2023學(xué)年完整公開課版17.4《概-率-波》教案

物理：《概率波》教案三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解微粒說的基本觀點(diǎn)及對(duì)光學(xué)現(xiàn)象的解釋和所遇到的問題；（2）了解波動(dòng)說的基本觀點(diǎn)及對(duì)光學(xué)現(xiàn)象的解釋和所遇到的問題；（3）了解事物的連續(xù)性與分立性是相對(duì)的，了解光既有波動(dòng)性，又有粒子性；（4）了解光是一種概率波。2、過程與方法（1）領(lǐng)悟什么是概率波；（2）了解物理學(xué)中物理模型的特點(diǎn)初步掌握科學(xué)抽象這種研究方法；（3）通過數(shù)形結(jié)合的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)工具在物理科學(xué)中的作用。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：理解人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)和研究經(jīng)歷了一個(gè)十分漫長(zhǎng)的過程，這一過程也是辯證發(fā)展的過程．根據(jù)事實(shí)建立學(xué)說，發(fā)展學(xué)說，或是決定學(xué)說的取舍，發(fā)現(xiàn)新的事實(shí)，再建立新的學(xué)說。人類就是這樣通過光的行為，經(jīng)過分析和研究，逐漸認(rèn)識(shí)光的本性的。教學(xué)重點(diǎn)：人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)的發(fā)展過程。教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)量子化、波粒二象性、概率波等概念的理解。教學(xué)方法：“創(chuàng)設(shè)情景，提出問題——觀察思考，自主探索——討論交流，總結(jié)歸納”為教學(xué)結(jié)構(gòu)，采用“交流——互動(dòng)”。教學(xué)用具：PP演示文稿（科學(xué)家介紹，本節(jié)知識(shí)結(jié)構(gòu)）。多媒體教學(xué)設(shè)備。教學(xué)過程：第四節(jié)概率波（一）引入新課（1）康普頓散射實(shí)驗(yàn)：康普頓效應(yīng)是γ射線或X射線打在物質(zhì)上，與物質(zhì)中原子的核外電子發(fā)生相互作用，作用后產(chǎn)生散射光子和反沖電子的效應(yīng)。結(jié)論：康普頓效應(yīng)進(jìn)一步證實(shí)了光的粒子性。是驗(yàn)證光的波粒二象性的重要物理實(shí)驗(yàn)之一。（2）光的衍射：光在傳播中遇到障礙物會(huì)“繞行”。結(jié)論：光具有波動(dòng)性。分析討論在平常不容易觀察到明顯衍射現(xiàn)象的原因，以及采用怎樣的措施能夠較為方便的觀察到明顯衍射現(xiàn)象？在經(jīng)典的物理學(xué)中，波和粒子是兩種不同的研究對(duì)象，具有非常不同的表現(xiàn)。那么對(duì)于光和電子、質(zhì)子等粒子，這兩種互不相容的屬性又能“集于一身”呢？（二）進(jìn)行新課1、光的波粒二象性17世紀(jì)的微粒說和波動(dòng)說是兩種對(duì)立的學(xué)說，都受到傳統(tǒng)觀念的影響，因?yàn)閭鹘y(tǒng)觀念認(rèn)為在宏觀現(xiàn)象中波動(dòng)性和粒子性是對(duì)立的。微觀世界的某些屬性與宏觀世界不同，光子說沒有否定波動(dòng)性和光的電磁說，光子的能量與頻率有關(guān)，頻率是波的特征。問題：在微觀世界中，如何把波的圖象與粒子的圖象統(tǒng)一起來呢？2、光波是概率波（1）光強(qiáng)光的強(qiáng)度指單位時(shí)間內(nèi)到達(dá)單位面積的光的能量，也就是明條紋處到達(dá)的光子多，暗條紋處到達(dá)的光子數(shù)少。（2）概率波伽爾頓板實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)一：用很弱的光做雙縫干涉，暴光時(shí)間短，可看到膠片上出現(xiàn)一些無規(guī)則分布的點(diǎn)子。實(shí)驗(yàn)二：暴光時(shí)間足夠長(zhǎng)，有大量光子通過狹縫，底片上出現(xiàn)了規(guī)則的干涉條紋。實(shí)驗(yàn)一說明：光表現(xiàn)出粒子性，也看到光子的運(yùn)動(dòng)與宏觀現(xiàn)象中質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)不同，沒有一定的軌道。單個(gè)光子通過雙縫后的落點(diǎn)無法預(yù)測(cè)。實(shí)驗(yàn)二說明：光的波動(dòng)性是大量光子表現(xiàn)出來的現(xiàn)象，在干涉條紋中，那些光波強(qiáng)的地方是光子到達(dá)機(jī)會(huì)多的地方或是到達(dá)幾率大的地方，光波弱的地方是光子到達(dá)機(jī)會(huì)少的地方。光的波動(dòng)性可看做是大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。思考：是否可以認(rèn)為光子之間的相互作用使它表現(xiàn)出波動(dòng)性？實(shí)驗(yàn)說明：如果狹縫只能讓一個(gè)光子通過，得到的照片和上面相同，把一個(gè)縫擋住，光屏上不再出現(xiàn)干涉條紋，說明光的波動(dòng)性不是光子之間相互作用引起的，是光子本身的一種屬性。3、光的波動(dòng)性與粒子性是不同條件下的表現(xiàn)：大量光子行為顯示波動(dòng)性；個(gè)別光子行為顯示粒子性；光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越強(qiáng)；光的波長(zhǎng)越短，粒子性越強(qiáng)。光的波動(dòng)性不是光子之間相互作用引起的，是光子本身的一種屬性。課后練習(xí)1、在經(jīng)典物理學(xué)的概念中，粒子的運(yùn)動(dòng)在任意時(shí)刻有確定的_______________、_______________和_______________，波在空間中傳播有固定的_______________和_______________，表示波具有空間上的周期性。2、在弱光的干涉實(shí)驗(yàn)中，控制光的強(qiáng)度，使前一個(gè)光子到達(dá)屏幕后才發(fā)出第二個(gè)光子，從而排除光子之間相互作用的可能性。在這種情況下，如果時(shí)間較短，則在光屏上出現(xiàn)的是__________________________，若經(jīng)過比較長(zhǎng)的時(shí)間，則在屏上可以看到__________________。這說明光子到達(dá)亮條紋處的_____________較大，到達(dá)暗條紋處的_____________較小，所以我們可以說光是一種_____________波。3、用電子做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，少量電子在屏上看不到分布規(guī)律，體現(xiàn)了電子的_____________性，但大量電子通過雙縫時(shí)，在屏上就得到了清晰的干涉條紋，體現(xiàn)了電子的_____________性。4、電子、質(zhì)子等實(shí)物粒子和光子一樣，具有波動(dòng)性，這種波動(dòng)性就是粒子本身在空間某處出現(xiàn)的_____________大小問題；但光子又不同于其他實(shí)物粒子，光子在真空中的__________________是其他粒子永遠(yuǎn)達(dá)不到的。5、在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)100個(gè)光子中有96個(gè)通過雙縫后打到了觀察屏上的某處，則該處可能()A．出現(xiàn)亮條紋B．出現(xiàn)暗條紋C．可能出現(xiàn)亮條紋，可能出現(xiàn)暗條紋D．出現(xiàn)明暗相間的條紋6、下列各種波是概率波的是()A．聲波B．無線電波C．光波D．物質(zhì)波7、在做雙縫干涉實(shí)驗(yàn)時(shí)，在觀察屏的某處是亮紋，則對(duì)光子到達(dá)觀察屏的位置，下列說法正確的是()A．到達(dá)亮條紋處的概率比到達(dá)暗條紋處的概率大B．到達(dá)暗條紋處的概率比到達(dá)亮條紋處的概率大C．該光子可能到達(dá)觀察屏的任意位置D．以上說法均不可能8、有關(guān)經(jīng)典物理中的粒子，下列說法正確的是()A．有一定的大小，但沒有一定的質(zhì)量B．有一定的質(zhì)量，但沒有一定的大小C．既一定的大小，也有一定的質(zhì)量D．有的粒子還有一定量的電荷9、關(guān)于經(jīng)典波的特征，下列說法正確的是()A．具有一定的頻率，但沒有固定的波長(zhǎng)B．具有一定的波長(zhǎng)，但沒有固定的頻率C．既有一定的頻率，也有固定的波長(zhǎng)D．還具有周期性10、在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮條紋的光強(qiáng)占入射光光強(qiáng)的95%以上，假設(shè)現(xiàn)在只讓一個(gè)光子通過單縫，則該光子()A．一定落在中央亮條紋上B．一定落在亮條紋處C．可能落在暗條紋處D．落在中央亮條紋處的可能性最大11、試根據(jù)相關(guān)實(shí)驗(yàn)解釋為什么光是一種概率波？12、利用學(xué)過的知識(shí)解釋實(shí)驗(yàn)室中電子云的形成原因和特點(diǎn)。1、軌道，位置，速度，頻率，波長(zhǎng)2、無規(guī)則分布的曝光點(diǎn)，明顯的干涉條紋，概率，概率，概率3、粒子，波動(dòng)4、概率，傳播速度5、ACD6、A7、CD8、AC9、CD10、CD11、在弱光的干涉實(shí)驗(yàn)中，控制光的強(qiáng)度，使前一個(gè)光子到達(dá)屏幕后才發(fā)出第二個(gè)光子，從而排除光子之間相互作用的可能性。在這種情況下，如果時(shí)間較短，則在光屏上出現(xiàn)的是無規(guī)則分布的曝光點(diǎn)，若經(jīng)過比較長(zhǎng)的時(shí)間，則在屏上可以看到明顯的干涉條紋。