鲁科版选修35 实物粒子的波粒二象性 “基本粒子”与恒星演化 课件（30张）.ppt

高中物理 选修3 5 鲁科版 第5章波与粒子第3节实物粒子的波粒二象性第4节 基本粒子 与恒星演化 目标定位 1 知道实物粒子具有波动性 会计算物质波的波长 知道电子云 初步了解不确定性关系 2 初步了解粒子物理学的基础知识 3 初步了解恒星的演化 4 了解人类认识世界的发展性 体会人类对世界的探究是不断深入的 预习导学 运动 物质波 e h 普朗克常量 粒子性 波动性 二 德布罗意假说的实验探索1 实验探究思路干涉 衍射是波特有的现象 如果实物粒子具有波动性 则在一定条件下 也应该能发生干涉和衍射现象 2 实验验证 1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了的实验 得到了电子的 证实了电子的波动性 预习导学 电子束衍射 衍射图样 预习导学 预习导学 位置 动量 预习导学 四 电子云为了形象描述电子的分布情况 人们在原子核周围画一些疏密不同的点 若某一空间范围内电子出现的概率大 则这里的点就 若某一空间的范围内电子出现的概率小 则这里的点就 这种用点的表示的电子出现的分布 称为电子云 预习导学 密集 稀疏 疏密 概率 五 基本粒子 初步1 19世纪末 人们认为光子 质子和是组成物质的不可再分的 并把它们叫做 基本粒子 从20世纪起科学家陆续发现了400多种同种类的粒子 它们不是由质子 中子 电子组成的 科学家们进一步发现质子 中子等本身也是 它们也有自己的 2 自然界中存在四种相互作用 预习导学 电子 中子 最基本的粒子 复合粒子 复杂结构 引力相互作用 引力 电磁 相互作用 电磁力 强相互作用 强力 弱相互作用 弱力 3 基本粒子 家族 按粒子参与相互作用的性质来分 可将其分为 和 强子是有内部结构的 它由更基本的成分 组成 4 基本粒子 的探测 加速器和探测器是研究粒子物理的主要工具 探测器分两大类 一类是 一类是 预习导学 媒介子 轻子 强子 夸克 计数器 径迹探测器 六 恒星的演化1 恒星的形成 大爆炸后 在万有引力作用下形成 进一步凝聚使得引力势能转变为 温度升高 直到发光 于是诞生了 2 恒星演变 核聚变反应 层级递进地在恒星内发生 直到不再发生时 恒星的达到极大 3 恒星归宿 恒星最后的归宿有三种 它们是 预习导学 星云团 内能 恒星 各种热核反应 中心密度 白矮星 中子星 黑洞 七 极大与极小的奇遇1 宇宙大爆炸至今 经历了至少年 这是一个漫长的历程 大宇宙的与微小的紧密地联系在一起了 2 在大爆炸之后逐渐形成了夸克 轻子和胶子等粒子 随后经过时期 时期 时期 继续冷却 质子 电子 原子等与光子分离组成恒星和星系 预习导学 150亿 基本粒子 强子 核合成 演化 轻子 课堂讲义 课堂讲义 3 德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广 使之包括了所有的物质粒子 即光子与实物粒子都具有粒子性 又都具有波动性 与光子对应的波是电磁波 与实物粒子对应的波是物质波 课堂讲义 例1 下列关于德布罗意波的认识 正确的解释是 a 任何一个物体都有一种波和它对应 这就是物质波b x光的衍射证实了物质波的假设是正确的c 电子的衍射证实了物质波的假设是正确的d 宏观物体运动时 看不到它的衍射或干涉现象 所以宏观物体不具有波动性答案c 课堂讲义 解析运动的物体才具有波动性 a项错 宏观物体由于动量太大 德布罗意波长太小 所以看不到它的干涉 衍射现象 但仍具有波动性 d项错 x光是波长极短的电磁波 是光子 它的衍射不能证实物质波的存在 b项错 只有c项正确 课堂讲义 例2 如果一个中子和一个质量为10g的子弹都以103m s的速度运动 则它们的德布罗意波的波长分别是多大 中子的质量为1 67 10 27kg 普朗克常量为6 63 10 34j s 答案4 0 10 10m6 63 10 35m 课堂讲义 课堂讲义 课堂讲义 2 不确定性关系表明微观粒子的位置坐标测得越准确 即 x越小 则动量就越不准确 即 p越大 微观粒子的动量测得越准确 即 p越小 则位置坐标就越不准确 即 x越大 注意不确定性关系不是说微观粒子的坐标测不准 也不是说微观粒子的动量测不准 更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准 而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准 课堂讲义 课堂讲义 例3 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范围为多大 答案大于或等于2 6 10 31m 课堂讲义 课堂讲义 借题发挥我们知道 原子核的数量级为10 15m 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 不确定性关系对宏观物体来说没有实际意义 课堂讲义 针对训练1在单缝衍射实验中 若单缝宽度是1 0 10 9m 那么光子经过单缝发生衍射 动量不确定量是多少 答案 p 5 3 10 26kg m s 课堂讲义 三 基本粒子 初步认识1 基本粒子 间的相互作用自然界中存在四种相互作用 如下表所示 课堂讲义 2 粒子的分类按照粒子与各种相互作