廣東省佛山市南海區(qū)羅村高級(jí)中學(xué)高一物理《第5章經(jīng)典力學(xué)與物理學(xué)革命》學(xué)案（2）

1、廣東省佛山市南海區(qū)羅村高級(jí)中學(xué)高一物理練習(xí) 班別 學(xué)號(hào) 姓名 評(píng)價(jià)【課標(biāo)說(shuō)明】：1、初步了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象，知道量子論的主要內(nèi)容。2、知道宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點(diǎn)，了解光的波粒二象性。3、知道量子論的建立不僅是物理學(xué)的革命，也對(duì)人類(lèi)認(rèn)識(shí)世界和科技發(fā)展具有重要影響。4、通過(guò)了解經(jīng)典物理學(xué)能量連續(xù)性觀點(diǎn)在解釋“黑體輻射”現(xiàn)象時(shí)的失敗，體會(huì)普朗克提出量子假說(shuō)的偉大意義。4、通過(guò)了解“光電效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)與經(jīng)典物理學(xué)理論的矛盾，體會(huì)愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)對(duì)光的本性的揭露。5、通過(guò)了解光的波粒二象性和氫原子光譜，使學(xué)生知道微觀世界能量量子化的特征，從而使學(xué)生認(rèn)識(shí)到：量子論的觀點(diǎn)是作為現(xiàn)代人認(rèn)識(shí)客觀世

2、界的重要方法。教學(xué)教程：一.黑體輻射：能量子假說(shuō)的提出1.黑體：如果一個(gè)物體能夠吸收照射到它上面的全部輻射而無(wú)反射，這種物體就叫做黑體。2.黑體輻射：黑體的溫度升高時(shí)可以輻射出任何頻率的電磁波(包括可見(jiàn)光和不可見(jiàn)光)。黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律無(wú)法用經(jīng)典物理學(xué)的理論解釋。3.能量子假說(shuō)：所謂能量子就是能量的最小單元。微觀領(lǐng)域里能量的變化總表現(xiàn)為電磁波的輻射與吸收，不同頻率的電磁波其能量子的值不同，表達(dá)式為： E=h其中，是電磁波的頻率，h是一個(gè)普遍適用的常量，稱(chēng)作普朗克常量。由實(shí)驗(yàn)測(cè)得h 6.631034Js。4.能量的量子化在微觀領(lǐng)域里能量的不連續(xù)變化，即只能取分立值的現(xiàn)象，叫做能量的量子化。 普朗

3、克的能量子假說(shuō)不僅解決了黑體輻射的理論困難，而且揭開(kāi)了物理學(xué)上嶄新的篇章。二、光電效應(yīng)現(xiàn)象1、光電效應(yīng)現(xiàn)象：在光的照射下，物體表面發(fā)出電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來(lái)的電子叫光電子2 光電效應(yīng)規(guī)律：1）光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的，時(shí)間不超過(guò)109s.2）任何金屬都有一個(gè)能產(chǎn)生光電效應(yīng)的最低照射光頻率，叫做極限頻率3）光電子的最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大，而與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)4）光電流強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比結(jié)論:光電效應(yīng)的發(fā)生與否,與光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān),與照射埋單長(zhǎng)短無(wú)關(guān),與光的頻率、金屬材料的種類(lèi)有關(guān)。3、波動(dòng)理論在解釋光電效應(yīng)時(shí)的矛盾1）波動(dòng)理論無(wú)法解釋極限頻率2）光電子最大初動(dòng)能的大小應(yīng)與

4、光強(qiáng)有關(guān)，與頻率無(wú)關(guān) 3）弱光照射時(shí)應(yīng)有能量積累過(guò)程，不應(yīng)瞬時(shí)發(fā)生三、光子說(shuō)1、光的波動(dòng)理論在解釋光電效應(yīng)時(shí)遇到了巨大的困難。后來(lái)，愛(ài)因斯坦在普朗克量子化理論的啟發(fā)下，提出了光子學(xué)說(shuō)2、愛(ài)因斯坦在1905年提出，在空間中傳播的光也不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光量子，簡(jiǎn)稱(chēng)光子3、光子的能量和頻率成正比，光子能量：四、光的波粒二象性1.光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象說(shuō)明光具有波動(dòng)性；2.光電效應(yīng)現(xiàn)象說(shuō)明光具有粒子性。結(jié)論：光既具有波的特性又具有粒子的特性。這就是光的波粒二象性。在宏觀上，大量光子傳播往往表現(xiàn)為波動(dòng)性；在微觀上，個(gè)別光子在與其他物質(zhì)產(chǎn)生作用時(shí)，往往表現(xiàn)為粒子性。五、原子光譜：

5、原子能量的不連續(xù)1.經(jīng)典理論與實(shí)驗(yàn)的矛盾經(jīng)典理論：能量是連續(xù)變化的，原子發(fā)光的光譜是連續(xù)譜。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：原子發(fā)光的光譜是不連續(xù)的線狀譜原子光譜。2.原子光譜的解釋?zhuān)涸又荒芴幱谝幌盗胁贿B續(xù)的能量狀態(tài)中，當(dāng)原子從一種能量狀態(tài)變化到另一能量狀態(tài)時(shí)，輻射（或吸收）一定頻率的光子，輻射（或吸收）的光子的能量是不連續(xù)的。氫原子光譜氫原的能級(jí)圖結(jié)論：量子化現(xiàn)象是微觀世界的普遍現(xiàn)象，這與經(jīng)典理論產(chǎn)生尖銳矛盾。這暴露了經(jīng)典物理學(xué)的局限性（宏觀、低速）。從而引發(fā)了物理學(xué)的革命量子論的建立，使人類(lèi)對(duì)物質(zhì)的認(rèn)識(shí)由宏觀世界進(jìn)入微觀領(lǐng)域。第四節(jié) 物理學(xué)人類(lèi)文明進(jìn)步的階梯一.物理學(xué)與自然科學(xué)人類(lèi)文明進(jìn)步的基石在物理學(xué)的基礎(chǔ)

6、性研究過(guò)程中，形成和發(fā)展出來(lái)的基本概念、基本理論、基本實(shí)驗(yàn)手段和精密的測(cè)試方法，已成為其他許多學(xué)科的重要組成部分，并產(chǎn)生了良好的效果這對(duì)于天文學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、地學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)科學(xué)甚至經(jīng)濟(jì)學(xué)都是如此。19世紀(jì)末、20世紀(jì)初，相對(duì)論和量子論的確立是物理學(xué)革命的高潮，以物理學(xué)革命為先導(dǎo)，帶動(dòng)了化學(xué)、生物學(xué)、天文學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科的理論也都發(fā)生了革命性的突破，并形成了一些交叉學(xué)科，如物理化學(xué)、生物物理、地球物理等等當(dāng)前科學(xué)中最活躍、最引人注目的課題，如生命科學(xué)、宇宙起源、材料科學(xué)等等，都與物理學(xué)的研究成果和研究方法密切相關(guān)現(xiàn)代物理知識(shí)對(duì)其他學(xué)科的滲透比上個(gè)世紀(jì)要廣泛得多，教師在教學(xué)過(guò)程中必須拓寬視野，

7、重視物理學(xué)與人文科學(xué)和其他技術(shù)科學(xué)知識(shí)的交叉與拓寬二.物理學(xué)與現(xiàn)代技術(shù)人類(lèi)文明進(jìn)步的推動(dòng)力物理學(xué)的基礎(chǔ)性、技術(shù)性、思想性使之成為推動(dòng)人類(lèi)文明進(jìn)步的重要力量。1、基礎(chǔ)性物理學(xué)是基礎(chǔ)自然科學(xué)。物理學(xué)的研究成果和研究方法直接應(yīng)用于化學(xué)、生物、地理、氣象等自然科學(xué)，大大加速了自然科學(xué)的發(fā)展和分化獨(dú)立，甚至形成了新的獨(dú)立學(xué)科或分支學(xué)科。如天體物理學(xué)、空間物理學(xué)、地球物理學(xué)，流體力學(xué)、生物物理，物理化學(xué)、量子化學(xué)等等。使人們更全面地探索、認(rèn)識(shí)自然界的規(guī)律。2技術(shù)性物理學(xué)幾乎是一切工程科學(xué)的基礎(chǔ)。物理學(xué)的成就直接發(fā)展了各種各樣的工程技術(shù)，形成了今天門(mén)類(lèi)齊全、多樣的工業(yè)體系。今天的許多高新技術(shù)也仍然是以物理學(xué)

8、的研究成果為基礎(chǔ)的。這些工程技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，極大地提高了社會(huì)生產(chǎn)力水平，改變了人類(lèi)的生活、生產(chǎn)方式，創(chuàng)造了輝煌的物質(zhì)文明。比如，機(jī)械、建筑科學(xué)就是經(jīng)典力學(xué)原理的實(shí)際運(yùn)用，今天的電力、電子工業(yè)是電磁學(xué)發(fā)展的結(jié)果，光學(xué)特別是激光技術(shù)使得光纖通信、互聯(lián)網(wǎng)、激光醫(yī)學(xué)等蓮勃發(fā)展。在萬(wàn)有引力定律基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的航天技術(shù)使得人類(lèi)的足跡不斷地向宇宙深處延伸。3、思想性物理學(xué)在自身的發(fā)展進(jìn)步中積累的思想方法是人類(lèi)思想領(lǐng)域的瑰寶。這些思想方法和物理學(xué)的研究成就一道在改善人們的生產(chǎn)、生活條件的同時(shí)，也改變著人們的思維方式。指引著人們破除迷信、消除愚昧、尊重客觀事實(shí)、尊重科學(xué)，不斷追求真、善、美，推動(dòng)人類(lèi)文明的車(chē)輪該滾向前。人類(lèi)社會(huì)歷史上的幾次工業(yè)革命都足以物