嶄新的一頁粒子的波動性

1、17.3 嶄新的一頁：粒子的波動性新課標(biāo)要求（一）知識與技能1了解光既具有波動性，又具有粒子性。2知道實物粒子和光子一樣具有波粒二象性。3知道德布羅意波的波長和粒子動量關(guān)系。（二）過程與方法1了解物理真知形成的歷史過程。2了解物理學(xué)研究的基礎(chǔ)是實驗事實以及實驗對于物理研究的重要性。3知道某一物質(zhì)在不同環(huán)境下所表現(xiàn)的不同規(guī)律特性。（三）情感、態(tài)度與價值觀1通過學(xué)生閱讀和教師介紹講解，使學(xué)生了解科學(xué)真知的得到并非一蹴而就，需要經(jīng)過一個較長的歷史發(fā)展過程，不斷得到糾正與修正。2通過相關(guān)理論的實驗驗證，使學(xué)生逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)求實的科學(xué)態(tài)度。3通過了解電子衍射實驗，使學(xué)生了解創(chuàng)造條件來進行有關(guān)物理實驗的方法

2、。教學(xué)重點實物粒子和光子一樣具有波粒二象性，德布羅意波長和粒子動量關(guān)系。教學(xué)難點 實物粒子的波動性的理解。教學(xué)方法 學(xué)生閱讀討論交流教師講解歸納總結(jié)教學(xué)用具：課件：PP演示文稿（科學(xué)家介紹，本節(jié)知識結(jié)構(gòu)）。多媒體教學(xué)設(shè)備。課時安排 1 課時教學(xué)過程（一）引入新課提問：前面我們學(xué)習(xí)了有關(guān)光的一些特性和相應(yīng)的事實表現(xiàn)，那么我們究竟怎樣來認(rèn)識光的本質(zhì)和把握其特性呢？請同時舉出相應(yīng)的事實基礎(chǔ)。學(xué)生閱讀課本、思考后回答：光是一種物質(zhì)，它既具有粒子性，又具有波動性。在不同條件下表現(xiàn)出不同特性。（分別舉出有關(guān)光的干涉衍射和光電效應(yīng)等實驗事實）。點評：讓學(xué)生閱讀課本內(nèi)容結(jié)合前面所學(xué)知識進行歸納總結(jié)，形成正確觀

3、點。教師：原來我們不能片面地認(rèn)識事物，能舉出本學(xué)科或其他學(xué)科或生活中類似的事或物嗎？學(xué)生舉例說明：例如哲學(xué)中對事物的辨正觀點等。點評：培養(yǎng)學(xué)生對事物或規(guī)律的全面把握，并與與其他學(xué)科進行橫向滲透聯(lián)系。（二）進行新課1、光的波粒二象性教師：講述光的波粒二象性。在學(xué)生的辨析說明下進行歸納整理。（1）我們所學(xué)的大量事實說明：光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性。 光的分立性和連續(xù)性是相對的，是不同條件下的表現(xiàn)，光子的行為服從統(tǒng)計規(guī)律。（2）光子在空間各點出現(xiàn)的概率遵從波動規(guī)律，物理學(xué)中把光波叫做概率波。點評：通過學(xué)生歸納總結(jié)形成結(jié)論，教師再進行講解，學(xué)生容易接受。充分注重知識的學(xué)生自主形成過

4、程。2、光子的能量與頻率以及動量與波長的關(guān)系。 讓學(xué)生找到更多的關(guān)系公式：提問：受此啟發(fā)，人們想到：同樣作為物質(zhì)的實物粒子(如電子、原子、分子等)是否也具有波動性呢？學(xué)生閱讀課本“粒子的波動性”。點評：讓學(xué)生帶著問題閱讀，提高閱讀的效率，培養(yǎng)學(xué)生從課文材料中提取有關(guān)信息的能力。3、粒子的波動性提問：誰大膽地將光的波粒二象性推廣到實物粒子？只是因為他大膽嗎？學(xué)生回答：法國科學(xué)家德布羅意考慮到普朗克能量子和愛因斯坦光子理論的成功，大膽地把光的波粒二象性推廣到實物粒子。展示演示文稿資料：有關(guān)德布羅意。點評：使學(xué)生了解對知識理論的推廣和假設(shè)并不是一味 的憑空猜想，而是有一定的理論或事實基礎(chǔ)。（1）德布

5、羅意波實物粒子也具有波動性，這種波稱之為物質(zhì)波，也叫德布羅意波。（2）物質(zhì)波波長 提問：各物理量的意義？學(xué)生回答：為德布羅意波長，h為普朗克常量，p為粒子動量。點評：對物理原理公式的理解關(guān)鍵在于對各物理量意義的理解。講述：當(dāng)時這一觀點超出了人們的想象，不被人們所接受，歷史上類似的事例我們還知道那些？學(xué)生回答：伽利略的兩個鐵球同時落地等。點評：使學(xué)生了解正確的知識理論往往并不是一提出就能被大家所接受的。教師：讓學(xué)生帶著問題閱讀課本有關(guān)內(nèi)容，為什么德布羅意波觀點很難通過實驗驗證？又是在怎樣的條件下使實物粒子的波動性得到了驗證？4物質(zhì)波的實驗驗證提問：粒子波動性難以得到驗證的原因？學(xué)生閱讀教材后回答

6、：宏觀物體的波長比微觀粒子的波長小得多，這在生活中很難找到能發(fā)生衍射的障礙物，所以我們并不認(rèn)為它有波動性作為微觀粒子的電子，其德布羅意波波長為1010m數(shù)量級，找與之相匹配的障礙物也非易事點評：讓學(xué)生知受實際條件的限制而使很多理論在開始都處于假設(shè)階段，不易被人們接受。例題：某電視顯像管中電子的運動速度是4.0×107m/s；質(zhì)量為10g的一顆子彈的運動速度是200m/s分別計算它們的德布羅意波長引導(dǎo)學(xué)生分析，學(xué)生解答：根據(jù)公式計算得1.8×10-11m和3.3×10-34m點評：通過具體計算使學(xué)生對實物粒子的德布羅意波長有感性認(rèn)識，進一步理解實物粒子波動性驗證的困

7、難。說明：由計算結(jié)果知，通常生活中觀察不到實物波動特性征的原因。展示演示文稿資料：電子波動性的發(fā)現(xiàn)者戴維森和小湯姆遜（電子波動性的發(fā)現(xiàn),使得德布羅意由于提出實物粒子具有波動性這一假設(shè)得以證實,并因此而獲得1929年諾貝爾物理學(xué)獎.而戴維森和小湯姆遜由于發(fā)現(xiàn)了電子的波動性也同獲1937年諾貝爾物理學(xué)獎）學(xué)生閱讀有關(guān)物理學(xué)歷史資料，了解物理學(xué)有關(guān)知識的形成建立和發(fā)展的真是過程。點評：應(yīng)用物理學(xué)家的歷史資料，不僅有真實感，增強了說服力，同時也能對學(xué)生進行發(fā)放教育，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，激發(fā)學(xué)生的探索精神。教師：講述電子衍射實驗：1927年，兩位美國物理學(xué)家使電子束投射到鎳的晶體上，得到

8、了電子束的衍射圖案從而證實了德布羅意的假設(shè)。學(xué)生了解更具體的相關(guān)歷史資料。點評：增加真實感，使學(xué)生初步體會如何創(chuàng)造條件進行科學(xué)實驗探索，體會其中的奇妙之處。講述：除了電子以外，后來還陸續(xù)證實了質(zhì)子、中子以及原子、分子的波動性。點評：引用更多實驗事實來增強對理論的證明。提問：衍射現(xiàn)象對高分辨率的顯微鏡有影響否？如何改進？學(xué)生閱讀課本材料：顯微鏡的分辨本領(lǐng)。點評：對所學(xué)知識進行拓展，加強對實際生產(chǎn)生活應(yīng)用的聯(lián)系。（三）課堂小結(jié)教師活動：本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了光的本質(zhì)，即光是一種物質(zhì)，它既具有粒子性，又具有波動性。在不同條件下表現(xiàn)出不同特性。注意對光的本質(zhì)的全面把握。學(xué)習(xí)了得到實驗事實驗證的實物粒子波動性

9、，其對應(yīng)的波稱之為物質(zhì)波，注意掌握物質(zhì)波的計算公式。點評：反思小節(jié)為學(xué)生提供本節(jié)內(nèi)容的主要知識框架，有利于學(xué)生對所學(xué)知識的及時鞏固和知識重點的把握。（四）作業(yè)：復(fù)習(xí)本節(jié)教材 思考教材第43頁“問題與練習(xí)”中各題，預(yù)做回答。點評：加深對課堂所學(xué)知識的理解和掌握，聯(lián)系實際對所學(xué)內(nèi)容進行應(yīng)用。教學(xué)體會本節(jié)課作為近代物理部分內(nèi)容，比較抽象，學(xué)生沒有生活經(jīng)驗和感觀認(rèn)識，也沒有演示實驗可以做，在課堂上注意以學(xué)生為主導(dǎo)，通過補充的一些史料，加深學(xué)生感受，讓學(xué)生閱讀思考后歸納得出結(jié)論，同樣能收到好的效果。（1）在有關(guān)事實和已知觀點基礎(chǔ)下，歸納光的本性，培養(yǎng)學(xué)生注意全面把握物理規(guī)律和全面把握物理規(guī)律的能力。（2）課本材料和補充的史料讓學(xué)生先行閱讀，通過思考、辨析后歸納得出正確結(jié)論，比教師一人講解更具有真實感和說服力