《不确定性关系》导学案(教师版)

1、高二物理 XX3-5-17-06完成更正等级等级编写人：刘玉平审核人：商一物理组编写时间：2017-S-12班级： 组别： 组名： 昱名： 第十七章第5节不确定性关系导学案【学习目标】1、了解不确；4关系的内容，感受微观世界的特异性。2、了解物理模型在物理学发展中的重要作用及苴局限性，体会人类对自然界不断深入地探究。 【学法指导】探究法、分折法、归纳法。【知识链接】1、光电效应：2、康普顿效应。【学习过程】【问题】当光穿过一般的缝隙时，会沿着直线传播它在屏上的落点在缝的投影之内。但如果缝 的宽度足够小，会出现衍射现象，光的落点会超出缝的投影范1（如图所示），由于其他微观粒子 也具有波动性，因此

2、穿过狭缝时也会有同样的现象。阅读教材中“不确楚性关系”部分的内容， 回答下列问题。（1）根摇牛顿运动是律，质点在什么条件下才会改变运动方向？当粒子穿过狭缝产生衍射现象 时，粒子的运动还遵守牛顿运动企律吗？（2）图中描述了屏上光的强度的分布情况屏上各点光的强弱反映了什么？（3）为什么说粒子穿过狭缝时位置的不确崔性减小了，而动量的不确世性增加了？知识点一.不确定性关系K单缝衍射现象中，粒子在掛板左侧的位置是完全不确世的，即通过挡板前粒子的位置具有丕 确定性2、单缝衍射现象中.粒子通过狭缝后，在垂直原来运动方向的动量是不确;的，即通过挡板后 粒子的动量具有不确定性.3、微观粒子运动的位置不确定量Ax

3、和动疑（与运动方向垂宜的动量分量）的不确崔量Ap的 关系式为AxApM碁，其中h是普朗克常量.4、不确左性关系告诉我们，如果要更准确地确宦粒子的位置（即Ax更小），那么动S的测量一 迄会更不准确（即Ap更大），也就是说，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量,也不可能用“轨迹”来描述粒子的运动。我们不可能准确地知逍单个粒子的运动情况，但是可以准确地知逍 大量微观粒子的运动时概率波的统il规律。知识点二、物理模型与物理现象1、在经典物理学中，对于宏观对象，人们建立了粒子模型和波动模型等，由于它们与我们的宜接经验是一致的,因而很容易理解。2、对于微观世界的属性，人类缺少直接感知，科学家们也设想一些模

4、型，以日常经验来衡量，这些模型非常古怪.但只要它与实验结果一致,它就能够在一定的范围内正确地代表研究对象。知识点三、精析精练【例1】（多选）关于光通过单缝所发生的现象，用位置和动呈的不确楚关系的观点加以解释，下 列说法正确的是（）A. 单缝较宽，光是沿直线传播的，这是因为单缝较宽，位置不确zkis As大，动量不确是量A pm,可以忽略B. 当能发生衍射现象时，动量不确定量Ap就不能忽略C. 单缝越窄，中央亮条纹越宽，是因为位置不确泄量越小，动量不确楚量越大的缘故D. 以上解释都不对解析：单缝越宽，光子经过单缝发生衍射时位置不确定量Ax越大，根据不确定关系可知，光 了的动量不确崔量Ap越小，光

5、沿直线传播，A选项正确。同理，选项氏C正确答案ABC。【例2】（多选）物理学家做了一个有趣的实验：在双缝丁涉实验中，在光屏处放上照相底片，若 减弱光的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上 只出现一些不规则的点子：如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的丁涉条纹，对这个实验 结果下列认识正确的是（）曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不淸楚，故出现不规则的点子 单个光子的运动表现出波动性涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方只有大量光子的行为才能表现出波动性A.B.C.D.解析：光是一种概率波，对于一个光子通过单缝落在何处，是不确圧的，但概率

6、最大的是中 央亮纹处，可达95%以上，还可能落到暗纹处，不过落在暗纹处的概率最小（注意暗纹处并非无光 子到达）.故C、D选项正确.答案CD。【例3】关于不确定性关系，下列说法正确的是（）A. 宏观粒子的坐标能测得准，微观粒子的坐标测不准B. 宏观粒子的动量能测得准，微观粒子的动S测不准C. 微观粒子的坐标和动量都测不准D. 微观粒子的坐标和动S不能同时测准解析：对于宏观物体具有确定的坐标和动量，可用牛顿力学描述。对于微观粒子既不是说微 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：不确定性关系的含义是微观粒子的坐标和动量不能同时测准。答案几【例4】设

7、子；1质量为0.01 kg.枪口直径为0. 5 cm,试求子弹射出枪口时横向速度的不确定量.解析：枪口宜径可以当作子彈射出枪口位置的不确定量Ax,由于Ap,=mAv.,由不确定性 关系公式得子；1射出枪口时横向速度的不确泄量 h6.63X10 614X0.01X0.5X10 = m/s" 06X10 m/s答案 L 06X10 R m/s【当堂检测】K在微观物理学中，不确崔性关系告诉我们，如果要准确地确定粒子的位置（即Ax更小），则. 的测量一定会更不准确。也就是说，不可能同时准确地测量粒子的和。（答案：动量位置动量） 2、（多选）关于不确定性关系MAG补有以下几种理解，其中正确的是

8、（CD ）A. 微观粒子的动量不可能确定B. 微观粒子的坐标不可能确定C. 微观粒子的动量和坐标不可能同时确定D. 不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子3、（多选）在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝対入的整个光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子（）A. ；4落在中央亮纹处B. 一泄落在亮纹处C.可能落在暗纹处D.落在中央亮纹处的可能性最大解析：根据光波是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不确定的，但概率最 大的是落在中央亮纹处.当然也可落在尖他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概 率很小，故a D选项正确.答案CD。

9、4、（多选）下列对物理模型和物理现彖的关系理解正确的是（B D ）A. 物理模型应与日常经验相吻合，并能解释物理现象B. 物理模型可以与日常经验相悖，但应与实验结果一致C. 物理模型不能十分古怪，让人难以理解D. 只要物理模型与实验结果一致，它在一左范用内就能正确代表研究的对象5、对于微观粒子的运动，下列说法中正确的是（）A. 不受外力作用时光子就会做匀速运动B. 光子受到恒立外力作用时就会做匀变速运动C. 只要知道电子的初速度和所受外力，就可以确宦其任意时刻的速度D. 运用牛顿力学无法确定微观粒子的运动规律解析：光子不同于宏观力学的粒子，不能用宏观粒子的牛顿力学规律分析光子的运动，选项 A、

10、B错误：根据概率波、不确定关系可知，选项C错误，故选D.6、一颗质量为10 g的子弹，速率为200 m/s,若其动量的不确左量范围为动量的0. 01%（这在 宏观范围是十分精确的），求该子弹位置的不确定量范围。解析J 子弹的动S p=mv=0. 01X 200 kg m/s=2 0 kg m/s动量的不确定范用 Ap=0. 01%Xp=l. 0X10''X2 kg ra/s=2. 0X10'* kg m/s由不确宦关系式AxA pM-4 n6 63X10 %子弹位置的不确宦量范围为：=4x3.14X2. OxlO"* m=2. 6Xl（rDQo7、在光的单缝衍

11、射实验中.若单缝宽度是1. OXlCTm那么光子经过单缝发生衍射，动量不确 泄量的范【利是多少？解析：单缝宽度是光子经过狭缝的不确定量.即Ax=l 0X10" mh6 63xl0"由 As A有 1. OX 10" A解得 ApMO. 53X10'"* kg m/s。课后作业1、一个电子被加速后，以极高的速度在空间运动，关于它的运动，下列说法中正确的是（）A.电子在空间做匀速直线运动B电子上下左右颤动着前进C.电子运动轨迹是正弦曲线D.无法预言它的路径解析：根据概率波的知识可知，某个电子在空间中运动的路径我们无法确定，只能根据统计 规律确窪大量电

12、子的运动区域，故选项D正确答案Do电子如果表现出粒子性，电子如果表现出粒子性，电子如果表现出波动性， 电子如果表现出波动性，2、关于电子的运动规律，以下说法正确的是（）则无法用轨迹来描述它们的运动, 则可以用轨迹来描述它们的运动, 则无法用轨迹来描述它们的运动, 则可以用轨迹来描述它们的运动,;1运动遵循牛顿运动泄律 其运动遵循牛顿运动定律 空间分布的概率遵循波动规律 其运动遵循牛顿运动定律A.B.C.D.解析：由于电子是概率波，少量电子表现出粒子性，无法用轨迹描述苴运动，也不遵从牛顿运 动定律，所以选项A. B错误：大量电子表现出波动性，无法用轨迹描述幷运动，但可确定电子 在某点附近出现的槪

13、率且遵循波动规律，选项C正确，D错误.答案C。3、（多选）关于不确定性关系AxApM-有以下几种理解，正确的是（）4 nA.B.C. D微观粒子的动量不可确定微观粒子的位置不可确定微观粒子的动量和位置不可同时确定 不确世关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于宏观物体解析：不确定性关系AxApM?半表示位置、动量的精度相互制约，此长彼消，当粒子的位置 不确立性更小时，粒子动量的不确泄性更大：反之亦然，故不能同时准确确宦粒子的位置和动S, 不确世性关系是自然界中的普遍规律，对微观世界的影响显著.对宏观世界的影响可忽略，故C、 D正确.答案CDo4.（多选）在单缝衍射实验中，从微观粒子运动的不确;性关系可知（）A.缝越窄，粒子位置的不确定性越大B-缝越宽，粒子位置的不确定性越大C.缝越窄，粒子动量的不确定性越大D.缝越宽，粒子动量的不确泄性越大解析：由不确宦性关系知缝越宽，粒子位置的不确宦性越大，则动量的不确追性越小，反之亦然，因此选项B、C正确.答案BCo 5、已=5.3X10 "J-S.试求下列情况中速度测立的不确怎量，并根据计算结果，讨论在 宏观和微观世界中进行测量的不同情况10tn.（1）一个球的质量m=L0 kg,测；其位苣的不确世量为10" m.（2）电子的质Mnie=9.1X10 " kg,测崔幷位置的不确定量为10解析：球的速度