(完整版)微觀世界與量子論正式版

6．4微觀世界與量子論

核心要點(diǎn)突破課堂互動(dòng)講練課前自主學(xué)案知能優(yōu)化訓(xùn)練6.4課標(biāo)定位學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解相對(duì)論時(shí)空觀，靈活運(yùn)用質(zhì)能關(guān)系分析解決問(wèn)題．2．理解光電效應(yīng)和光的波粒二象性，理解氫原子光譜．重點(diǎn)難點(diǎn)：重點(diǎn)：1.愛(ài)因斯坦的質(zhì)能關(guān)系和質(zhì)量公式．2．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究和分析論證及光譜的分析論證．難點(diǎn)：1.愛(ài)因斯坦的質(zhì)量公式和質(zhì)能關(guān)系．2．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)探究及與電磁理論的矛盾．課標(biāo)定位課前自主學(xué)案一、愛(ài)因斯坦的時(shí)空觀1．同時(shí)的相對(duì)性“同時(shí)性”在慣性系中，在低速時(shí)是沒(méi)有疑問(wèn)的，例如一列火車在做勻速直線運(yùn)動(dòng)，在某車廂中的中點(diǎn)一個(gè)人點(diǎn)燃一支蠟燭．他看到車廂前后兩壁是______被照亮的，地面上的人也應(yīng)認(rèn)為前后壁都是被________照亮的．但有了光速不變?cè)頃r(shí)，情況就不一樣了，當(dāng)火車速度較大時(shí)，地面上的人將認(rèn)為光先到達(dá)后壁，而后到達(dá)前壁．這就是“同時(shí)的相對(duì)性”．同時(shí)同時(shí)2．時(shí)空的相對(duì)性假如有一個(gè)事件P發(fā)生，在參考系A(chǔ)中的坐標(biāo)為(x，y，z)，發(fā)生的時(shí)間為t，在以速度v運(yùn)動(dòng)的參考系B中的坐標(biāo)為(x′，y′，z′)，發(fā)生的時(shí)間為t′，則有變換公式：愛(ài)因斯坦的時(shí)空相對(duì)性揭示了_______、________與物質(zhì)運(yùn)動(dòng)存在著內(nèi)在的不可分割的聯(lián)系，并給出了它們之間的定量關(guān)系．時(shí)間空間上面的式子說(shuō)明，相對(duì)于地面以速度v運(yùn)動(dòng)的物體，從地面上看，沿著運(yùn)動(dòng)方向上的長(zhǎng)度變_____了，速度越大，變_____得越多．短短上面的式子具有普遍意義，當(dāng)從地面觀察以速度v前進(jìn)的火車時(shí)，車上的時(shí)間進(jìn)程變_____了，不僅時(shí)間變_______了，物理、化學(xué)過(guò)程和生命的過(guò)程都變_______了，但車上的人都沒(méi)有這種感覺(jué)，他們反而認(rèn)為地面上的時(shí)間進(jìn)程變______了．慢慢慢慢從上式可以看出，當(dāng)物體(一般是粒子)的速度很大時(shí)，其運(yùn)動(dòng)時(shí)的質(zhì)量明顯_________靜止時(shí)的質(zhì)量．三、愛(ài)因斯坦的質(zhì)速公式經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的證明，物體有靜止質(zhì)量m0和運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量m，它們之間有如下關(guān)系：__________________大于四、質(zhì)能關(guān)系按照相對(duì)論和基本力學(xué)定律可推出質(zhì)量和能量具有如下關(guān)系：E＝_______.這就是著名的質(zhì)能關(guān)系．如果用Δm表示物體質(zhì)量的變化，ΔE表示能量的變化，那么它們的關(guān)系可以表示為ΔE＝_______該式表示，隨著一個(gè)物體質(zhì)量的減小，會(huì)_______一定的能量；與此同時(shí)，另一個(gè)物體吸收了能量，質(zhì)量也會(huì)______．mc2Δmc2釋放增大五、光電效應(yīng)1．定義：當(dāng)可見(jiàn)光和其他電磁輻射照射到金屬表面上時(shí)，能從金屬表面打出_______，這種現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)，而被打出的______叫做_______．2．光子說(shuō)概述：愛(ài)因斯坦于1905年提出光子說(shuō)．光在空間的傳播是_______的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)________，一個(gè)光子的能量為E＝_____，ν為光的頻率，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s.光子具有動(dòng)量和能量．電子電子光電子不連續(xù)光量子hν3．光的波粒二象性：光既是__________，又具有_______的特征，即光具有_______________．一切輻射(電磁波和熱輻射)都具有_____________．六、連續(xù)光譜與線光譜1．連續(xù)光譜(1)形式：連續(xù)分布著的包含著從紅光到紫光的各種色光的光譜．(2)產(chǎn)生：_____________及_______和__________直接發(fā)光時(shí)形成連續(xù)光譜．電磁波粒子波粒二象性波粒二象性灼熱的固體液體高壓氣體2．線狀光譜(分為明線光譜和吸收光譜)(1)形式：明線光譜由一些不連續(xù)的____線組成，吸收光譜是在連續(xù)光譜的背景上分布著若干條_____線．(2)產(chǎn)生：由稀薄氣體通電后發(fā)光產(chǎn)生的，觀察稀薄氣體放電后發(fā)光的光譜的實(shí)驗(yàn)中需要用光譜管和分光鏡．當(dāng)白光通過(guò)氣體時(shí)，才形成_______光譜(暗線光譜)．亮暗吸收(3)原子光譜：某種元素的原子發(fā)出的分立的線狀譜叫原子光譜．七、實(shí)物粒子與波德布羅意理論指出，每個(gè)物質(zhì)粒子都伴隨著一種波，這種波稱為_(kāi)______波，又稱為德布羅意波．物質(zhì)核心要點(diǎn)突破一、相對(duì)論時(shí)空觀的理解1．時(shí)間延緩效應(yīng)假設(shè)一列很長(zhǎng)的火車在沿平直軌道飛快地勻速行駛，車廂中央有一個(gè)光源發(fā)出了一個(gè)閃光，閃光照到了車廂的前壁和后壁．車上的觀察者認(rèn)為兩個(gè)事件是同時(shí)的，在他看來(lái)這很好解釋，因?yàn)檐噹菓T性系，光向前、向后傳播的速度相同，光源又在車廂的中央，閃光當(dāng)然會(huì)同時(shí)到達(dá)前、后兩壁．車下的觀察者則不以為然，他觀測(cè)到，閃光先到達(dá)后壁，后到達(dá)前壁．他的解釋是：地面也是一個(gè)慣性系，閃光向前、向后傳播的速度對(duì)地面也是相同的，但是在閃光飛向兩壁的過(guò)程中，車廂向前行駛了一段距離，所以向前的光傳播的路程長(zhǎng)些，到達(dá)車廂前壁的時(shí)刻也就晚些，這兩個(gè)事件不同時(shí)．2．運(yùn)動(dòng)的時(shí)鐘變慢假設(shè)車廂地板上有一個(gè)光源，發(fā)出一個(gè)閃光．對(duì)于車上的觀察者來(lái)說(shuō)，閃光到達(dá)光源正上方h高處的小鏡后被反射，回到光源位置，往返作用的時(shí)間為Δt′；對(duì)于地面上的觀察者來(lái)說(shuō)，情況有所不同．5．質(zhì)能關(guān)系愛(ài)因斯坦著名的質(zhì)能關(guān)系式是：E＝mc2，當(dāng)物體的質(zhì)量變化時(shí)，必然伴隨著能量的變化．如果用Δm表示物體質(zhì)量的變化，ΔE表示能量的變化量，那么它們的關(guān)系可以表示為ΔE＝Δmc2.即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)1．關(guān)于質(zhì)量和長(zhǎng)度，下列說(shuō)法正確的是(

)A．物體的質(zhì)量與位置、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)任何關(guān)系，是物質(zhì)本身的屬性B．物體的質(zhì)量與位置、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，只是在速度較低的情況下變化忽略不計(jì)C．物體的長(zhǎng)度與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，是物質(zhì)本身的屬性D．物體的長(zhǎng)度與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，只是在速度較低的情況下變化忽略不計(jì)解析：選BD.根據(jù)相對(duì)論的時(shí)空觀，在速度較大的運(yùn)動(dòng)中，時(shí)間、長(zhǎng)度、質(zhì)量相對(duì)于靜止的參考系會(huì)發(fā)生變化，因此選B、D.二、量子化現(xiàn)象分析1．光電效應(yīng)(1)光電效應(yīng)的規(guī)律：①每種金屬都有發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率；②光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，隨著入射光的頻率的增大而增大；③光電效應(yīng)的產(chǎn)生幾乎是瞬時(shí)的．(2)極限頻率：對(duì)于一定金屬來(lái)說(shuō)，逸出功W的值是一定的，所以入射光子的頻率ν越大，光電子的最大初動(dòng)能也越大，如果入射光子的頻率比較低，光的能量小于金屬的逸出功，就不能產(chǎn)生光電效應(yīng)了，這就是存在極限頻率的原因，極限頻率ν0可由下式求出：hν0＝W，2．光的波粒二象性在宏觀上，大量光子表現(xiàn)為波動(dòng)性，在微觀上，個(gè)別光子與其他物質(zhì)產(chǎn)生作用時(shí)往往表現(xiàn)為粒子性，即光具有波粒二象性．例如，在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，如果短時(shí)間內(nèi)曝光，發(fā)現(xiàn)光子在底片上呈現(xiàn)不規(guī)則分布的點(diǎn)，長(zhǎng)時(shí)間曝光才形成明暗相間的條紋．說(shuō)明了少量光子與其他物質(zhì)產(chǎn)生作用時(shí)表現(xiàn)出粒子性，而大量光子與其他物質(zhì)產(chǎn)生作用時(shí)表現(xiàn)出波動(dòng)性．3．原子光譜原子光譜分為：(1)發(fā)射光譜：由發(fā)光物體直接產(chǎn)生的光譜．發(fā)射光譜又分為連續(xù)光譜和明線光譜．(2)吸收光譜：高溫物體發(fā)出的白光通過(guò)物質(zhì)時(shí)，某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸收而形成的，其特點(diǎn)是在連續(xù)光譜的背景上，由一些不連續(xù)的暗線組成．例如，太陽(yáng)光中的連續(xù)譜線中有許多暗線，它們對(duì)應(yīng)著某些元素的特征譜線，產(chǎn)生這些暗線是由于太陽(yáng)表面大氣層中存在著相應(yīng)的元素．這些元素把太陽(yáng)光譜中相應(yīng)波長(zhǎng)的光吸收了，會(huì)在太陽(yáng)光的連續(xù)譜線中留下暗線．即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小試牛刀)2．下列關(guān)于光的波粒二象性的說(shuō)法，正確的是(

)A．一束傳播的光，有的光是波，有的光是粒子B．由光電效應(yīng)現(xiàn)象可知，光子與電子同樣是一種粒子C．在一束光中，光子間的相互作用使光表現(xiàn)出波的性質(zhì)D．光是一種波，同時(shí)也是一種粒子．光子說(shuō)并未否定電磁說(shuō)，在光子能量E＝hν中頻率仍表示的是波的特性解析：選D.光是一種波，同時(shí)也是一種粒子．光具有波粒二象性，是指當(dāng)光和物質(zhì)作用時(shí)，是“一份一份”的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)；單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)無(wú)法預(yù)測(cè)，但大量光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的可能性(概率)可以用波動(dòng)規(guī)律描述，光表現(xiàn)出波的性質(zhì)．粒子性和波動(dòng)性是光子本身的一種屬性，但并不是說(shuō)光是像電子一樣的粒子或像機(jī)械波一樣的波，光子說(shuō)并未否定電磁說(shuō)．課堂互動(dòng)講練時(shí)空相對(duì)論的應(yīng)用例1

在靜止系中的正立方體每邊長(zhǎng)L0，另一坐標(biāo)系以相對(duì)速度v平行于立方體的一邊運(yùn)動(dòng)．問(wèn)在后一坐標(biāo)系中的觀察者測(cè)得的立方體體積是多少？【方法總結(jié)】

(1)不同慣性系中的觀測(cè)者對(duì)同一物體進(jìn)行觀測(cè)，測(cè)得的結(jié)果并不相同．(2)平時(shí)觀察不到這種長(zhǎng)度收縮效應(yīng)，是因?yàn)槲覀兩钤诒裙馑俚偷枚嗟牡退偈澜?，這種現(xiàn)象不明顯．質(zhì)速關(guān)系的應(yīng)用例2

一個(gè)原來(lái)靜止的電子，經(jīng)電壓加速后速度為v＝6×106m/s.問(wèn)電子的質(zhì)量增大了還是減小了？改變了百分之幾？【答案】增加了0.02%【方法總結(jié)】由此看出，物體的質(zhì)量隨速度的增大而增大，但只有物體的速度很大時(shí)，其運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量才明顯大于靜止時(shí)的質(zhì)量．

用功率P0＝1W的光源照射離光源r＝3m處的某塊金屬的薄片，已知光源發(fā)出的是波長(zhǎng)λ＝5890nm的單色光，試計(jì)算：(1)1s內(nèi)打到金屬板1m2面積上的光子數(shù)；(2)若取該金屬原子半徑r1＝0.5×10－10m，則金屬表面上每個(gè)原子平均需隔多少時(shí)間才能接收到一個(gè)光子？光量子性的綜合應(yīng)用例3【答案】

(1)2.64×1016個(gè)(2)4830.9s知能優(yōu)化訓(xùn)練本部分內(nèi)容講解結(jié)束點(diǎn)此進(jìn)入課件目錄按ESC鍵退出全屏播放謝謝使用詩(shī)歌是一種憂郁的媒體，而詩(shī)人的使命是孤獨(dú)的。垂下的頭顱只是為了讓思想揚(yáng)起，你若有一個(gè)不屈的靈魂，腳下就會(huì)有一片堅(jiān)實(shí)的土地。只要春天還在我就不會(huì)悲哀縱使黑夜吞噬了一切太陽(yáng)還可以重新回來(lái)只要生命還在我就不會(huì)悲哀縱使陷身茫茫沙漠還有希望的綠洲存在只要明天還在我就不會(huì)悲哀冬雪終會(huì)悄悄融化春雷定將滾滾而來(lái)我和這個(gè)世界不熟。這并非是我安靜的原因。我依舊有很多問(wèn)題，問(wèn)南方，問(wèn)故里，問(wèn)希望，問(wèn)距離。我和這個(gè)世界不熟。這并非是我絕望的原因。我依舊有很多熱情，給分開(kāi)，給死亡，給昨天，給安寂。我和這個(gè)世界不熟。這并非是我虛假的原因。我依舊有很多真誠(chéng)，離不開(kāi)，放不下，活下去，愛(ài)得起。我和這個(gè)世界不熟。這并非是我孤寂的原因。我依舊有很多訴求，需慰藉，待分享，惹心煩，告訴你。我和這個(gè)世界不熟。這并非是我冷漠的原因。我依舊有很多動(dòng)情，為時(shí)間，為白為天黑，畏天命。那時(shí)我們有夢(mèng)，一切都是命運(yùn)，一切都是煙云一切都是沒(méi)有結(jié)局的開(kāi)始，一切都是稍縱即逝的追尋，一切歡樂(lè)都沒(méi)有微笑，一切苦難都沒(méi)有淚痕，一切語(yǔ)言都是重復(fù)，一切交往都是初逢，一切愛(ài)情都在心里，一切往事都在夢(mèng)中，一切希望都帶著注釋，一切信仰都帶著呻吟，一切爆發(fā)都有片刻的寧?kù)o，一切死亡都有冗長(zhǎng)的回聲。走吧，落葉吹進(jìn)深谷，歌聲卻沒(méi)有歸宿。走吧，冰上的月光，已從河面上溢出。走吧，眼睛望著同一片天空，心敲擊著暮色的鼓。走吧，我們沒(méi)有失去記憶，我們?nèi)ふ疑暮?。走吧，路呵路，飄滿了紅罌粟。我不相信，生活是沼澤，我不相信，生命旅途不能一路高歌；我不相信，成長(zhǎng)是懦弱，我不相信，雙手握不住執(zhí)著的繩索。人生一世，草木一秋，我們就跟大樹(shù)上的葉子一樣，早晚會(huì)枯黃隕落。樹(shù)葉雖小但見(jiàn)證了春秋，既目睹了繁花似錦，也目睹了大樹(shù)凋零。我們都是很相似的樹(shù)葉，因?yàn)槿松褪沁@樣，生老病死是誰(shuí)都要經(jīng)過(guò)的。如果你是條船，漂泊就是你的命運(yùn)，可別靠岸。誰(shuí)校對(duì)時(shí)間誰(shuí)就會(huì)突然老去雖生猶死的寂寞讓生命都凋零了人總要慢慢成熟，將這個(gè)浮華的世界看得更清楚，看穿偽裝的真實(shí)，看清隱匿的虛假，很多原本相信的事便不再相信。但是，要相信，這個(gè)世界里美好總要多過(guò)陰暗，歡樂(lè)總要多過(guò)苦難，還有很多事，值得你一如既往的相信。人生不能像做菜，把所有的料都準(zhǔn)備好了才下鍋卑鄙是卑鄙者的通行證高尚是高尚者的墓志銘早上，燦亮的陽(yáng)光撲進(jìn)來(lái)，他還睡著。我打開(kāi)窗簾，看窗外那一片平凡而現(xiàn)實(shí)的風(fēng)景。心想，在平凡和現(xiàn)實(shí)里，也必有巨大的美的可能吧。那時(shí)我們還年輕。穿過(guò)殘?jiān)珨啾谏n松古柏，我們來(lái)到山崖上。沐浴著夕陽(yáng)，心靜如水，我們向云霧飄蕩的遠(yuǎn)方眺望。其實(shí)啥也看不到，生活的悲歡離合遠(yuǎn)在地平線以外，而眺望是一種青春的姿態(tài)。才子當(dāng)然心里冰雪般的透徹：有些事，只能一個(gè)人做。有些關(guān)，只能一個(gè)人過(guò)。有些路啊，只能一個(gè)人走。不必向我訴說(shuō)春天我的心里并沒(méi)有秋寒不必向我解釋色彩我的眼里自有一片湛我嘆世事多變幻世事望我卻依然我和這個(gè)世界不熟。這并非是我逃避的原因。我依舊有很多憧憬，對(duì)夢(mèng)想，對(duì)記憶，對(duì)失敗，對(duì)希冀。我和這個(gè)世界不熟。這并非是我卑微的原因。我依舊有很多勇敢，不信輸，不信神，不信天