粵教版高中物理選修三4.5不確定性關(guān)系教案

第五節(jié)不確定性關(guān)系（一）教學(xué)目標(biāo)能借助光的衍射實(shí)驗(yàn)理解位置和動(dòng)量的不確定性關(guān)系△x△p≥h/4π。解理建，會(huì)理物差和處了解科學(xué)理論都有其適用的范圍。（二）教材分析教材首先以經(jīng)典物理學(xué)中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)為切入點(diǎn)，提出對(duì)微觀粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的描繪能否采用經(jīng)典物理學(xué)方法的問(wèn)題，從而引發(fā)學(xué)生對(duì)精確描繪微觀粒子運(yùn)。教材由假設(shè)光是經(jīng)典的粒子出發(fā)，推導(dǎo)出光子落點(diǎn)范圍與單縫行射實(shí)驗(yàn)得到的實(shí)際光強(qiáng)分布相悖，接著具體分析光的單縫衍射光強(qiáng)曲線，讓學(xué)生知道亮條紋的分布具有周期性，光子到達(dá)它們的概率是不一樣的。教材在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)調(diào)節(jié)入射狹縫寬度（控制入射光位置的不確定量）與中央亮條紋的寬度（光子原運(yùn)動(dòng)方向垂直的動(dòng)量不確定量）的對(duì)應(yīng)關(guān)系，結(jié)合分析了各:△x△p≥h/4π教材最后簡(jiǎn)要介紹了量子力學(xué)的建立過(guò)程，展望了量子力學(xué)作為一個(gè)嶄新的理論，它的建立與發(fā)展奠定了現(xiàn)代科技的基礎(chǔ)，在現(xiàn)代物理學(xué)以及其他相力（三）學(xué)情分析學(xué)生在理解入射粒子位置不確定性和動(dòng)量的不確定性兩個(gè)物理量時(shí)可能會(huì)有困難。微觀粒子具有波動(dòng)性，會(huì)發(fā)生衍射大部分粒子到達(dá)狹縫之前沿水平方向運(yùn)動(dòng)，而在經(jīng)過(guò)狹縫之后，有些粒子跑到投影位置以外，說(shuō)明這些粒子具，所以粒子在垂直方向上的動(dòng)量也具有不確定性，其不確定量的大小可以由中央。生解性的。然可單子運(yùn)動(dòng)情況，但是大量粒子的運(yùn)動(dòng)卻是有規(guī)律的，這種隨機(jī)現(xiàn)象遵從統(tǒng)計(jì)規(guī)律，需要從波的理論去推測(cè)出現(xiàn)在某個(gè)地方的概率有多大只有反復(fù)強(qiáng)化這個(gè)概念，不。（四）教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：不確定性關(guān)系△x△p≥h/4π的理解。教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)微觀粒子位置的理解，對(duì)微觀粒子動(dòng)量的理解。（五）教學(xué)過(guò)程導(dǎo)入不但如此，如果知道了質(zhì)點(diǎn)的加速度，還可以預(yù)言質(zhì)點(diǎn)在以后任意時(shí)刻的位置和量。新課講授（1）光的衍射實(shí)驗(yàn)介紹當(dāng)光通過(guò)細(xì)縫后，若光子是經(jīng)典粒子，在屏上的落點(diǎn)應(yīng)在縫的投影之內(nèi),當(dāng)細(xì)縫不斷縮小后，光子在屏上的落點(diǎn)還在縫的投影之內(nèi)嗎？（2）光的衍射實(shí)驗(yàn)衍射演示一。？！？析（3）位置不確定范圍是Δx問(wèn)題：一個(gè)光子通過(guò)狹縫的瞬間，它是從擋板左側(cè)哪個(gè)準(zhǔn)確位置進(jìn)入細(xì)縫標(biāo)x?答案：完全不確定。不確定范圍有多大?坐標(biāo)X位置不確定范圍是Δx，可用縫寬a來(lái)表示。細(xì)縫處位置不確定范圍取決于縫寬a=Δx。若減小縫寬，光子進(jìn)入細(xì)縫位置的不確定范圍（Δx）越小，即光子進(jìn)入細(xì)縫的位置就越精確。若減小縫寬，光子進(jìn)入細(xì)縫位置的不確定范圍（Δx）越小，即光子進(jìn)入細(xì)縫的位置就越精確。（4）動(dòng)量不確定范圍Δp大部分粒子通過(guò)狹縫后打在狹縫投影之外的位置，說(shuō)明在縫后x方向有動(dòng)量p。x方向的動(dòng)量會(huì)隨縫寬變化而變化，也是不確定的。亮紋寬度越大，說(shuō)明在縫后x方向動(dòng)量越不確定，動(dòng)量不確定范圍Δp可以用亮紋寬度來(lái)表示。（5）Δx與Δp關(guān)系的分析接著我們?cè)賮?lái)尋找坐標(biāo)X位置不確定范圍Δx與動(dòng)量不確定范圍Δp的關(guān)系。若減小縫寬，位置的不確定量(Δx)減小，但中央亮紋變寬，所以x方向動(dòng)量的不確定量(Δp)變大。論1確Δx于0)定(p趨向于無(wú)窮大)。若增加縫寬，位置的不確定量(Δx)增加，但中央亮紋變窄，即在x方向動(dòng)量的不確定量(Δp)變小,當(dāng)x增加到一定量時(shí)，衍射條紋消失，在x方向沒(méi)有光子偏移，即Δp為0。論2確(p于0)定(Δx趨向于無(wú)窮大)。結(jié)論：微觀粒子的位置測(cè)得越準(zhǔn)確，動(dòng)量就越不準(zhǔn)確。動(dòng)量測(cè)得越準(zhǔn)確，。（6）海森伯不確定關(guān)系結(jié)論及海森伯介紹1927年海森伯提出：不確定性關(guān)系△x△p≥h/4πΔXΔP在X，h是普朗克常量

h6.6261034Js124哥192。。（7）不確定關(guān)系例題應(yīng)用例題：設(shè)子彈的質(zhì)量為0.01kg，槍口直徑為0.5cm，試求子彈射出槍口時(shí)橫向速度的不確定量。解析：槍口直徑可以當(dāng)作子彈射出槍口位置的不確定量Δx，由于Δp＝mΔv，由不確定關(guān)系式得子彈射出槍口時(shí)橫向速度的不確定量Δv≥h/(4πmΔx)＝1.06×10－30m/s.（8）不確定關(guān)系的物理意義和微觀本質(zhì)>置(x向0)p向)p向0)p)。。<>微觀本質(zhì)：是微觀粒子的波粒二象性及粒子空間分布遵從統(tǒng)計(jì)規(guī)律的。（9）對(duì)不確定關(guān)系歸納提升>確:中量，但它們可以處于擋板左側(cè)的任何位置，也就是說(shuō)，粒子在擋板左側(cè)的位置是完。<:子到達(dá)狹縫之前沿水平方向運(yùn)動(dòng)，而在經(jīng)過(guò)狹縫之后，有些粒子跑到投影位置以外。這些粒子具有與其原來(lái)運(yùn)動(dòng)方向垂直的動(dòng)量。由于哪個(gè)粒子到達(dá)屏上的哪個(gè)位置是完全隨機(jī)的，所以粒子在垂直方向上的動(dòng)量也具有不確定性，不確定。<3>位置和動(dòng)量的不確定性關(guān)系:由△x△p≥h/4π可以知道,在微觀領(lǐng)域,要準(zhǔn)確地確定粒子的位置,動(dòng)量的不確定性就更大;反之要準(zhǔn)確地確定粒子的動(dòng)量,。<>微觀粒子的運(yùn)動(dòng)沒(méi)有特定的軌道:由△x△p≥4π不確定性關(guān)系可知微觀粒子的位置和動(dòng)量是不能同時(shí)被確定的，這也就決定了不能用“軌跡”的動(dòng)<5>經(jīng)典物理和微觀物理的區(qū)別:（10）量子力學(xué)的應(yīng)用半導(dǎo)體材料、量子計(jì)算機(jī)、掃描隧道顯微鏡、光伏發(fā)電等。3.課堂小結(jié)。1x觀x