习会更加轻松.五、教学用具球形电子云模型、纺锤形电子云模型、电子云的有关教学录像.六、课时安排1 课时七、教学过程（一）引入新课1复习光的波粒二象性（光是一种概率波）；教师请问根据光的波粒二象性怎样描述光子在空间的位置？学生光是一种概率波.光在空间的位置由不同位置出现概率的规律来描述.2回顾光的波粒二象性的认识过程：教师我们最早知道著名物理学家牛顿支持微粒说.微粒说可以解释光的一些现象.微粒说对有些光学现象的解释感到困难.惠更斯提出了波动说.19世纪，通过光的干涉、衍射实验和光电效应的发现，最后统一到光既具有波动性，又具有粒子性，即光的波粒二象性.在惠更斯与牛顿的争论中由于他们认识的局限性，认为光子的粒子性和波动性绝对不能统一起来，是相互排斥的.在结论上这是一种错误的绝对的认识论，由光的波粒二象性的发展过程我们可以得出正确的结论就是“亦此亦彼”的观点.3由光子的波粒二象性，提出微观粒子的波粒二象性的假设教师利用这种认识论我们来看看作为实物的电子，人们常常能够了解它的粒子性，那它是否也像光子一样具有波粒二象性呢？学生利用这种认识论我们是可以大胆地假设它也有波粒二象性.教师好，那大家带着这个问题阅读课文并回答下列问题.（二）进行新课1阅读课文（8分钟10分钟）2提出问题（投影片）A物理学中物质分为哪两类？学生物理学中物质分为电子、质子等实物和电场、磁场等场类的两大类.B什么是物质波？为什么又叫德布罗意波？只有微观微粒有德布罗意波吗？学生法国物理学家德布罗意认为运动的物质也有波动性，运动的物质对应的波就叫物质波.由于这一理论是德布罗意提出的，因此也叫德布罗意波.所有的物质都有德布罗意波，只是动量越大其波长越短，波动性越弱，粒子性越强.C物质的德布罗意波长如何计算？（练习）学生可利用公式=h/p(p是运动物体的动量，h是普朗克常量）投影练习：例1某电视显像管中电子的运动速度是4.0107 m/s，质量为10 g的一颗子弹的运动速度是200 m/s.分别计算它们的德布罗意波长.解电子和子弹的动量分别是p1=m1v1和p2=m2v2.因此它们的德布罗意波长1和2分别是1=h/p1=h/m1v1=6.6310-34/(9.110-314.0107) m=1.810-11 m2=h/p2=h/m2v2=6.6310-34/(91010-2200) m=3.610-34 mD一般情况下电子的德布罗意波长的数量级是多少？子弹的德布罗意波长的数量级是多少？它们还和什么因素有关？学生电子的德布罗意波长的数量级是10-11 m;子弹的德布罗意波长的数量级是10-34 m.他们还与电子或子弹的运动速度有关，速度越大波长越小，波动性越弱，粒子性越强.E什么实验验证了德布罗意的这个假设?学生电子束的衍射实验很好地验证了德布罗意的这个假设.F电子的衍射图样能用牛顿力学解释吗？学生不能，按照牛顿力学的惯性定律，质点如果不受力的作用，它将做匀速直线运动，不可能发生衍射现象.G光波和物质波都是概率波.电子在原子中是怎样运动的？学生对于电子在原子中的位置和速度不能确定，因此“轨道”这样的说法是没有意义的.我们只知道电子在原子核附近各点出现的概率的大小.演示播放电子云的动画录像.H比较两个模型，讨论哪个状态的原子能量高？（球形和纺锤形的电子云模型）学生纺锤形电子云对应的原子的能量高.（三）延伸拓展阅读课后的显微镜的分辨本领（四）小结本节学习了1实物粒子和光子一样具有波粒二象性.2德布罗意波长和粒子动量的关系；通过公式=h/p计算德布罗意波长.3牛顿力学的局限性.4描述电子的运动使用的电子云的概