803609306人教版 粒子的波動性 教案

1、嶄新的一頁：粒子的波動性教案授課學校 泰安市第三中學 任課教師 程玉清 教材版本 人教版 選修 3-5 參 考 書 人教版 教師教學用書 3-5 2009 年 4 月 20 日 嶄新的一頁：粒子的波動性教案 學校：泰安第三中學 編者：程玉清一、教學目標1知識與技能 （1）知道光、實物粒子具有波粒二象性； （2）知道德布羅意假說的內容，公式表達；（3）了解物質波的驗證過程。 2過程與方法 （1）沿著物理學家的研究過程展開教學，盡量再現(xiàn)物理學家的思想和研究方法。 （2）通過“小練習”對比，進而理解宏觀物體的波動性不明顯，并找到驗證物質波的方法 3情感態(tài)度與價值觀 （1）感受人類對光認識的美好、曲折

2、過程，欣賞物理學的對稱美，體會蘊含的哲學思想。 （2）從科學家的工作中感悟科學探究：如何向固有觀念挑戰(zhàn)，提出大膽猜想和假說，如何尋找有效的方法加以驗證。（3）培養(yǎng)學生的科學文化素質科學方法、科學意識、科學精神。 二、教學重點、難點重點：知道德布羅意波及德布羅意波波長計算粒子同樣具有波動性。難點：理解德布羅意波（物質波）及表現(xiàn)規(guī)律。三、教學用具自制多媒體課件四、復習回顧人類對光認識的歷史過程 一部科學史詩學生閱讀課本第一段，分組討論、自由發(fā)言，教師引導歸納，同時多媒體輔助問題：光的發(fā)展史(光的本性)？十七世紀初笛卡兒兩種假說：光是類似于微粒的一種物質光是一種以“以太”為媒質的壓力。十七世紀光的微

3、粒說(代表人物-牛頓)：光是從光源發(fā)出的一種物質微粒，在均勻介質中以一定的速度傳播，能解釋光的反射現(xiàn)象、析射現(xiàn)象。同時期光的波動說(代表人物-惠更斯) ：認為光是一種波，在實驗中觀察到了光的干涉和衍射現(xiàn)象，這是波動的特征，微粒說無法解釋。光的電磁說(十九世紀：代表人物-麥克斯韋) 麥克斯韋認為光是一種電磁波,赫茲用實驗證實了光的電磁本性.光是電磁波的主要依據：傳播都不需介質.都是橫波.在真空中傳播速度相同。19世紀末赫茲等又發(fā)現(xiàn)了-光電效應現(xiàn)象，用波動說無法解釋。愛因斯坦于20世紀初提出了光子說，認為光具有粒子性，從而解釋了光電效應。從笛卡兒兩種假說到牛頓與胡克、牛頓與惠更斯粒子說與波動說之爭

4、，再到麥克斯韋、赫茲、普朗克和愛因斯坦的對光的進一步認識。在新的事實與理論面前，終于以光即具有波動性，又有粒子性即光具有波粒二象性而畫一下圓滿的句號。（多媒體展示）原來相互矛盾的兩種學術，后來發(fā)現(xiàn)只是一個事的兩個表現(xiàn)形式，并非有此無彼，而是彼中有我，我中有你，最后以愛因斯坦提出的“光具有波粒二象性”而落下了帷幕。為此愛因斯坦獲得了諾貝爾物理學獎。粒子性、波動性之間的橋梁 以上兩個公式中和p是物質所具有的粒子性的重要物理量，而是波長與頻率是波動性的典型物理量，所以兩式左側是粒子性，而右側卻是波動性，它們通過普朗克常量h聯(lián)系，可見光的波動性與粒子性并不矛盾。光的波動性和粒子性是一對矛盾的兩個方面，

5、彼此含有對方的成份，共存于光的統(tǒng)一體中。五、進行新課、德布羅意提出實物粒子具有波動性的假設（體會德布羅意從類比和對稱性思考的科學思想方法） 19世紀以來，光學上注重波動方面的研究，忽視了粒子方面的研究；而實物粒子的研究上，是否發(fā)生了相反的錯誤？體會德布羅意從類比和對稱性思考的科學思想方法。 問題：“相反的錯誤”指什么？ 生：實物粒子的研究只注重了粒子性，而忽視了波動性。 （2）、（自學）德布羅意假說科學的狂想曲，回答問題：問題：德布羅意假說的內容？生：實物粒子也具有波動性；每一個運動的粒子都與一種波對應。 問題：物質波的概念？ 生：與實物粒子相聯(lián)系的波德布羅意波。問題：物質波的頻率、波長公式？

6、 生： ，、物質波的驗證 問題：如何驗證德布羅意假說？ 生：如果能觀察到實物粒子的干涉、衍射等波的特有現(xiàn)象，可驗證實物粒子具有波動性。問題：發(fā)生明顯衍射的條件？ 生：障礙物或小孔的尺寸跟波長差不多，或者比波長還要小。 找學生爬黑板，應用德布羅意波能量、動量關系式計算子彈及電子的波長。計算：一個質量為001kg，速度為300m/s的子彈，對應的德布羅意波長？ 解析： 問題：為什么不易觀察到宏觀物體的波動性？計算：一個原來靜止的電子，經過100v的電壓加速后，對應的德布羅意波長？解析：，問題：分子直徑的數(shù)量級？與上面計算出的電子波長數(shù)量級相當嗎？ 師點撥：電子的德布羅意波長與分子直徑相當，電子束照

7、到晶體上，兩晶格的狹縫可使電子發(fā)生明顯的衍射。1927年戴維孫和gp湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射的實驗，證實了電子的波動性。、學生看書了解這一歷史過程，并觀察電子束的衍射圖樣與x-射線晶體衍射圖樣相似。 電子束通過鋁箔時的衍射圖樣 弗蘭克林拍攝的dna的x射線衍射照片六、小節(jié)本節(jié)課的設計不僅關注知識及知識的形成過程，更注重科學素質的培養(yǎng)，也關注情感態(tài)度價值觀方面的東西。教師通過對光的本質的認識這一線索，對光的有關知識進行重新復習，對光的粒子性與波動性有一個系統(tǒng)的全面的認識。通過光子能量公式、動量公式，兩式左側是粒子性，而右側卻是波動性，以及聯(lián)系量普朗克常量h，從理論上光波與粒子之間的聯(lián)系。再利用實驗和物理學史對物質波動性的深入探究，從德布羅意波的提出、驗證、物質波理論的形成到諾貝爾物理學獎的獲得。不但學到了許多知識，更重要的是讓學生明確科學的探究是不斷的深入的，理論是在不斷發(fā)展的，了解到人類直接經驗的局限性和曲折歷程，滲透辯證的思想特別是培養(yǎng)了敢于創(chuàng)新，勇于實踐，實事求是科學的精神和科學態(tài)度以及類比法、實踐法等科學的方法，同時意識到科學有價，意識到物質世界