【優(yōu)化方案】高中物理 第6章6.4 微觀世界與量子論課件 滬科必修2

6．4微觀世界與量子論

核心要點(diǎn)突破課堂互動講練課前自主學(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.理解相對論時空觀，靈活運(yùn)用質(zhì)能關(guān)系分析解決問題．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、愛因斯坦的時空觀1．同時的相對性“同時性”在慣性系中，在低速時是沒有疑問的，例如一列火車在做勻速直線運(yùn)動，在某車廂中的中點(diǎn)一個人點(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．但有了光速不變原理時，情況就不一樣了，當(dāng)火車速度較大時，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“同時的相對性”．同時同時2．時空的相對性假如有一個事件P發(fā)生，在參考系A(chǔ)中的坐標(biāo)為(x，y，z)，發(fā)生的時間為t，在以速度v運(yùn)動的參考系B中的坐標(biāo)為(x′，y′，z′)，發(fā)生的時間為t′，則有變換公式：愛因斯坦的時空相對性揭示了_______、________與物質(zhì)運(yùn)動存在著內(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．時間空間上面的式子說明，相對于地面以速度v運(yùn)動的物體，從地面上看，沿著運(yùn)動方向上的長度變_____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，車上的時間進(jìn)程變_____了，不僅時間變_______了，物理、化學(xué)過程和生命的過程都變_______了，但車上的人都沒有這種感覺，他們反而認(rèn)為地面上的時間進(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，其運(yùn)動時的質(zhì)量明顯_________靜止時的質(zhì)量．三、愛因斯坦的質(zhì)速公式經(jīng)過嚴(yán)格的證明，物體有靜止質(zhì)量m0和運(yùn)動的質(zhì)量m，它們之間有如下關(guān)系：__________________大于四、質(zhì)質(zhì)能關(guān)關(guān)系按照相相對論論和基基本力力學(xué)定定律可可推出出質(zhì)量量和能能量具具有如如下關(guān)關(guān)系：：E＝_______.這就是是著名名的質(zhì)質(zhì)能關(guān)關(guān)系．．如果果用Δm表示物物體質(zhì)質(zhì)量的的變化化，ΔE表示能能量的的變化化，那那么它它們的的關(guān)系系可以以表示示為ΔE＝_______該式表表示，，隨著著一個個物體體質(zhì)量量的減減小，，會_______一定的的能量量；與與此同同時，，另一一個物物體吸吸收了了能量，質(zhì)質(zhì)量也也會______．mc2Δmc2釋放增大五、光光電效效應(yīng)1．定義義：當(dāng)當(dāng)可見見光和和其他他電磁磁輻射射照射射到金金屬表面上上時，，能從從金屬屬表面面打出出_______，這種種現(xiàn)象象叫做做光電電效應(yīng)應(yīng)，而而被打打出的的______叫做_______．2．光子子說概述：：愛因因斯坦坦于1905年提出出光子子說．．光在在空間間的傳傳播是是_______的，而而是一一份一一份的的，每每一份份叫做做一個個________，一個個光子子的能能量為為E＝_____，ν為光的的頻率率，普普朗克克常量量h＝6.63×10－34J·s.光子具具有動動量和和能量量．電子電子光電子子不連續(xù)續(xù)光量子子hν3．光的的波粒粒二象象性：：光既既是__________，又具具有_______的特征征，即即光具具有_______________．一切切輻射射(電磁波波和熱熱輻射射)都具有有_____________．六、連連續(xù)光光譜與與線光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)光時形成連續(xù)光譜．電磁波波粒子波粒二二象性性波粒二二象性性灼熱的的固體體液體高壓氣氣體2．線狀狀光譜譜(分為明明線光光譜和和吸收收光譜譜)(1)形式：：明線線光譜譜由一一些不不連續(xù)續(xù)的____線組成成，吸吸收光光譜是是在連連續(xù)光光譜的的背景景上分分布著著若干干條_____線．(2)產(chǎn)生：：由稀稀薄氣氣體通通電后后發(fā)光光產(chǎn)生生的，，觀察察稀薄薄氣體體放電電后發(fā)發(fā)光的的光譜譜的實(shí)實(shí)驗(yàn)中中需要要用光光譜管管和分光光鏡．．當(dāng)白白光通通過氣氣體時時，才才形成成_______光譜(暗線光光譜)．亮暗吸收(3)原子光光譜：：某種種元素素的原原子發(fā)發(fā)出的的分立立的線線狀譜譜叫原原子光光譜．．七、實(shí)實(shí)物粒粒子與與波德布羅羅意理理論指指出，，每個個物質(zhì)質(zhì)粒子子都伴伴隨著著一種種波，，這種種波稱稱為_______波，又又稱為為德布布羅意意波．．物質(zhì)核心要點(diǎn)突破一、相相對論論時空空觀的的理解解1．時間間延緩緩效應(yīng)應(yīng)假設(shè)一一列很很長的的火車車在沿沿平直直軌道道飛快快地勻勻速行行駛，，車廂廂中央央有一一個光光源發(fā)發(fā)出了了一個個閃光光，閃閃光照照到了了車廂廂的前前壁和和后壁壁．車車上的的觀察察者認(rèn)認(rèn)為兩兩個事事件是是同時時的，，在他他看來來這很很好解解釋，，因?yàn)闉檐噹麕菓T慣性系系，光光向前前、向向后傳傳播的的速度度相同同，光光源又又在車車廂的的中央央，閃閃光當(dāng)當(dāng)然會會同時時到達(dá)達(dá)前、、后兩兩壁．．車下下的觀觀察者者則不不以為為然，，他觀觀測到到，閃閃光先先到達(dá)達(dá)后壁壁，后后到達(dá)達(dá)前壁壁．他的解解釋是是：地地面也也是一一個慣慣性系系，閃閃光向向前、、向后后傳播播的速速度對對地面面也是是相同同的，，但是是在閃閃光飛飛向兩兩壁的的過程程中，，車廂廂向前前行駛駛了一一段距距離，，所以以向前前的光光傳播播的路路程長長些，，到達(dá)達(dá)車廂廂前壁壁的時時刻也也就晚晚些，，這兩兩個事事件不不同時時．2．運(yùn)動動的時時鐘變變慢假設(shè)車車廂地地板上上有一一個光光源，，發(fā)出出一個個閃光光．對對于車車上的的觀察察者來來說，，閃光光到達(dá)達(dá)光源源正上上方h高處的的小鏡鏡后被被反射射，回回到光光源位位置，，往返返作用用的時時間為為Δt′；對于于地面面上的的觀察察者來來說，，情況況有所所不同同．5．質(zhì)能能關(guān)系系愛因斯坦著著名的質(zhì)能能關(guān)系式是是：E＝mc2，當(dāng)物體的的質(zhì)量變化化時，必然然伴隨著能能量的變化化．如果用用Δm表示物體質(zhì)質(zhì)量的變化化，ΔE表示能量的的變化量，，那么它們們的關(guān)系可可以表示為為ΔE＝Δmc2.即時應(yīng)用(即時突破，，小試牛刀刀)1．關(guān)于質(zhì)量量和長度，，下列說法法正確的是是()A．物體的質(zhì)質(zhì)量與位置置、運(yùn)動狀狀態(tài)無任何何關(guān)系，是是物質(zhì)本身身的屬性B．物體的質(zhì)質(zhì)量與位置置、運(yùn)動狀狀態(tài)有關(guān)，，只是在速速度較低的的情況下變變化忽略不不計C．物體的長長度與運(yùn)動動狀態(tài)無關(guān)關(guān)，是物質(zhì)質(zhì)本身的屬屬性D．物體的長長度與運(yùn)動動狀態(tài)有關(guān)關(guān)，只是在在速度較低低的情況下下變化忽略略不計解析：選BD.根據(jù)相對論論的時空觀觀，在速度度較大的運(yùn)運(yùn)動中，時時間、長度度、質(zhì)量相相對于靜止止的參考系系會發(fā)生變變化，因此此選B、D.二、量子子化現(xiàn)象象分析1．光電效效應(yīng)(1)光電效應(yīng)應(yīng)的規(guī)律律：①每每種金屬屬都有發(fā)發(fā)生光電電效應(yīng)的的極限頻頻率；②②光電子子的最大大初動能能與入射射光的強(qiáng)強(qiáng)度無關(guān)關(guān)，隨著著入射光光的頻率率的增大大而增大大；③光光電效應(yīng)應(yīng)的產(chǎn)生生幾乎是是瞬時的的．(2)極限頻率率：對于于一定金金屬來說說，逸出出功W的值是一一定的，，所以入入射光子子的頻率率ν越大，光光電子的的最大初初動能也也越大，，如果入入射光子子的頻率率比較低低，光的的能量小小于金屬屬的逸出出功，就就不能產(chǎn)產(chǎn)生光電電效應(yīng)了了，這就就是存在在極限頻頻率的原原因，極極限頻率率ν0可由下式式求出：：hν0＝W，2．光的波波粒二象象性在宏觀上上，大量量光子表表現(xiàn)為波波動性，，在微觀觀上，個個別光子子與其他他物質(zhì)產(chǎn)產(chǎn)生作用用時往往往表現(xiàn)為為粒子性性，即光光具有波波粒二象象性．例例如，在在光的雙雙縫干涉涉實(shí)驗(yàn)中中，如果果短時間間內(nèi)曝光光，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)光子在在底片上上呈現(xiàn)不不規(guī)則分分布的點(diǎn)點(diǎn)，長時時間曝光光才形成成明暗相相間的條條紋．說說明了少少量光子子與其他他物質(zhì)產(chǎn)產(chǎn)生作用用時表現(xiàn)現(xiàn)出粒子子性，而而大量光光子與其其他物質(zhì)質(zhì)產(chǎn)生作作用時表表現(xiàn)出波波動性．．3．原子光光譜原子光譜譜分為：：(1)發(fā)射光譜譜：由發(fā)發(fā)光物體體直接產(chǎn)產(chǎn)生的光光譜．發(fā)發(fā)射光譜譜又分為為連續(xù)光光譜和明明線光譜譜．(2)吸收光譜譜：高溫溫物體發(fā)發(fā)出的白白光通過過物質(zhì)時時，某些些波長的的光被物物質(zhì)吸收收而形成成的，其其特點(diǎn)是是在連續(xù)續(xù)光譜的的背景上上，由一一些不連連續(xù)的暗暗線組成成．例如如，太陽陽光中的的連續(xù)譜譜線中有有許多暗暗線，它它們對應(yīng)應(yīng)著某些些元素的的特征譜譜線，產(chǎn)產(chǎn)生這些些暗線是是由于太太陽表面面大氣層層中存在在著相應(yīng)應(yīng)的元素素．這些些元素把把太陽光光譜中相相應(yīng)波長長的光吸吸收了，，會在太太陽光的的連續(xù)譜譜線中留留下暗線線．即時應(yīng)用用(即時突破破，小試試牛刀)2．下列關(guān)關(guān)于光的的波粒二二象性的的說法，，正確的的是()A．一束傳傳播的光光，有的的光是波波，有的的光是粒粒子B．由光電電效應(yīng)現(xiàn)現(xiàn)象可知知，光子子與電子子同樣是是一種粒粒子C．在一束束光中，，光子間間的相互互作用使使光表現(xiàn)現(xiàn)出波的的性質(zhì)D．光是一一種波，，同時也也是一種種粒子．．光子說說并未否否定電磁磁說，在在光子能能量E＝hν中頻率仍仍表示的的是波的的特性解析：選D.光是一種種波，同同時也是是一種粒粒子．光光具有波波粒二象象性，是是指當(dāng)光光和物質(zhì)質(zhì)作用時時，是“一份一份份”的，表現(xiàn)現(xiàn)出粒子子的性質(zhì)質(zhì)；單個個光子的的運(yùn)動無無法預(yù)測測，但大大量光子子在空間間各點(diǎn)出出現(xiàn)的可可能性(概率)可以用波波動規(guī)律律描述，，光表現(xiàn)現(xiàn)出波的的性質(zhì)．．粒子性性和波動動性是光光子本身身的一種種屬性，，但并不不是說光光是像電電子一樣樣的粒子子或像機(jī)機(jī)械波一一樣的波波，光子子說并未未否定電電磁說．．課堂互動講練時空相對論的應(yīng)用類型一例1在靜止系系中的正正立方體體每邊長長L0，另一坐坐標(biāo)系以以相對速速度v平行于立立方體的的一邊運(yùn)運(yùn)動．問問在后一一坐標(biāo)系系中的觀觀察者測測得的立立方體體體積是多多少？【方法總結(jié)結(jié)】(1)不同慣性性系中的的觀測者者對同一一物體進(jìn)進(jìn)行觀測測，測得得的結(jié)果果并不相相同．(2)平時觀察察不到這這種長度度收縮效效應(yīng)，是是因?yàn)槲椅覀兩罨钤诒裙夤馑俚偷玫枚嗟牡偷退偈澜缃?，這種種現(xiàn)象不不明顯．．質(zhì)速關(guān)系的應(yīng)用類型二例2一個原來來靜止的的電子，，經(jīng)電壓壓加速后后速度為為v＝6×106m/s.問電子的的質(zhì)量增增大了還還是減小小了？改改變了百百分之幾幾？【答案】增加了0.02%【方法總結(jié)結(jié)】由此看出出，物體體的質(zhì)量量隨速度度的增大大而增大大，但只只有物體體的速度度很大時時，其運(yùn)運(yùn)動的質(zhì)質(zhì)量才明明顯大于于靜止時時的質(zhì)量量．用功率P0＝1W的光源照照射離光光源r＝3m處的某塊