第一篇：物理選修3-5教案 17.3 粒子的波動性

17.3粒子的波動性

一、教學(xué)目標(biāo)

1．知識與技能

（1）知道光、實物粒子具有波粒二象性；

（2）知道德布羅意假說的內(nèi)容，公式表達；

（3）了解物質(zhì)波的驗證過程。

2．過程與方法

（1）沿著物理學(xué)家的研究過程展開教學(xué)，盡量再現(xiàn)物理學(xué)家的思想和研究方法。

（2）通過“小練習(xí)”對比，進而理解宏觀物體的波動性不明顯，并找到驗證物質(zhì)波的方法

3．情感態(tài)度與價值觀

（1）感受人類對光認識的美好、曲折過程，欣賞物理學(xué)的對稱美，體會蘊含的哲學(xué)思想。

（2）從科學(xué)家的工作中感悟科學(xué)探究：如何向固有觀念挑戰(zhàn)，提出大膽猜想和假說，如何尋找有效的方法加以驗證。

（3）培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)文化素質(zhì)──科學(xué)方法、科學(xué)意識、科學(xué)精神。

二、教學(xué)重點、難點

重點：知道德布羅意波及德布羅意波波長計算粒子同樣具有波動性。難點：理解德布羅意波（物質(zhì)波）及表現(xiàn)規(guī)律。

三、教學(xué)用具

自制多媒體課件

四、復(fù)習(xí)回顧

⑴人類對光認識的歷史過程 ── 一部科學(xué)史詩

學(xué)生閱讀課本第一段，分組討論、自由發(fā)言，教師引導(dǎo)歸納，同時多媒體輔助 問題：光的發(fā)展史(光的本性)？

①十七世紀初笛卡兒兩種假說：光是類似于微粒的一種物質(zhì)光是一種以“以太”為媒質(zhì)的壓力。②十七世紀光的微粒說(代表人物---牛頓)：光是從光源發(fā)出的一種物質(zhì)微粒，在均勻介質(zhì)中以一定的速度傳播，能解釋光的反射現(xiàn)象、析射現(xiàn)象。

③同時期光的波動說(代表人物---惠更斯)：認為光是一種波，在實驗中觀察到了光的干涉和衍射現(xiàn)象，這是波動的特征，微粒說無法解釋。

④光的電磁說(十九世紀：代表人物---麥克斯韋)麥克斯韋認為光是一種電磁波,赫茲用實驗證實了光的電磁本性.光是電磁波的主要依據(jù)：①傳播都不需介質(zhì).②都是橫波.③在真空中傳播速度相同。

⑤19世紀末赫茲等又發(fā)現(xiàn)了---光電效應(yīng)現(xiàn)象，用波動說無法解釋。

⑥愛因斯坦于20世紀初提出了光子說，認為光具有粒子性，從而解釋了光電效應(yīng)。

從笛卡兒兩種假說到牛頓與胡克、牛頓與惠更斯粒子說與波動說之爭，再到麥克斯韋、赫茲、普朗克和愛因斯坦的對光的進一步認識。在新的事實與理論面前，終于以光即具有波動性，又有粒子性即光具有波粒二象性而畫一下圓滿的句號。（多媒體展示）

原來相互矛盾的兩種學(xué)術(shù)，后來發(fā)現(xiàn)只是一個事的兩個表現(xiàn)形式，并非有此無彼，而是彼中有我，我中有你，最后以愛因斯坦提出的“光具有波粒二象性”而落下了帷幕。為此愛因斯坦獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。

⑵──粒子性、波動性之間的橋梁

以上兩個公式中ε和p是物質(zhì)所具有的粒子性的重要物理量，而是波長與頻率是波動性的典型物理量，所以兩式左側(cè)是粒子性，而右側(cè)卻是波動性，它們通過普朗克常量h聯(lián)系，可見光的波動性與粒子性并不矛盾。光的波動性和粒子性是一對矛盾的兩個方面，彼此含有對方的

成份，共存于光的統(tǒng)一體中。

五、進行新課

⑴、德布羅意提出實物粒子具有波動性的假設(shè)（體會德布羅意從類比和對稱性思考的科學(xué)思想方法）

19世紀以來，光學(xué)上注重波動方面的研究，忽視了粒子方面的研究；而實物粒子的研究上，是否發(fā)生了相反的錯誤？體會德布羅意從類比和對稱性思考的科學(xué)思想方法。

問題：“相反的錯誤”指什么？

生：實物粒子的研究只注重了粒子性，而忽視了波動性。

（2）、（自學(xué)）德布羅意假說──科學(xué)的狂想曲，回答問題：

問題：德布羅意假說的內(nèi)容？

生：實物粒子也具有波動性；每一個運動的粒子都與一種波對應(yīng)。

問題：物質(zhì)波的概念？

生：與實物粒子相聯(lián)系的波──德布羅意波。

問題：物質(zhì)波的頻率、波長公式？

生：

⑶、物質(zhì)波的驗證，問題：如何驗證德布羅意假說？

生：如果能觀察到實物粒子的干涉、衍射等波的特有現(xiàn)象，可驗證實物粒子具有波動性。

問題：發(fā)生明顯衍射的條件？

生：障礙物或小孔的尺寸跟波長差不多，或者比波長還要小。

找學(xué)生爬黑板，應(yīng)用德布羅意波能量、動量關(guān)系式計算子彈及電子的波長。

計算：一個質(zhì)量為0．01kg，速度為300m/s的子彈，對應(yīng)的德布羅意波長？

解析：

問題：為什么不易觀察到宏觀物體的波動性？

計算：一個原來靜止的電子，經(jīng)過100v的電壓加速后，對應(yīng)的德布羅意波長？

解析：，問題：分子直徑的數(shù)量級？與上面計算出的電子波長數(shù)量級相當(dāng)嗎？

師點撥：電子的德布羅意波長與分子直徑相當(dāng)，電子束照到晶體上，兩晶格的狹縫可使電子發(fā)生明顯的衍射。1927年戴維孫和G．P．湯姆孫分別利用晶體做了電子束衍射的實驗，證實了電子的波動性。

⑷、學(xué)生看書了解這一歷史過程，并觀察電子束的衍射圖樣與X-射線晶體衍射圖樣相似。

電子束通過鋁箔時的衍射圖樣 弗蘭克林拍攝的DNA的X射線衍射照片

六、小節(jié)

本節(jié)課的設(shè)計不僅關(guān)注知識及知識的形成過程，更注重科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)，也關(guān)注情感態(tài)度價值觀方面的東西。教師通過對光的本質(zhì)的認識這一線索，對光的有關(guān)知識進行重新復(fù)習(xí)，對光的粒子性與波動性有一個系統(tǒng)的全面的認識。通過光子能量公式、動量公式，兩式左側(cè)是粒子性，而右側(cè)卻是波動性，以及聯(lián)系量普朗克常量h，從理論上光波與粒子之間的聯(lián)系。再利用實驗和物理學(xué)史對物質(zhì)波動性的深入探究，從德布羅意波的提出、驗證、物質(zhì)波理論的形成到諾貝爾物理學(xué)獎的獲得。不但學(xué)到了許多知識，更重要的是讓學(xué)生明確科學(xué)的探究是不斷的深入的，理論是在不斷發(fā)展的，了解到人類直接經(jīng)驗的局限性和曲折歷程，滲透辯證的思想特別是培養(yǎng)了敢于創(chuàng)新，勇于實踐，實事求是科學(xué)的精神和科學(xué)態(tài)度以及類比法、實踐法等科學(xué)的方法，同時意識到科學(xué)有價，意識到物質(zhì)世界盡管千差萬別，卻又有共同的規(guī)律──波粒二象性，這大大的擴展和深化了人們對物質(zhì)世界的認識，并為進一步研究微觀世界提供了思想武器。整節(jié)課力圖體現(xiàn)學(xué)生主體意識，問題意識，建構(gòu)意識，保護學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，采用啟發(fā)性教學(xué)，重視科學(xué)探究，注重科學(xué)素質(zhì)的培養(yǎng)。

第二篇：高三物理粒子的波動性教案

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)生逐步形成嚴謹求實的科學(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?！锝虒W(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?！锝虒W(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?！镎n時安排課時

★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)，形成正確觀點。教師：原來我們不能片面地認識事物，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。

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（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)生自主形成過程。

2、光子的能量與頻率以及動量與波長的關(guān)系。

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讓學(xué)生找到更多的關(guān)系公式：p?h/?＝hv/?v??/c

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

??hp＝hmv?Ep?

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。

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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：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，所以我們并不認為它有波動性．作為微觀粒子的電子，其德布羅意波波長為10－10m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4.0×10m/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??h/p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識，進一步理解實物粒子波動性驗證的困難。

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，體會其中的奇妙愛學(xué)啦高中學(xué)習(xí)網(wǎng) 004km.cn 海量資源等你下載 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，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?！锝虒W(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。同時也培養(yǎng)了學(xué)生閱讀材料提取有關(guān)信息的能力。

（3）對于難以理解的粒子的波動性，并且實際條件不允許進行實驗驗證，必須充分展示真實的歷史資料，加強說服力。同時通過對歷史上創(chuàng)造條件進行實驗驗證的方法學(xué)習(xí)，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，增強進行科學(xué)探索的興趣。

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第三篇：17.3高三物理嶄新的一頁：粒子的波動性教案（定稿）

（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)生自主形成過程。

2、光子的能量與頻率以及動量與波長的關(guān)系。

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讓學(xué)生找到更多的關(guān)系公式：p?h/?＝hv/?v??/c

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

??hhE?＝

pmvp?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：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，所以我們并不認為它有波動性．作為微觀粒子的電子，其德布羅意波波長為10－10m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??h/p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識，進一步理解實物粒子波動性驗證的困難。

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，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?！锝虒W(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。同時也培養(yǎng)了學(xué)生閱讀材料提取有關(guān)信息的能力。

（3）對于難以理解的粒子的波動性，并且實際條件不允許進行實驗驗證，必須充分展示真實的歷史資料，加強說服力。同時通過對歷史上創(chuàng)造條件進行實驗驗證的方法學(xué)習(xí)，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，增強進行科學(xué)探索的興趣。

第四篇：四、光的波動性和粒子性 教案

四、光的波動性和粒子性

教學(xué)目標(biāo)

1．讓學(xué)生了解電磁波譜和光譜的種類及其應(yīng)用．

2．讓學(xué)生知道光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件和規(guī)律；了解電子說：滲透辯證唯物主義的觀點和方法． 教學(xué)重點、難點分析

對光電效應(yīng)四條基本規(guī)律的理解及對光電效應(yīng)現(xiàn)象的解釋． 教學(xué)過程設(shè)計 教師活動

前面我們已經(jīng)復(fù)習(xí)了光的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象．光可以產(chǎn)生干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象說明了什么呢？ 學(xué)生活動

說明光具有波動性．

我們在學(xué)習(xí)機械波時，知道機械波也能發(fā)生干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象． 結(jié)合上述兩種情況我們能得出什么樣的結(jié)論呢？ 干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象．

如果我們使用某種方法使電子也能產(chǎn)生衍射圖樣，那么我們對電子的行為如何認識呢？ 電子一定具有波動性．

很好！請同學(xué)們看一看閱讀教材．

既然光是一種波，那么光波是屬于機械波還是屬于電磁波？還是獨立于機械波、電磁波的另一種波？你們要是科學(xué)家對這個問題如何分析？

光肯定不是機械波，因為機械波的產(chǎn)生不但要有波源而且還需要介質(zhì)，光可以在真空中傳播不需要介質(zhì)，因此光不是機械波，所以光不是電磁波，就是一種另外形式的波．

現(xiàn)在人們對光波是怎樣認識的呢？ 光是一種電磁波．

這個觀點是誰提出來的？ 麥克斯韋．

由誰用實驗證實的？ 赫茲．

我們知道，電磁波是一個大的家庭，它都有哪些成員呢？ 無線電波、紅外線、可見光、紫外線、倫琴射線、γ射線． 這些成員合起來就構(gòu)成了電磁波譜． 投影（電磁波譜 如圖4-4-1．）

我們這個世界五彩繽紛，都是由于有可見光，但是，可見光在電磁波譜中只是一個很窄的波段． 我們觀察電磁波譜，能得到什么結(jié)論？ 由左至右，頻率越來越大，波長越來越短． 在電磁波譜中，各種電磁波的性質(zhì)不同，因而它們就具有不同的用途，在前面的學(xué)習(xí)中我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了關(guān)于無線電波、微波的有關(guān)知識．

下面我們從紅外線開始復(fù)習(xí)． 紅外線的主要特點是什么？

紅外線主要特點是熱效應(yīng)，一切物體都在不停地輻射紅外線，并且不同的物體輻射紅外線的波長和強度不同．

紅外線的主要用途是什么？

（1）利用紅外線的熱效應(yīng)對物體進行烘干．

（2）利用紅外線波長較長，容易發(fā)生衍射的特點進行遠距離和高空攝影．

（3）利用不同物體輻射紅外線的波長和強度的不同可以對物體進行遠距離探測，這種技術(shù)叫紅外線遙感． 同學(xué)們回答的很好，人們對紅外線特性的利用遠沒達到成熟，有待我們進一步開發(fā)和利用．

現(xiàn)在國外有一種飛機叫做隱形飛機，這種飛機采用多種措施進行隱形，不易被對方的雷達發(fā)現(xiàn)，請同學(xué)們猜想，它是怎樣隱形的呢？

多種措施我們還不能完全說出來，但有一條可以肯定，這種飛機必須要減少自身的紅外輻射． 下面我們來復(fù)習(xí)有關(guān)紫外線的問題．紫外線主要特點和主要用途是什么？

紫外線的主要作用是化學(xué)作用．一切高溫物體發(fā)出的光都含有紫外線，紫外線的波長比紫光還短，紫外線有很強的熒光效應(yīng)，紫外線有殺菌消毒的作用等．

下面提一個關(guān)于物理學(xué)史的問題．

世界上第一個獲諾貝爾物理學(xué)獎的人是誰？ 倫琴：

他為何獲獎？

發(fā)現(xiàn)了X射線，又稱倫琴射線． X射線的主要特點和用途是什么？

X射線是比紫外線波長還短的電磁波，它的穿透本領(lǐng)很大． X射線穿透物質(zhì)的本領(lǐng)跟物質(zhì)的密度有關(guān)系，在工業(yè)上可以用它來檢查金屬部件有沒有砂眼、裂紋等缺陷，在醫(yī)學(xué)上可以用它來透視人體，檢查體內(nèi)的病變和骨折的情況．

比X射線波長更短的電磁波叫做γ射線，它對物體的穿透本領(lǐng)比X射線更強，利用γ射線的穿透作用制成γ射線探傷儀，用來檢測金屬材料內(nèi)部傷痕、裂縫、氣孔等．

利用γ射線穿透金屬板的強度變化，可制成金屬測厚計來檢測金屬板的厚度以及鍍層的厚度等． 不同的電磁波產(chǎn)生的機理不同，它們是如何產(chǎn)生的呢？（1）無線電波是振蕩電路中自由電子的周期性運動產(chǎn)生的，這種電路的原理我們學(xué)過，就是LC振蕩電路．（2）紅外線、可見光、紫外線是原子的外層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的．（3）X射線是原子的內(nèi)層電子受到激發(fā)后產(chǎn)生的．（4）γ射線是原子核受到激發(fā)后產(chǎn)生的．

既然它們都是電磁波，它們的行為應(yīng)服從共同的規(guī)律，我們知道的它們服從的共同規(guī)律都有哪些呢？ 它們都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，它們在真空中的傳播速度都是3.0×108m/s． 它們的波長或頻率不同，導(dǎo)致它們有哪些不同的特性呢？

電磁波譜從左至右頻率越來越大，波長越來越短，因此就越不容易發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象，但穿透本領(lǐng)卻越來越強．

從電磁波譜中我們看到，可見光是一種電磁波，它是由原子外層電子受激后產(chǎn)生的．由于不同元素的原子及其電子的運動情況不同，受激后產(chǎn)生的電磁波的頻率和波長也是不相同的，這就為我們研究物體的化學(xué)成分提供了有力的依據(jù)．現(xiàn)在這方面的研究已形成了一個專門的學(xué)科——光譜學(xué)．

下面我們復(fù)習(xí)關(guān)于光譜方面的知識． 光譜怎樣分類？ 光譜可分為發(fā)射光譜和吸收光譜．

其實光譜可分為三類：發(fā)射光譜、吸收光譜和散射光譜．在高中階段只介紹了發(fā)射光譜和吸收光譜． 什么叫發(fā)射光譜？

由發(fā)光物體直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜． 發(fā)射光譜怎樣分類？

發(fā)射光譜包括連續(xù)譜和線狀譜．

教師展示掛圖，使學(xué)生感受連續(xù)譜和線狀譜． 線狀譜又叫做原子譜這是為什么？

各種元素都有一定的線狀譜，元素不同，線狀譜不同．所以，線狀譜又叫原子光譜． 什么是特征譜線？

每種元素的原子只能發(fā)出某些具有特定波長的光譜線，這種譜線叫做那種元素的特征譜線．如果我們對發(fā)光物質(zhì)的光譜進行分析時，發(fā)現(xiàn)了某種元素的特征譜線，我們就可以斷定發(fā)光物質(zhì)中一定具有這種元素．

什么是吸收光譜？

吸收光譜是一束具有連續(xù)波長的光通過物質(zhì)時，某些波長的光被吸收后產(chǎn)生的光譜．這種光譜是以連續(xù)光譜為背景，其中有暗線、暗帶或暗區(qū)．不同物質(zhì)產(chǎn)生的吸收光譜不同．

吸收光譜中的暗線是否可以叫做特征譜線？ 可以．

兩條明線和兩條暗線相對應(yīng)．

教師展示掛圖，讓學(xué)生觀察鈉的發(fā)射光譜和吸收光譜． 教師展示鈉的吸收光譜和太陽光譜．

教師說明：太陽光譜是太陽內(nèi)部發(fā)出的強光經(jīng)過溫度比較低的太陽大氣層時產(chǎn)生的吸收光譜． 太陽大氣層中有鈉嗎？ 有．

教師布置讓學(xué)生將這部分書認真閱讀．

前面我們復(fù)習(xí)了光的電磁說，它很好地解釋了光的干涉、衍射現(xiàn)象，但是，光的電磁說并不能成功地說明光的所有現(xiàn)象．例如光電效應(yīng)現(xiàn)象．

實驗裝置（圖4-4-2）

敘述實驗現(xiàn)象：

用弧光燈照射鋅板，驗電器就張開一個角度，說明鋅板帶了電，進一步檢查知道鋅板帶的是正電．這說明在弧光燈的照射下，鋅板中有一部分電子從表面飛了出去，鋅板缺少了電子，于是帶正電．

這種在光的照射下從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)，發(fā)出來的電子叫做光電子． 光電效應(yīng)現(xiàn)象的四點結(jié)論是什么？

（1）任何一種金屬，都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能產(chǎn)生光電效應(yīng)；低于這個頻率的光不能產(chǎn)生光電效應(yīng)．

（2）光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光的頻率的增大而增大．（3）入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9S．（4）當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，光電流的強度與入射光的強度成正比． 光的電磁說不能解釋前三條實驗結(jié)論．

第一：按照光的電磁說，光是電磁波，是變化的電場與變化的磁場的傳播．入射光照射到金屬上時，金屬中的自由電子受變化電場的驅(qū)動力作用而做受迫振動，增大入射光的強度，光波的振幅增大，當(dāng)電子做受迫振動的振幅足夠大時，總可掙脫金屬束縛而逸出，成為光電子，不應(yīng)存在極限頻率．

第二：按照光的電磁說，光的強度應(yīng)由光波的振幅決定，因此光電子的最大初動能應(yīng)與入射光的強度有關(guān)． 第三：按照光的電磁說，光電子的產(chǎn)生需要較長的時間而不是瞬間． 光電磁說與光電效應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生了尖銳的矛盾． 是誰最終成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象？ 愛因斯坦．

愛因斯坦是怎樣解釋的？

愛因斯坦在普朗克關(guān)于電磁波的發(fā)射和吸收是不連續(xù)的而是一份一份地進行的學(xué)說啟發(fā)下提出了光子說． 光子說認為：在空間傳播的光也是不連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光子，光子的能量跟它的頻率成正比，即E=hv，h是普朗克常數(shù)．

光子的能量只與光的頻率有關(guān)，金屬中的電子吸收的光子的頻率越大，電子獲得的能量也就越多，當(dāng)能量足以使電子擺脫金屬束縛時就能從金屬表面逸出，成為光電子．因而存在一個能使電子獲得足夠能量的頻率，即極限頻率．

上述解釋同樣能解釋光電效應(yīng)第二條結(jié)論．

電子吸收了光子后，動能立刻就增加了，不需要能量的積累過程，因此光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的． 解釋得很好，至于第四條結(jié)論怎樣解釋請同學(xué)們課后思考，可閱讀教材．

我們在復(fù)習(xí)電磁波譜時知道，光的頻率越大，其對物體的穿透本領(lǐng)就越強，這是為什么？

按照愛因斯坦的光子說，光的頻率越大，組成這種光的光子能量也就越大，當(dāng)然對物體的穿透本領(lǐng)也就越強了．

通過上邊的復(fù)習(xí)我們知道，光既有波動性，又有粒子性，人們無法只用其中一種來說明光的一切行為，只能認為光具有波粒二象性，請同學(xué)們閱讀光的波粒二象性一節(jié)．

請同學(xué)們自己復(fù)習(xí)光電管并閱讀愛因斯坦光電效應(yīng)方程部分． 同步練習(xí)

一、選擇題

1．紅、橙、黃、綠四種單色光子，光子能量最小的是[

] A．紅光

B．橙光 C．黃光

D．綠光

2．太陽光譜中有許多暗線，它們是對應(yīng)著某些元素的特征譜線，產(chǎn)生這些暗線是由于 [

] A．太陽表面大氣層中缺少相應(yīng)的元素 B．太陽內(nèi)部缺少相應(yīng)的元素

C．太陽表面大氣層中存在著相應(yīng)的元素 D．太陽內(nèi)部存在著相應(yīng)的元素

3．用綠光照射一光電管，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，欲使光電子從陰極射出時的最大初動能增大，應(yīng)

[

] A．改用紅光照射

B．增大綠光的強度 C．增大光電管的加速電壓

D．改用紫光照射

4．在演示光電效應(yīng)的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗電器相連，用弧光燈照射鋅板時，驗電器的指針就張開一個角度，如圖4-4-3所示，這時

[

]

A．鋅板帶正電，指針帶負電 B．鋅板帶正電，指針帶正電 C．鋅板帶負電，指針帶正電 D．鋅板帶負電，指針帶負電

5．設(shè)λ

1、λ2是兩種單色光1、2在真空中的波長，若λ1＞λ2，則這兩種單色光線相比

[

] A．單色光1的頻率較小

B．玻璃對單色光1的折射率較大

C．在玻璃中，單色光1的傳播速度較大 D．單色光1的光子能量較大

6．兩種單色光A、B分別由垂直水平方向從水面射向水底，它們經(jīng)歷的時間tA＞tB，下列判斷正確的是 [

] A．A色光的波長比B色光的波長大 B．A色光的波長比B色光的波長小

C．A色光的光子能量比B色光的光子能量大 D．A色光的光子能量比B色光的光子能量小

二、計算題

7．一單色光照在金屬鈉的表面上時有光電子射出，當(dāng)所加反向電壓為3V時，光電流恰好為零，已知鈉的極限頻率為5000Hz，求：該單色光的頻率．

8．有一功率為500W的紅外線電熱器，如果它輻射的紅外線的頻率為3.0×1014Hz，求：（1）每秒發(fā)出的光子數(shù)；（2）在距離電熱器2m遠處，垂直于紅外線傳播方向的1cm2的面積上每分鐘能接收到多少個光子？

參考答案

1．A

2．C

3．D

4．B

5．A

B 6．B

C

7．1.32×1015Hz 8．（1）2.5×1021（個），（2）3.0×1017（個）

第五篇：物理選修3——4作業(yè)本答案

第十一章

機械振動

一、簡諧運動

1．AC

2．CD 3．D

4．不是

5．AB

6．(1)8 cm ⑵2 s ⑶在A位置時振子速度最大，在A、B位置時振子速度沿x軸正方向(C位置時速度為零)7．略

8．甲

二、簡諧運動的描述

1．BD

2．AD

3．A

4．C

5．96

6．2∶l 2∶1

7．20

0.125

－10√3 8．x=4cosπt/4

9．AC

10．AC

11．10cm

三、簡諧運動的回復(fù)力和能量

1．ABC

2．B

3．BCD

4．BC

5．AB

6．C

7．BC

8．C

9．C

四、單擺(一)1．D

2．B

3．C

4．C

5．D

6．D

7．8．AD

9．9.74 10．⑴略

⑵T^2=kl≈4l ⑶9.86 單擺(二)1．D

2．D

3．C

4．C

5．B

6．T=

7．1.001T

8．C

9．AC

五、外力作用下的振動

1．D

2．B

3．C

4．AB

5．C

6．玻璃杯發(fā)生了共振

7．2.5r/s

8．3×10^-3J 9．AC

10．C 第十一章復(fù)習(xí)題

1．AD

2．A

3．C

4．AC

5．AD

6．B

7．C

8．AD

9．AC

10．AD

11．AD

12．2.0 10

13．10

14．當(dāng)手對盆耳的摩擦頻率與“魚洗”盆腔的固有頻率相同時，會使盆發(fā)生共振

15．A．要用游標(biāo)卡尺測量擺球直徑d；擺長l等于擺線長加上d/2。B．周期應(yīng)為T= t/29.5。C將只測一次得到的重力加速度作為最終結(jié)果不妥當(dāng)，應(yīng)改變擺長多測量幾次，然后取g的平均值作為實驗的最后結(jié)果

16．h=(T/T0－1)R

第十二章

機械波

一、波的形成和傳播

1． ABC

2．D

3．B

4．AD

5．略

6．波本質(zhì)上傳播的是能量

7．略

8．B

9．(1)B擺

(2)61.875 km

二、波的圖象

1．D

2．BC

3．AC

4．BD

5．C

6．略

7．⑴8 0.2 0 ⑵－8

8．略

9．C

10．⑴向x軸正方向傳播

(2)5m/s，方向向上

三、波長、頻率和波速(一)1．BC

2．D

3．AC

4．C

5．AD

6．D

7．A

8．由B向A 0.6 1.5 9．AC

BD

11．D

12．AB 波長、頻率和波速(二)1．BC

2．D

3．B

4．A

5．ABD

6．D

7．C

8．2 0.75 1.5

9．AD 10．B

11．t甲 =l/(4v)，t乙 =l/(16v)，t丙=l/(6v)，t丁=l/(8v)

四、波的反射與折射 1．ACD

2．ACD

3．d/v πd/2v

4．略

5．17m

6．略

7．2.0×10^3m

8．√2∶√3

五、波的衍射

1．波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象

縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小

2．C

3．AB

4．D

5．丙

甲

6．水

因為頻率相同的聲波在水中的波長比在空

氣中長

7．約為1.1 cm或比1.1 cm更小

8．ABC

六、波的干涉

1．C

2．BC

3．CD

4．CD

5．BD

6．AB

7．AC

8．略

七、多普勒效應(yīng)

l．ABD

2．BD

3．C

4．CD

5．略

6．飛機模型與觀察者之間有相對運動

多普勒效應(yīng)

7．因為人與聲源之間沒有相對運動，人聽到的聲音頻率不會發(fā)生變化

8．B

9．略 第十二章復(fù)習(xí)題 1．ABC

2．ACD

3．BC

4．AC

5．C

6．B

7．AC

8．D

9．AC

10．波長和波速

11．340

12．b、a

13．略

14．⑴2 s ⑵向x軸負方向

⑶0.6m 15．λ=16m，v=5.33m/s

16．略

17．⑴v=2m/s，T=1.6s，λ=3.2m

(2)可行，圖略

第十三章 光

一、光的折射

1．OB OD OC OA

2．1.94×10^8

3．BCD

4．A

5．BD

6．C

7．C

8．A

9．√3

10．B

11．45°，略

12．二、光的干涉

1．波

略

2．亮暗相間、間距相等

3．兩盞白熾燈是各自獨立的光源，發(fā)出的光不是相干光

4．光的干涉現(xiàn)象

近

5．0 0.5λ λ

6．ABD

7．D

8．D

三、光的顏色

色散(一)l．A

2．ACD

3．C

4．A

5．BD

6．ABD

7．D

8．因為各色光在中間均形成亮條紋

9．產(chǎn)生相干光源

小

短

10．C

11．凹

10^-8 光的顏色

色散(二)1．BC

2．AC

3．C

4．C

5．A

6．BD

7．v紅＞v黃＞v藍

θ紅＜θ黃＜θ藍

n紅＜n黃＜n藍

8．3∶4

9．不同色光在真空中傳播速度相同(其他合理結(jié)果也可以)10．B

11．BC

四、光的衍射

1．BC

2．D

3．C

4．C

5．C

6．A

7．衍射

8．D B C A

五、光的偏振 1．C

2．①，②③

3．BD

4．AD

5．橫波

六、全反射(一)1．A

2．AC

3．B

4．BC

5．BD

6．A

7．ABD

8．略

9．√2，5.3×10^-7m 10．略

11．C 全反射(二)1．BD

2．D

3．BC

4．BD

5．AC

6．D

7．A

8．B

9．D

10．B

11．A 12．見下圖

七、激光

1．BCD

2．ABCD

3．亮度高

方向性好

4．相干性

5．略 第十三章復(fù)習(xí)題 1．B

2．C

3．C

4．D

5．B

6．ACD

7．ABC

8．BC

9．AC

10．AB 11．ABC

12．ABC

13．紫

紅

14．偏振

15．P1、P2的像

P1、P2的像和P3

16．單縫

雙縫

594

17．53°，37°，1.33 18．，屏離BC的距離在L以內(nèi)

綜合練習(xí)(一)1．A

2．D

3．AB

4．BC

5．BCD

6．BD

7．AD

8．C

9．C

10．BC

11．ABD

12．A點

O點

O點

A點、B點

13．0.5 1.4

14．x = 3m，y = 2m 15．亮條紋

16．2r

17．0.5

18．略 19．(1)見下圖

⑵當(dāng)t =2.1 s時，位移為負方向，加速度與速度為正方同 20．OP=R√2/2，P 點在O點的右邊

綜合練習(xí)(二)1．AB

2．BC

3．D

4．CD

5．B

6．BD 7．A

8．C

9．ABD

10．A 11．B

12．BCD

13．相同

14．1∶6

15．ACEH

16．15 m/s

17．√3

18．略 19．見下圖

20．⑴30°

⑵1.73×10^8m/s ⑶3.46cm

溫馨提示：請做好作業(yè)后再對答案，然后理解訂正。