高中政治 第1課 生活在人民當(dāng)家作主的國家 第2框 政治權(quán)利與義務(wù)參與政治生活的基礎(chǔ)課件 新人教版必修2 (1728)

1、4 4概率波概率波5 5不確定性關(guān)系不確定性關(guān)系讀一讀思一思辨一辨議一議一、閱讀教材第40頁“經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波”部分,知道經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波的特征。1.什么是經(jīng)典粒子?它是如何運(yùn)動的?答案:(1)經(jīng)典粒子:粒子有一定的空間大小,具有一定的質(zhì)量,有的還帶有電荷。(2)運(yùn)動的基本特征:遵從牛頓運(yùn)動定律,任意時刻有確定的位置和速度,在時空中有確定的軌道。2.什么是經(jīng)典的波?答案:經(jīng)典的波在空間是彌散開來的,具有頻率和波長,即具有時空的周期性。讀一讀思一思辨一辨議一議二、閱讀教材第40、41頁“概率波”部分,知道概率波,理解概率波的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。1.光波是一種概率波嗎?為什么?答案:光的波動性不是光

2、子之間的相互作用的結(jié)果,光子本身的波動性是它固有的性質(zhì)。光子在空間出現(xiàn)的概率可以通過波動的規(guī)律來確定,所以,從光子的概念上看,光波是一種概率波。2.物質(zhì)波也是概率波嗎?答案:對于電子和其他微觀粒子,單個粒子的位置是不確定的,但是在某點(diǎn)附近出現(xiàn)的概率的大小可以由波動的規(guī)律確定。對于大量粒子,這種概率分布導(dǎo)致確定的宏觀結(jié)果,所以物質(zhì)波也是概率波。讀一讀思一思辨一辨議一議三、閱讀教材第42、43頁“不確定性關(guān)系”部分,知道三種不確定性關(guān)系。1.什么是不確定性關(guān)系?答案:在經(jīng)典物理學(xué)中,一個質(zhì)點(diǎn)的位置和動量是可以同時測定的,在微觀物理學(xué)中,要同時測出微觀粒子的位置和動量是不太可能的,我們把這種關(guān)系叫不

3、確定性關(guān)系。2.寫出不確定性關(guān)系的表達(dá)式,并說明式中各量的意義。答案:表達(dá)式:xp ,其中用x表示粒子位置的不確定量,用p表示在x方向上動量的不確定量,h是普朗克常量。讀一讀思一思辨一辨議一議1.思考辨析。(1)微觀粒子不受外力作用時光子就會勻速運(yùn)動。 ()解析:光子不同于宏觀力學(xué)的粒子,不能用宏觀粒子的牛頓力學(xué)規(guī)律分析光子的運(yùn)動。答案:(2)不確定關(guān)系不僅適用于電子和光子等微觀粒子,也適用于宏觀粒子。 ()解析:不確定性關(guān)系也適用于宏觀粒子,不過這些不確定量微乎其微。答案:讀一讀思一思辨一辨議一議2.探究討論。(1)為什么不能用“軌跡”來描述粒子的運(yùn)動?答案:由不確定性關(guān)系可知,微觀粒子的位

4、置和動量不能同時被確定,也就決定了不能用“軌跡”來描述粒子的運(yùn)動。(2)為什么要有物理模型與物理現(xiàn)象?答案:在經(jīng)典物理學(xué)中,對于宏觀對象,我們分別建立粒子模型和波動模型;在微觀世界里,也需要建立物理模型,像粒子的波粒二象性模型。探究一探究二對概率波的進(jìn)一步理解對概率波的進(jìn)一步理解問題導(dǎo)引在雙縫干涉和單縫衍射的暗條紋處一定沒有光子到達(dá)嗎?要點(diǎn)提示:在雙縫干涉和單縫衍射的暗條紋處也有光子到達(dá),只是光子數(shù)量“特別少”。探究一探究二名師精講1.單個粒子運(yùn)動的偶然性:我們可以知道粒子落在某點(diǎn)的概率,但不能確定落在什么位置,即粒子到達(dá)什么位置是隨機(jī)的,是預(yù)先不確定的。2.大量粒子運(yùn)動的必然性:由波動規(guī)律,

5、我們可以準(zhǔn)確地知道大量粒子運(yùn)動的統(tǒng)計(jì)規(guī)律,因此我們可以對宏觀現(xiàn)象進(jìn)行預(yù)言。3.概率波體現(xiàn)了波粒二象性的和諧統(tǒng)一:概率波的主體是光子和實(shí)物粒子,體現(xiàn)了粒子性的一面;同時粒子在某一位置出現(xiàn)的概率受波動規(guī)律的支配,體現(xiàn)了波動性的一面。所以說,概率波將波動性和粒子性統(tǒng)一在一起。探究一探究二4.物質(zhì)波也是概率波對于電子、實(shí)物粒子等其他微觀粒子,同樣具有波粒二象性,所以與它們相聯(lián)系的物質(zhì)波也是概率波。也就是說,單個粒子位置是不確定的,具有偶然性;大量粒子運(yùn)動具有必然性,遵循統(tǒng)計(jì)規(guī)律。概率波將波動性和粒子性統(tǒng)一在了一起。探究一探究二典例剖析【例題1】 (多選)在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中,中央亮紋的光的強(qiáng)度占從單縫射入

6、的整個光的強(qiáng)度的95%以上。假設(shè)現(xiàn)在只讓一個光子通過單縫,那么該光子()A.一定落在中央亮紋處B.一定落在亮紋處C.可能落在暗紋處D.落在中央亮紋處的可能性最大解析:根據(jù)光是概率波的理論,一個光子通過單縫落在何處,是不確定的,但落在中央明條紋區(qū)域的概率最大,也有可能落在其他亮條紋和暗條紋處,但落在暗條紋處的概率極小。答案:CD探究一探究二歸納總結(jié)(1)在雙縫干涉和單縫衍射的暗條紋處也有光子到達(dá),只是光子數(shù)量“特別少”,很難呈現(xiàn)出亮度。(2)要理解統(tǒng)計(jì)規(guī)律,對統(tǒng)計(jì)規(guī)律的認(rèn)識是理解概率波的前提。探究一探究二變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練1(多選)用極微弱的可見光做雙縫干涉實(shí)驗(yàn),隨著時間的增加,在屏上先后出現(xiàn)如圖

7、(a)、(b)、(c)所示的圖像,則()A.圖像(a)表明光具有粒子性B.圖像(c)表明光具有波動性C.用紫外光觀察不到類似的圖像D.實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波探究一探究二解析:圖像(a)曝光時間短,通過的光子數(shù)很少,呈現(xiàn)粒子性,A正確。圖像(c)曝光時間長,通過了大量光子,呈現(xiàn)波動性,B正確。該實(shí)驗(yàn)表明光是一種概率波,D正確。紫外線本質(zhì)和可見光本質(zhì)相同,也可以發(fā)生上述現(xiàn)象,C錯誤。答案:ABD探究一探究二對不確定性關(guān)系的理解對不確定性關(guān)系的理解問題導(dǎo)引對微觀粒子的分析能不能用“軌跡”來描述呢?要點(diǎn)提示:微觀粒子的運(yùn)動遵循不確定關(guān)系,也就是說,要準(zhǔn)確確定粒子的位置,動量(或速度)的不確定量就更大;

8、反之,要準(zhǔn)確確定粒子的動量(或速度),位置的不確定量就更大,也就是說不可能同時準(zhǔn)確地知道粒子的位置和動量。因而不可能用“軌跡”來描述粒子的運(yùn)動。探究一探究二名師精講1.粒子位置的不確定性:單縫衍射現(xiàn)象中,入射的粒子有確定的動量,但它們可以處于擋板另一側(cè)的任何位置,也就是說,粒子在擋板另一側(cè)的位置是完全不確定的。2.粒子動量的不確定性:微觀粒子具有波動性,會發(fā)生衍射。大部分粒子到達(dá)狹縫之前沿水平方向運(yùn)動,而在經(jīng)過狹縫之后,有些粒子跑到投影位置以外。這些粒子具有與其原來運(yùn)動方向垂直的動量。由于哪個粒子到達(dá)屏上的哪個位置是隨機(jī)的,所以粒子在垂直入射方向上的動量也具有不確定性,不確定量的大小可以由中央

9、亮條紋的寬度來衡量。探究一探究二探究一探究二典例剖析【例題2】 導(dǎo)學(xué)號已知=5.310-35Js。試求下列情況中速度測定的不確定量:(1)一個球的質(zhì)量m=1.0kg,測定其位置的不確定量為10-6m;(2)電子的質(zhì)量me=9.010-31kg,測定其位置的不確定量為10-10m(即在原子的數(shù)量級)。解析:(1)m=1.0kg,x1=10-6m,(2)me=9.110-31kg,x2=10-10m,同理得v25.8105m/s。答案:(1)5.310-29m/s(2)5.8105m/s探究一探究二歸納總結(jié)對不確定性關(guān)系的理解不確定性關(guān)系不是說微觀粒子的坐標(biāo)測不準(zhǔn),也不是說微觀粒子的動量測不準(zhǔn),更

10、不是說微觀粒子的坐標(biāo)和動量都測不準(zhǔn),而是說微觀粒子的坐標(biāo)和動量不能同時測準(zhǔn)。探究一探究二變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練2質(zhì)量為m=6.6410-27kg的粒子通過寬度為a=0.1mm的狹縫后,其速度的不確定量約為多少?若其速度v=3107m/s,它能否看成經(jīng)典粒子?12341.(對概率波的理解)在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時,發(fā)現(xiàn)100個光子中有96個通過雙縫后打到了觀察屏上的b處,則b處可能是()A.亮紋B.暗紋C.既有可能是亮紋也有可能是暗紋D.以上各種情況均有可能解析:按波的概率分布的特點(diǎn)去判斷,由于大部分光子都落在b點(diǎn),故b處一定是亮紋,選項(xiàng)A正確。答案:A12342.(對概率波的理解)(多選)下列說法中正確的

11、是()A.光是一種電磁波B.光是一種概率波C.光子相當(dāng)于高速運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn)D.光的直線傳播只是宏觀近似規(guī)律解析:光是一種電磁波,是電磁波譜中頻率(或波長)很窄的一部分,A正確;光又是概率波,單個光子的運(yùn)動純屬偶然,而大量光子的運(yùn)動受波動規(guī)律支配,B正確;光子是能量粒子,不能看成高速運(yùn)動的質(zhì)點(diǎn),C錯誤;因光波長很短,比一般物體的尺寸小得多,所以光的衍射非常弱,可看成直線傳播,它只是一種近似規(guī)律,D正確。答案:ABD12343.(對不確定性關(guān)系的理解)(多選)下列說法正確的是()A.宏觀物體的動量和位置可準(zhǔn)確測定B.微觀粒子的動量和位置可準(zhǔn)確測定C.微觀粒子的動量和位置不可同時準(zhǔn)確測定D.宏觀物體的動量和位置不可同時準(zhǔn)確測定解析:由不確定性關(guān)系知,宏觀物體的不確定量較小,一般認(rèn)為其動量和位置確定。答案:AC12344.(對物理模型物理現(xiàn)象的理解)(多選)下列對