微观世界与量子论高品质版课件

6．4微观世界与量子论

核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练6.4课标定位学习目标：1.理解相对论时空观，灵活运用质能关系分析解决问题．2．理解光电效应和光的波粒二象性，理解氢原子光谱．重点难点：重点：1.爱因斯坦的质能关系和质量公式．2．光电效应的实验探究和分析论证及光谱的分析论证．难点：1.爱因斯坦的质量公式和质能关系．2．光电效应的实验探究及与电磁理论的矛盾．课标定位课前自主学案一、爱因斯坦的时空观1．同时的相对性“同时性”在惯性系中，在低速时是没有疑问的，例如一列火车在做匀速直线运动，在某车厢中的中点一个人点燃一支蜡烛．他看到车厢前后两壁是______被照亮的，地面上的人也应认为前后壁都是被________照亮的．但有了光速不变原理时，情况就不一样了，当火车速度较大时，地面上的人将认为光先到达后壁，而后到达前壁．这就是“同时的相对性”．同时同时2．时空的相对性假如有一个事件P发生，在参考系A中的坐标为(x，y，z)，发生的时间为t，在以速度v运动的参考系B中的坐标为(x′，y′，z′)，发生的时间为t′，则有变换公式：爱因斯坦的时空相对性揭示了_______、________与物质运动存在着内在的不可分割的联系，并给出了它们之间的定量关系．时间空间上面的式子说明，相对于地面以速度v运动的物体，从地面上看，沿着运动方向上的长度变_____了，速度越大，变_____得越多．短短上面的式子具有普遍意义，当从地面观察以速度v前进的火车时，车上的时间进程变_____了，不仅时间变_______了，物理、化学过程和生命的过程都变_______了，但车上的人都没有这种感觉，他们反而认为地面上的时间进程变______了．慢慢慢慢从上式可以看出，当物体(一般是粒子)的速度很大时，其运动时的质量明显_________静止时的质量．三、爱因斯坦的质速公式经过严格的证明，物体有静止质量m0和运动的质量m，它们之间有如下关系：__________________大于四、质能关系按照相对论和基本力学定律可推出质量和能量具有如下关系：E＝_______.这就是著名的质能关系．如果用Δm表示物体质量的变化，ΔE表示能量的变化，那么它们的关系可以表示为ΔE＝_______该式表示，随着一个物体质量的减小，会_______一定的能量；与此同时，另一个物体吸收了能量，质量也会______．mc2Δmc2释放增大五、光电效应1．定义：当可见光和其他电磁辐射照射到金属表面上时，能从金属表面打出_______，这种现象叫做光电效应，而被打出的______叫做_______．2．光子说概述：爱因斯坦于1905年提出光子说．光在空间的传播是_______的，而是一份一份的，每一份叫做一个________，一个光子的能量为E＝_____，ν为光的频率，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.光子具有动量和能量．电子电子光电子不连续光量子hν3．光的波粒二象性：光既是__________，又具有_______的特征，即光具有_______________．一切辐射(电磁波和热辐射)都具有_____________．六、连续光谱与线光谱1．连续光谱(1)形式：连续分布着的包含着从红光到紫光的各种色光的光谱．(2)产生：_____________及_______和__________直接发光时形成连续光谱．电磁波粒子波粒二象性波粒二象性灼热的固体液体高压气体2．线状光谱(分为明线光谱和吸收光谱)(1)形式：明线光谱由一些不连续的____线组成，吸收光谱是在连续光谱的背景上分布着若干条_____线．(2)产生：由稀薄气体通电后发光产生的，观察稀薄气体放电后发光的光谱的实验中需要用光谱管和分光镜．当白光通过气体时，才形成_______光谱(暗线光谱)．亮暗吸收(3)原子光谱：某种元素的原子发出的分立的线状谱叫原子光谱．七、实物粒子与波德布罗意理论指出，每个物质粒子都伴随着一种波，这种波称为_______波，又称为德布罗意波．物质核心要点突破一、相对论时空观的理解1．时间延缓效应假设一列很长的火车在沿平直轨道飞快地匀速行驶，车厢中央有一个光源发出了一个闪光，闪光照到了车厢的前壁和后壁．车上的观察者认为两个事件是同时的，在他看来这很好解释，因为车厢是惯性系，光向前、向后传播的速度相同，光源又在车厢的中央，闪光当然会同时到达前、后两壁．车下的观察者则不以为然，他观测到，闪光先到达后壁，后到达前壁．他的解释是：地面也是一个惯性系，闪光向前、向后传播的速度对地面也是相同的，但是在闪光飞向两壁的过程中，车厢向前行驶了一段距离，所以向前的光传播的路程长些，到达车厢前壁的时刻也就晚些，这两个事件不同时．2．运动的时钟变慢假设车厢地板上有一个光源，发出一个闪光．对于车上的观察者来说，闪光到达光源正上方h高处的小镜后被反射，回到光源位置，往返作用的时间为Δt′；对于地面上的观察者来说，情况有所不同．5．质能关系爱因斯坦著名的质能关系式是：E＝mc2，当物体的质量变化时，必然伴随着能量的变化．如果用Δm表示物体质量的变化，ΔE表示能量的变化量，那么它们的关系可以表示为ΔE＝Δmc2.即时应用(即时突破，小试牛刀)1．关于质量和长度，下列说法正确的是(

)A．物体的质量与位置、运动状态无任何关系，是物质本身的属性B．物体的质量与位置、运动状态有关，只是在速度较低的情况下变化忽略不计C．物体的长度与运动状态无关，是物质本身的属性D．物体的长度与运动状态有关，只是在速度较低的情况下变化忽略不计解析：选BD.根据相对论的时空观，在速度较大的运动中，时间、长度、质量相对于静止的参考系会发生变化，因此选B、D.二、量子化现象分析1．光电效应(1)光电效应的规律：①每种金属都有发生光电效应的极限频率；②光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随着入射光的频率的增大而增大；③光电效应的产生几乎是瞬时的．(2)极限频率：对于一定金属来说，逸出功W的值是一定的，所以入射光子的频率ν越大，光电子的最大初动能也越大，如果入射光子的频率比较低，光的能量小于金属的逸出功，就不能产生光电效应了，这就是存在极限频率的原因，极限频率ν0可由下式求出：hν0＝W，2．光的波粒二象性在宏观上，大量光子表现为波动性，在微观上，个别光子与其他物质产生作用时往往表现为粒子性，即光具有波粒二象性．例如，在光的双缝干涉实验中，如果短时间内曝光，发现光子在底片上呈现不规则分布的点，长时间曝光才形成明暗相间的条纹．说明了少量光子与其他物质产生作用时表现出粒子性，而大量光子与其他物质产生作用时表现出波动性．3．原子光谱原子光谱分为：(1)发射光谱：由发光物体直接产生的光谱．发射光谱又分为连续光谱和明线光谱．(2)吸收光谱：高温物体发出的白光通过物质时，某些波长的光被物质吸收而形成的，其特点是在连续光谱的背景上，由一些不连续的暗线组成．例如，太阳光中的连续谱线中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于太阳表面大气层中存在着相应的元素．这些元素把太阳光谱中相应波长的光吸收了，会在太阳光的连续谱线中留下暗线．即时应用(即时突破，小试牛刀)2．下列关于光的波粒二象性的说法，正确的是(

)A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．由光电效应现象可知，光子与电子同样是一种粒子C．在一束光中，光子间的相互作用使光表现出波的性质D．光是一种波，同时也是一种粒子．光子说并未否定电磁说，在光子能量E＝hν中频率仍表示的是波的特性解析：选D.光是一种波，同时也是一种粒子．光具有波粒二象性，是指当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子的性质；单个光子的运动无法预测，但大量光子在空间各点出现的可能性(概率)可以用波动规律描述，光表现出波的性质．粒子性和波动性是光子本身的一种属性，但并不是说光是像电子一样的粒子或像机械波一样的波，光子说并未否定电磁说．课堂互动讲练时空相对论的应用例1

在静止系中的正立方体每边长L0，另一坐标系以相对速度v平行于立方体的一边运动．问在后一坐标系中的观察者测得的立方体体积是多少？【方法总结】

(1)不同惯性系中的观测者对同一物体进行观测，测得的结果并不相同．(2)平时观察不到这种长度收缩效应，是因为我们生活在比光速低得多的低速世界，这种现象不明显．质速关系的应用例2

一个原来静止的电子，经电压加速后速度为v＝6×106m/s.问电子的质量增大了还是减小了？改变了百分之几？【答案】增加了0.02%【方法总结】由此看出，物体的质量随速度的增大而增大，但只有物体的速度很大时，其运动的质量才明显大于静止时的质量．

用功率P0＝1W的光源照射离光源r＝3m处的某块金属的薄片，已知光源发出的是波长λ＝5890nm的单色光，试计算：(1)1s内打到金属板1m2面积上的光子数；(2)若取该金属原子半径r1＝0.5×10－10m，则金属表面上每个原子平均需隔多少时间才能接收到一个光子？光量子性的综合应用例3【答案】

(1)2.64×1016个(2)4830.9s知能优化训练本部分内容讲解结束点此进入课件目录按ESC键退出全屏播放谢谢使用随着年岁的叠加，我们会渐渐发现：越是有智慧的人，越是谦虚，因为昂头的只是稗子，低头的才是稻子；越是富有的人，越是高贵，因为真正的富裕是灵魂上的高贵以及精神世界的富足；越是优秀的人，越是努力，因为优秀从来不是与生俱来，从来不是一蹴而就。随着沧桑的累积，我们也会慢慢懂得：成功的路，其实并不拥挤，因为能够坚持到底的人实在太少；所有优秀的人，其实就是活得很努力的人，所谓的胜利，其实最后就是自身价值观的胜利。人到中年，突然间醒悟许多，总算明白：人生，只有将世间的路一一走遍，才能到尽头；生活，只有将尘世况味种种尝遍，才能熬出头。这世间，从来没有最好，只有更好。每天，总想要努力醒得比太阳还早，因为总觉得世间万物，太阳是最能赐人力量和能量的。每当面对喷薄的日出，心中的太阳随之冉冉腾起，生命之火熊熊燃烧，生活的热情就会光芒四射。我真的难以想象，那些从来不早起的人，一生到底能够看到几回日升？那些从来没有良好习惯的人，活到最后到底该是多么的遗憾与愧疚？曾国藩说：早晨不起，误一天的事；幼时不学，误一生的事。尼采也说：每一个不曾起舞的日子，都是对生命的辜负。光阴易逝，岂容我待？越是努力的人，越是没有时间抱怨，越是没有工夫颓丧。每当走在黎明的曙光里，看到那些兢兢业业清洁城市的“美容师”，我就会由衷地欣赏并在心底赞叹他们，因为他们活得很努力很认真。每当看见那些奔跑在朝霞绚烂里的晨练者，我就会从心里为他们竖起大拇指，因为他们给自己力量的同时，也赠予他人能量。我总觉得：你可以不优秀，但你必须有认真的态度；你可以不成功，但你必须努力。这个世界上，从来没有谁比谁更优秀，只有谁比谁更努力。我也始终认为：一个活得很努力的人，自带光芒万丈；一个人认真的样子，比任何时候都要美好；一个能够自律自控的人，他的人生也就成功了大半。世间每一种的好，从来都只为懂得努力的人盛装而来。有时候，我真的感觉，人生的另一个名字应该叫做努力，努力了就会无悔，努力了就会无愧；生活的另一种说法应该叫做煎熬，熬过了漫漫黑夜，天就亮了，熬过了萧萧冬日，春天就来了。人生不易，越努力越幸运；余生不长，越珍惜越精彩。人生，是一本太仓促的书，越认真越深刻；生命，是一条无名的河，越往前越深邃。愿你不要为已逝的年华叹息，不要为前路的茫茫而裹足不前愿你相信所有的坚持总能奏响黎明的号角，所有的努力总能孕育硕果的盛驾光临。愿你坚信越是成功的人越是不允许自己颓废散漫，越是优秀的人越是努力……生活中很多时候，我们遇到一些复杂的情况，会很容易被眼前的障碍所蒙蔽，找不到解决问题的方法。这时候，如果能从当前的环境脱离出来，从一个新角度去解决问题，也许就会柳暗花明。一个土豪，每次出门都担心家中被盗，想买只狼狗栓门前护院，但又不想雇人喂狗浪费银两。苦思良久后终得一法：每次出门前把WiFi修改成无密码，然后放心出门每次回来都能看到十几个人捧着手机蹲在自家门口，从此无忧。护院，未必一定要养狗换个角度想问题，结果大不同。一位大爷到菜市场买菜，挑了3个西红柿到到秤盘，摊主秤了下：