2017_2018学年高中物理第2章波和粒子2.4实物是粒子还是波课件沪科版.pptx

1、第2章,2.4实物是粒子还是波,学习目标 1.知道实物粒子具有波动性，知道什么是物质波. 2.了解物质波也是一种概率波. 3.初步了解不确定关系.,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,一、德布罗意波,德布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性，可是我们观察运动着的汽车，并未感觉到它的波动性，你如何理解该问题？,答案 波粒二象性是微观粒子的特殊规律，一切微观粒子都存在波动性，宏观物体(汽车)也存在波动性，只是因为宏观物体质量大，动量大，波长短，难以观测.,答案,对物质波的认识 1.粒子的波动性 (1)任何一个_的物体，都有一种波与之相伴随，这种波称为_，也叫德布罗意波. (2)物质波

2、波长、频率的计算公式为_，_. (3)我们之所以看不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体的动量太_，德布罗意波长太_的缘故.,物质波,运动着,大,小,2.物质波的实验验证 (1)实验探究思路：_、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，也应该发生_或衍射现象. (2)实验验证：1927年戴维孙和汤姆生分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的_. (3)说明 人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的_，对于这些粒子，德布罗意给出的 和 关系同样正确. 物质波也是一种概率波.,波动性,干涉,波动性,干涉,判断下列说法的正误. (1)一切宏观物体都伴随一

3、种波，即物质波.() (2)湖面上的水波就是物质波.() (3)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性.(),1.定义：在经典物理学中，可以同时用质点的位置和动量精确描述它的运动，在微观物理学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的，这种关系叫_关系. 2.表达式：_ . 其中以x表示粒子_的不确定量，以px表示粒子在x方向上的_的不确定量，h是_.,不确定,xpx,二、不确定关系,位置,动量,普朗克常量,3.微观粒子运动的基本特征：不再遵守_定律，不可能同时准确地知道粒子的_和_，不可能用“轨迹”来描述粒子的运动，微观粒子的运动状态只能通过_做统计性的描述.,牛顿运动,位置,概率,动量

4、,题型探究,1.德布罗意假说是光的波粒二象性的推广，即光子和实物粒子都既具有粒子性，又具有波动性，即具有波粒二象性.与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波. 2.德布罗意波是一种概率波，粒子在空间各处出现的概率受波动规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波.,一、对德布罗意波的理解,例1 质量为10 g、速度为300 m/s在空中飞行的子弹，其德布罗意波长是多少？为什么我们无法观察到其波动性？,解析,答案,答案 2.211034 m由于子弹的德布罗意波长极短，无法观察到其波动性,解析由德布罗意波长公式可得 因子弹的德布罗意波长极短，故无法观察到其波动性.,针对训练(多选)下列

5、说法中正确的是 A.物质波也叫德布罗意波 B.物质波也是概率波 C.光波是一种概率波 D.光波也是物质波,解析,答案,解析物质波，又称德布罗意波，是概率波，指空间中某点某时刻可能出现的几率，其中概率的大小受波动规律的支配，故A、B正确. 光波具有波粒二象性，波动性表明光波是一种概率波，故C正确. 由于光子的特殊性，其静止质量为零，所以光不是物质波，故D错误.,德布罗意波长的计算 (1)首先计算物体的速度，再计算其动量.如果知道物体动能也可以直接用 p 计算其动量. (2)再根据 计算德布罗意波长. (3)需要注意的是：德布罗意波长一般都很短，比一般的光波波长还要短，可以根据结果的数量级大致判断

6、结果是否合理.,1.单缝衍射现象中，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的，即通过挡板前粒子的位置具有不确定性. 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定的，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x和动量的不确定量px的关系式xpx ，其中h是普朗克常量，这个关系式叫不确定关系. 4.不确定关系告诉我们，如果要更准确地确定粒子的位置(即x更小)，那么动量的测量一定会更不准确(即px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.,二、对不确定关系的理解,例2 (多选)根据不确定关系xpx ，判断下

7、列说法正确的是 A.采取办法提高测量x精度时，px的精度下降 B.采取办法提高测量x精度时，px的精度上升 C.x与px测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关 D.x与px测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关,解析,答案,解析不确定关系表明，无论采用什么方法试图确定位置坐标和相应动量中的一个，必然引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关，无论怎样改善测量仪器和测量方法，都不可能逾越不确定关系所给出的限度.故A、D正确.,例3 质量为10 g的子弹与电子的速率相同，均为500 m/s，测量准确度为0.01%，若位置和速率在同一实验中同时测量，试问它们位置的最小不

8、确定量各为多少？(电子质量为m9.11031kg，结果保留三位有效数字),解析,答案,答案 1.061031 m1.16103 m,解析测量准确度也就是速度的不确定性，故子弹、电子的速度不确定量为v0.05 m/s，子弹的动量的不确定量px15104 kgm/s，电子动量的不确定量px24.551032 kgm/s，由x ，子弹位置的最小不确定量x1 m1.061031 m，电子位置的最小不确定量x2 m1.16103 m.,理解不确定关系时应注意的问题 (1)对子弹这样的宏观物体，不确定量是微不足道的，对测量准确性没有任何限制，但对微观粒子却是不可忽略的. (2)在微观世界中，粒子质量较小，

9、不能同时精确地测出粒子的位置和动量，也就不能准确地把握粒子的运动状态.,达标检测,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,1,2,解析,答案,3,4,解析运动着的物体才具有波动性，A项错误. 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.,1,2,3,4

10、,2.(多选)关于不确定性关系xpx 有以下几种理解，正确的是 A.微观粒子的动量不可确定 B.微观粒子的位置坐标不可确定 C.微观粒子的动量和位置不可能同时确定 D.不确定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,1,2,解析,答案,3,4,解析不确定关系表示位置、动量的精度相互制约，此长彼消，当粒子的位置不确定性更小时，粒子动量的不确定性更大； 反之亦然，故不能同时准确确定粒子的位置和动量，不确定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.,1,2,3,4,3.电子经电势差为U200 V的电场加速，电子质量m09.11031 kg，求此电子的德布罗意波长.,解析,答案,答案 8.69102 nm,1,2,3,4,解析已知 m0v2EkeU p Ek 所以 把U200 V，m09.11031 kg， 代入上式解得8.69102 nm.,1,2,3,4,4.已知 5.31035 Js，试求下列情况中速度测定的不确定量，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. (1)一个球的质量 m1.0 kg，测定其位置的不确定量为106 m.,解析,答案,答案 见解析,1,2,3,4,解析由xpx 得：球的速度测定的不确定量 这个速度不确定量在宏观世界