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1、人教课标版高中物理人教课标版高中物理选修选修3-53-5波粒二象性复习波粒二象性复习本章内容的教学要求大多为本章内容的教学要求大多为“了解了解”、“知知道道”教学重点：教学重点：普朗克能量子假设及其意义、光普朗克能量子假设及其意义、光电效应实验和爱因斯坦光电效应方程、光和电效应实验和爱因斯坦光电效应方程、光和实物粒子的波粒二象性实物粒子的波粒二象性教学难点：教学难点：主要是能量量子化、光与实物粒主要是能量量子化、光与实物粒子的波粒二象性等概念的建立子的波粒二象性等概念的建立学习困难：学习困难：在于量子理论远离学生和生活经在于量子理论远离学生和生活经验验第十七章第十七章 波粒二象性波粒二象性内容

2、标准内容标准 1了解微观世界中的量子化现象。比较宏观物体和了解微观世界中的量子化现象。比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。了人们对于物质世界的认识。2通过实验了解光电效应。知道爱因斯坦光电效应通过实验了解光电效应。知道爱因斯坦光电效应方程及意义。方程及意义。3了解康普顿效应。了解康普顿效应。4根据实验事实说明光的波粒二象性。知道光是一根据实验事实说明光的波粒二象性。知道光是一种概率波。种概率波。5知道实物粒子具有波动性。知道电子云。初步了知道实物粒子具有波动性。知道电子云。初步了解不确定性关系。解不确定

3、性关系。6通过典型事例了解人类直接经验的局限性，体会通过典型事例了解人类直接经验的局限性，体会人类对世界的探究是不断深入的。人类对世界的探究是不断深入的。课标要求和高考考点分析课标要求和高考考点分析 本节高考无要求本节高考无要求 第一单元第一单元 1. 能量量子化能量量子化 ：物理学的新纪元：物理学的新纪元 1学时学时 第二单元第二单元 2. 科学的转折：光的粒子性科学的转折：光的粒子性 2学时学时 第三单元第三单元 3. 崭新的一页：粒子的波动性崭新的一页：粒子的波动性 2学时学时 4. 概率波概率波 1学时学时 5. 不确定原理不确定原理 1学时学时课时分配建议课时分配建议 量子论、光电效

4、应、康普顿效应、波粒二象性量子论、光电效应、康普顿效应、波粒二象性 重点知识重点知识第第1节节 能量量子化：物理学的新纪元能量量子化：物理学的新纪元 本节重点：本节重点：“量子化量子化”概念的建立（可以通过通俗的事例说明）概念的建立（可以通过通俗的事例说明） 教学要求：教学要求：了解黑体和黑体辐射。了解黑体和黑体辐射。 体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。黑体辐射，学生理解为热辐射就可以了，黑体辐射，学生理解为热辐射就可以了，不要在不要在“黑体黑体”概念上概念上作文章作文章。通过前人的工作了解科学探究，了解量子论的建立过程。通过前人的工作

5、了解科学探究，了解量子论的建立过程。 黑体辐射黑体辐射 经典电磁学经典电磁学 普朗克假设普朗克假设 矛盾矛盾 推理（数学）推理（数学） 验证验证 黑体辐射实验黑体辐射实验规律规律一、黑体与黑体辐射一、黑体与黑体辐射 1热辐射：热辐射：一切物体都在辐射电磁波，这种一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，叫热辐射。辐射与物体的温度有关，叫热辐射。 2黑体：黑体：如果某种物体能够完全吸收入射的如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。是绝对黑体，简称黑体。 3黑体辐射：黑体辐射：绝对黑体辐射的电磁波的

6、强度绝对黑体辐射的电磁波的强度只与黑体的温度有关，这种辐射叫黑体辐射。只与黑体的温度有关，这种辐射叫黑体辐射。 教学内容二、黑体辐射的实验规律二、黑体辐射的实验规律 1实验规律：实验规律：随着温度的升高，一方面，各种波长随着温度的升高，一方面，各种波长的辐度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波的辐度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。长较短的方向移动。 2经验定律经验定律 (1)维恩位移定律：随着黑体温度升高，所发射的辐维恩位移定律：随着黑体温度升高，所发射的辐射最强的波长变短，即向光谱的紫色区移动。射最强的波长变短，即向光谱的紫色区移动。 (2)瑞利一金斯公式瑞利一

7、金斯公式 3“紫外灾难紫外灾难” 维恩公式在短波区与实验非常接近，在长波区与实维恩公式在短波区与实验非常接近，在长波区与实验偏离很大；瑞利公式在长波区与实验严重不符，不验偏离很大；瑞利公式在长波区与实验严重不符，不但不符，而且当波长趋于零时，辐射竞变成无穷大，但不符，而且当波长趋于零时，辐射竞变成无穷大，这显然是荒谬的，由于长波很小的辐射处在紫外线波这显然是荒谬的，由于长波很小的辐射处在紫外线波段，故而由理论得出的这种荒谬结果被认为是物理学段，故而由理论得出的这种荒谬结果被认为是物理学理论的灾难，当时称为理论的灾难，当时称为“紫外灾难紫外灾难”。三、普朗克的能量子观点三、普朗克的能量子观点 1

8、能量子：能量子：德国物理学家普朗克认为，振动着的德国物理学家普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值带电微粒的能量只能是某一最小能量值E的整数倍。的整数倍。 2能量子的大小：能量子的大小：E=hv v是电磁波的频率是电磁波的频率, h普普朗克常量朗克常量, h=6.62610JS 3能量量子化：能量量子化：用能量子观点解释黑体辐射的实用能量子观点解释黑体辐射的实验规律：普朗克能量子假设认为微观粒子的能量是验规律：普朗克能量子假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的借助借助于能量子的假说，普朗克得出黑体辐射的强度按波于能量

9、子的假说，普朗克得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合得很好长分布的公式，与实验符合得很好 普朗克在普朗克在1900年把年把“能量子能量子”引入物理学，正确引入物理学，正确地破除了地破除了“能量连续变化能量连续变化”的传统观念，成为新物的传统观念，成为新物理学思想的基石之一。理学思想的基石之一。 第第2节节 科学的转折：光的粒子性科学的转折：光的粒子性 教学要求教学要求知道光电效应，通过实验了解光电效应实验规律。知道光电效应，通过实验了解光电效应实验规律。了解爱因斯坦光子说，并能够用它来解释光电效应现了解爱因斯坦光子说，并能够用它来解释光电效应现 象。象。知道爱因斯坦光电效应方程，并能

10、利用它解决一些简知道爱因斯坦光电效应方程，并能利用它解决一些简单问题。单问题。了解康普顿效应及光子理论对康普顿效应的解释。了解康普顿效应及光子理论对康普顿效应的解释。认识到康普顿效应进一步证明了光的粒子性。认识到康普顿效应进一步证明了光的粒子性。 教学重点：教学重点： 光电效应光电效应 康普顿效应康普顿效应 引入思路：引入思路：渗透科学方法和科学态度的教育：渗透科学方法和科学态度的教育： 历史上，关于光的本性有两种学说历史上，关于光的本性有两种学说干涉衍射现象证明了波动说干涉衍射现象证明了波动说 波动说无法解释光电效应波动说无法解释光电效应 麦克斯韦理论使波动说近乎完美麦克斯韦理论使波动说近乎

11、完美 重新指出光的粒子性（标题中重新指出光的粒子性（标题中“转折转折”的含义）的含义） 由由P32演示实验：用紫外线照射锌板，观察现象，提出问题。演示实验：用紫外线照射锌板，观察现象，提出问题。P32光电效应的定量研究光电效应的定量研究 光电流与电压的关系光电流与电压的关系实验发现规律：实验发现规律：饱和电压、遏止电压和截止频率、瞬时性饱和电压、遏止电压和截止频率、瞬时性光的电磁理论的困难：光的电磁理论的困难：不应存在截止频率、遏止电压应与光强有关、光弱时电子逸出不应存在截止频率、遏止电压应与光强有关、光弱时电子逸出应需很长时间应需很长时间爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效应方程密立根的精密测

12、量直接证实这个方程密立根的精密测量直接证实这个方程0kWhE饱和电压、饱和电压、遏止电压和截止频率、遏止电压和截止频率、瞬时性瞬时性不应存在截止频率、不应存在截止频率、遏止电压应与光强有关、遏止电压应与光强有关、光弱时电子逸出应需很长时间光弱时电子逸出应需很长时间0kWhE光电效应实验发现规律光电效应实验发现规律 用经典光的电磁理论解释实验规律用经典光的电磁理论解释实验规律（只有少部分能解释）（只有少部分能解释） 爱因斯坦光量子假设爱因斯坦光量子假设（以普朗克能量子假说为基础）（以普朗克能量子假说为基础） 光的电磁理论的困难光的电磁理论的困难数学推理数学推理-爱因斯坦光电效应方程爱因斯坦光电效

13、应方程密立根的精密测量直接证实这个方程密立根的精密测量直接证实这个方程P36思考与讨论思考与讨论 给出了光电子的最大初动能给出了光电子的最大初动能Ek与入射光的频率与入射光的频率的关系。但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是的关系。但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是遏止电压遏止电压Uc。怎样改写此式以得到。怎样改写此式以得到Uc与与、W0的关系？的关系？ 提示：明确物理图景，提示：明确物理图景，Ek = eUc0kWhEP36例题例题：密立根密立根测量金属的遏止电压测量金属的遏止电压Uc与入射光频率与入射光频率，由此算出普朗克常数由此算出普朗克常数h 下表是某金属的下表是某金属

14、的Uc和和的几组数据。的几组数据。Uc/V0.5410.6370.7140.8090.878/1014 Hz5.6445.8886.0986.3036.501试作出试作出Uc-图象并通过图象求出：图象并通过图象求出：（1）这种金属的截止频率；）这种金属的截止频率；（2）普朗克常量。）普朗克常量。解题的核心是由解题的核心是由 光电效应方程光电效应方程结合结合 动能与静电力做功的关系动能与静电力做功的关系 Ek = eUc写出写出 学生熟悉的形式学生熟悉的形式Uc = （蓝字（蓝字两个变量）两个变量）0kWhEeheW0由图象求参数的方法：由图象求参数的方法： 电源电动势和内阻（直接求参数）电源电

15、动势和内阻（直接求参数）用单摆测重力加速度（用图象求平均值）用单摆测重力加速度（用图象求平均值）康普顿效应康普顿效应光的电磁理论：散射光的波长应与入射光的波长相同光的电磁理论：散射光的波长应与入射光的波长相同康普顿假设：康普顿假设：光子不仅具有能量，而且具有动量光子不仅具有能量，而且具有动量；用；用 动量守恒、能量守恒完美地解释了康普顿效应。动量守恒、能量守恒完美地解释了康普顿效应。 能量：能量：E = h 动量：动量：p = h / X射线散射实验的研究射线散射实验的研究用经典电磁理论解释实验规律用经典电磁理论解释实验规律 康普顿用光量子说解释实验规律康普顿用光量子说解释实验规律难以解决的矛

16、盾难以解决的矛盾 数学推理数学推理与实验事实对照与实验事实对照 小结：小结： 光电效应和康普顿效应光子都说明具有粒子性，光电效应光电效应和康普顿效应光子都说明具有粒子性，光电效应表明光具有能量，康普顿效应表明光子既具有能量，又有动量。表明光具有能量，康普顿效应表明光子既具有能量，又有动量。 光子的能量表达式与动量表达式具有高度对称性。（为下光子的能量表达式与动量表达式具有高度对称性。（为下节课教学打下伏笔）节课教学打下伏笔） 教学线索教学线索 0)(0第第3节节 崭新的一页：粒子的波动性崭新的一页：粒子的波动性 引入思路：引入思路： 通过对光的认识历史过程中的一系列事实的简单通过对光的认识历史

17、过程中的一系列事实的简单回顾，顺利引入光的波粒二象性理论，介绍了德布罗回顾，顺利引入光的波粒二象性理论，介绍了德布罗意如何受到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的启发，意如何受到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的启发，以类比的方法提出实物粒子具有波粒二象性的假设，以类比的方法提出实物粒子具有波粒二象性的假设，提出提出-物质波的概念。物质波的概念。教学线索：教学线索：德布罗意提出实物粒子具有波动性的假德布罗意提出实物粒子具有波动性的假设：设： v=E/h =h/P 物质波的实验验证物质波的实验验证 粒子束是一种波，应该产生衍射粒子束是一种波，应该产生衍射 波长很短，障碍物（孔隙）应该很小，一般物体不行

18、波长很短，障碍物（孔隙）应该很小，一般物体不行 1927年得出了电子衍射图样年得出了电子衍射图样 此前已经了解了晶体的结构（用伦琴射线）此前已经了解了晶体的结构（用伦琴射线） 后来陆续证实了其它粒子具有波动性。后来陆续证实了其它粒子具有波动性。德布罗意提出物质波德布罗意提出物质波假设：假设： v=E/h =h/P 得到验证得到验证教学可分四步进行：教学可分四步进行：1、让学生应用光子能量、动量关、让学生应用光子能量、动量关 系式计算教材最后自然段的子系式计算教材最后自然段的子 弹及电子的波长弹及电子的波长 = h/p2、提出问题：若要验证其波动性、提出问题：若要验证其波动性 怎么办？并让学生回

19、顾热学中怎么办？并让学生回顾热学中 学过的分子直径的数量级，提学过的分子直径的数量级，提 出问题：紧密排列的分子数量出问题：紧密排列的分子数量 级多大？能否让电子通过分子间隙从而发生明级多大？能否让电子通过分子间隙从而发生明 显衍射现象？显衍射现象？3、学生看书，了解粒子波动性的实验验证的历史、学生看书，了解粒子波动性的实验验证的历史 过程，并观察课本电子穿过铝箔后的衍射图样过程，并观察课本电子穿过铝箔后的衍射图样 第第4节节 概率波概率波 引入思路：引入思路：提出问题提出问题-为什么说光波是概率波？为什么说光波是概率波？ 双缝干涉条纹的解释：波双缝干涉条纹的解释：波强度不同；粒子强度不同；粒

20、子数目不同数目不同 是否不同粒子之间相互作用表现为波动性？是否不同粒子之间相互作用表现为波动性？ 单个粒子不一定沿直线单个粒子不一定沿直线“运动运动”？ 用极弱的光照，也表现出波动性用极弱的光照，也表现出波动性 不确定性关系不确定性关系 思维层次：思维层次： 概率波概率波 教学内容：教学内容： 经典的粒子和经典的波特征概述经典的粒子和经典的波特征概述 概率波理论及其验证概率波理论及其验证第第5节节 不确定性关系不确定性关系 粒子束会发生衍射粒子束会发生衍射 粒子的位置和动量不能同时确定粒子的位置和动量不能同时确定 4hpx4htE引入思路：引入思路：不确定性关系描述的是微观现象，可利用计算机模

21、不确定性关系描述的是微观现象，可利用计算机模拟光的单缝衍射实验，结合用课件展示微观粒子在狭缝处位置拟光的单缝衍射实验，结合用课件展示微观粒子在狭缝处位置不确定的情景。提出问题。不确定的情景。提出问题。分析这种不确定性的数量关系的基础上，给出量子力学中的数分析这种不确定性的数量关系的基础上，给出量子力学中的数学关系式学关系式 -不确定性关系：不确定性关系： 常用的还有能量和时间常用的还有能量和时间教学建议：教学建议： （1）不必进行不确定关系的定量推导，应）不必进行不确定关系的定量推导，应强调关系式中各量物理意义。强调关系式中各量物理意义。 （2）教学中让学生明确：）教学中让学生明确： 经典物理

22、学中，物理模型与直接经验经典物理学中，物理模型与直接经验一致，物理现象直观可感；经典物理学中，一致，物理现象直观可感；经典物理学中，物理现象不能直感。物理现象不能直感。 量子力学在社会的各个领域成功应用，量子力学在社会的各个领域成功应用，但量子理论存在争论，还需完善。但量子理论存在争论，还需完善。我们已经知道，物体是由原子组成的，那么，原子是我们已经知道，物体是由原子组成的，那么，原子是构成物质的最小微粒吗？原子内部有复杂的结构吗？构成物质的最小微粒吗？原子内部有复杂的结构吗？这些问题诱使科学家们试图敲开原子的大门，为此他这些问题诱使科学家们试图敲开原子的大门，为此他们进行了一系列激动人心的探

23、究活动。们进行了一系列激动人心的探究活动。 本章概要本章概要本章以人类探索原子结构的历程为线索，从电子的发本章以人类探索原子结构的历程为线索，从电子的发现开始，展示了科学家探索原子结构的过程及其有关现开始，展示了科学家探索原子结构的过程及其有关经典实验。在学习过程中要注意体会人类在探究过程经典实验。在学习过程中要注意体会人类在探究过程中所运用的研究方法，在现代科学发展中的作用和价中所运用的研究方法，在现代科学发展中的作用和价值；认识在现代量子论视野下的原子结构图景；最后值；认识在现代量子论视野下的原子结构图景；最后通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构，以通过对氢原子光谱的分析，了解原子的

24、能级结构，以及光谱分析在科学技术中的应用。及光谱分析在科学技术中的应用。第十八章第十八章 原子结构原子结构本章内容的教学要求多数为本章内容的教学要求多数为“了解了解”、“知知道道”。教学重点：教学重点：汤姆孙发现电子的科学思想与实验汤姆孙发现电子的科学思想与实验方法，人类在实验的基础上认识原子结构和原方法，人类在实验的基础上认识原子结构和原子核的组成、能级跃迁、掌握光谱的分类及从子核的组成、能级跃迁、掌握光谱的分类及从现象上区分各种光谱，并能够掌握发射光谱和现象上区分各种光谱，并能够掌握发射光谱和吸收光谱的形成过程方面的区别。吸收光谱的形成过程方面的区别。教学难点：教学难点：人类研究微观世界的

25、方法，初步建人类研究微观世界的方法，初步建立量子化的概念。立量子化的概念。第十八章第十八章 原子结构原子结构内容标准内容标准 1 了解人类探索原子结构的了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验历史以及有关经典实验 2 通过对氢原子光谱的分析，通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构了解原子的能级结构 2007考试说明考试说明1 氢原子的能级结构氢原子的能级结构 2 能级公式能级公式 课标要求与高考考点分析课标要求与高考考点分析课时分配建议课时分配建议 第一单元第一单元 1电子的发现电子的发现 1学时学时 2原子的核式结构原子的核式结构 1学时学时第二单元第二单元 3 氢原子光谱氢原子光谱

26、1学时学时 4玻尔的原子模型玻尔的原子模型 2学时学时第三单元第三单元 5激光激光 1学时学时 本章重点本章重点 原子的核式结构模型原子的核式结构模型 玻尔的原子结构理论玻尔的原子结构理论 教材分析教材分析第第1节节 电子的发现电子的发现 本节重点：本节重点：电子的发现过程电子的发现过程 引入思路：引入思路：通过实验说明阴极射线的存在，对阴极射通过实验说明阴极射线的存在，对阴极射 线一系列实验研究发现电子。线一系列实验研究发现电子。教学线索：教学线索：P52阴极射线小标题中主要说的是气体放阴极射线小标题中主要说的是气体放电，可以用投影展示气体导电原理图，让学生明确气电，可以用投影展示气体导电原

27、理图，让学生明确气体导电的条件和机理。但要让学生明白以下思路（不体导电的条件和机理。但要让学生明白以下思路（不要求学生复述）要求学生复述）连在电源负极上的某些金属在强电场（高电压）、高温、紫外线的作连在电源负极上的某些金属在强电场（高电压）、高温、紫外线的作用下会发出一种射线，这种射线叫做用下会发出一种射线，这种射线叫做阴极射线阴极射线（阴极射线是什么？）阴极射线是什么？） 关于阴极射线的两种观点：电磁波粒子流？关于阴极射线的两种观点：电磁波粒子流？ 阴极射线由带电粒子组成阴极射线由带电粒子组成但粒子或者质量非常小，或者电荷量非常大但粒子或者质量非常小，或者电荷量非常大 J. J. 汤姆孙测量

28、阴极射线的比荷汤姆孙测量阴极射线的比荷（复习带电粒子在电磁场中的运动）（复习带电粒子在电磁场中的运动） 汤姆孙又直接测量了阴极射线粒子的电荷量汤姆孙又直接测量了阴极射线粒子的电荷量（不同物质做成的阴极发出的射线的粒子都有相同的比（不同物质做成的阴极发出的射线的粒子都有相同的比荷，表明都能发射相同的带电粒子）荷，表明都能发射相同的带电粒子） 阴极射线粒子的电荷与质子相当（负电）质量比质子小得多阴极射线粒子的电荷与质子相当（负电）质量比质子小得多 发现电子发现电子 认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有结构。提出认识到原子不是组成物质的最小微粒，原子本身也有结构。提出进一步探索原子的结构、建立原子模型的问题进一步探索原子的结构、建立原子模型的问题 。