第一篇：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(jī)械波時，知道機(jī)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(rèn)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(jī)械波還是屬于電磁波？還是獨(dú)立于機(jī)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(jī)械波，因為機(jī)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(jī)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(rèn)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(qiáng)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(jìn)行烘干．

（2）利用紅外線波長較長，容易發(fā)生衍射的特點進(jìn)行遠(yuǎn)距離和高空攝影．

（3）利用不同物體輻射紅外線的波長和強(qiáng)度的不同可以對物體進(jìn)行遠(yuǎn)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(yuǎn)沒達(dá)到成熟，有待我們進(jìn)一步開發(fā)和利用．

現(xiàn)在國外有一種飛機(jī)叫做隱形飛機(jī)，這種飛機(jī)采用多種措施進(jìn)行隱形，不易被對方的雷達(dá)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(jī)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(qiáng)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(qiáng)，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(qiáng)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(jī)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(yùn)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(qiáng)．

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(yùn)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(jìn)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(qiáng)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(rèn)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)度與入射光的強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)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(jìn)行的學(xué)說啟發(fā)下提出了光子說． 光子說認(rèn)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(qiáng)，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(qiáng)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(rèn)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(qiáng)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(fù)電 B．鋅板帶正電，指針帶正電 C．鋅板帶負(fù)電，指針帶正電 D．鋅板帶負(fù)電，指針帶負(fù)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(yuǎn)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）

第二篇：17.2 光的粒子性 精品教案

寧國市津河中學(xué)物理組教案

17．2 科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性

★教學(xué)目標(biāo)

（一）知識與技能

1．通過實驗了解光電效應(yīng)的實驗規(guī)律。2．知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義。3．了解康普頓效應(yīng)，了解光子的動量

（二）過程與方法

經(jīng)歷科學(xué)探究過程，認(rèn)識科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題，驗證物理規(guī)律。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對科學(xué)的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。

★教學(xué)重點

光電效應(yīng)的實驗規(guī)律

★教學(xué)難點

愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義 ★教學(xué)方法

教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流?！锝虒W(xué)用具： 投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備 ★課時安排課時

★教學(xué)過程

（一）引入新課

提問：回顧前面的學(xué)習(xí)，總結(jié)人類對光的本性的認(rèn)識的發(fā)展過程？（多媒體投影，見課件。）

學(xué)生回顧、思考，并回答。教師傾聽、點評。

光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光是電磁波，光的偏振現(xiàn)象進(jìn)一步說明光還是橫波。19世紀(jì)60年代，麥克斯韋又從理論上確定了光的電磁波本質(zhì)。然而，出人意料的是，正當(dāng)人們以為光的波動理論似乎非常完美的時候，又發(fā)現(xiàn)了用波動說無法解釋的新現(xiàn)象——光電效應(yīng)現(xiàn)象。對這一現(xiàn)象及其他相關(guān)問題的研究，使得人們對光的又一本質(zhì)性認(rèn)識得到了發(fā)展。

（二）進(jìn)行新課 1．光電效應(yīng)

教師：實驗演示。（課件輔助講述）用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導(dǎo)線與不帶電的驗電器相連），使驗電 器張角增大到約為 30度時，再用與絲綢磨擦過的 寧國市津河中學(xué)物理組教案

玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。

學(xué)生：認(rèn)真觀察實驗。

教師提問：上述實驗說明了什么？

學(xué)生：表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電。

概念：在光(包括不可見光)的照射下，從物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來的電子叫做光電子。

2．光電效應(yīng)的實驗規(guī)律（1）光電效應(yīng)實驗

如圖所示，光線經(jīng)石英窗照在陰極上，便有電子逸出----光電子。

光電子在電場作用下形成光電流。概念：遏止電壓

將換向開關(guān)反接，電場反向，則光電子離開陰極后將受反向電場阻礙作用。

當(dāng) K、A 間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當(dāng)電壓達(dá)到某一值 Uc 時，光電流恰為0。Uc稱遏止12mevc?eUc2電壓。根據(jù)動能定理，有

（2）光電效應(yīng)實驗規(guī)律① 光電流與光強(qiáng)的關(guān)系飽和光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。

② 截止頻率νc----極限頻率

對于每種金屬材料，都相應(yīng)的有一確定的截止頻率νc。

當(dāng)入射光頻率ν>νc 時，電子才能逸出金屬表面；當(dāng)入射光頻率ν <νc時，無論光強(qiáng)多大也無電子逸出金屬表面。③ 光電效應(yīng)是瞬時的。從光開始照射到光電子逸出所需時間<10-9s。

3．光電效應(yīng)解釋中的疑難

經(jīng)典理論無法解釋光電效應(yīng)的實驗結(jié)果。經(jīng)典理論認(rèn)為，按照經(jīng)典電磁理論，入射光的光強(qiáng)越大，光波的電場強(qiáng)度的振幅也越大，作用在金屬中電子上的力也就越大，光電子逸出的能量也應(yīng)該越大。也就是說，光電子的能量應(yīng)該隨著光強(qiáng)度的增加而增大，不應(yīng)該與入射光的頻率有關(guān)，更不應(yīng)該有什么截止頻率。

光電效應(yīng)實驗表明：飽和電流不僅與光強(qiáng)有關(guān)而且與頻率有關(guān)，光電子初動能也與頻率有關(guān)。只要頻率高于極限頻率，即使光強(qiáng)很弱也有光電流；頻率低于

寧國市津河中學(xué)物理組教案

極限頻率時，無論光強(qiáng)再大也沒有光電流。光電效應(yīng)具有瞬時性。而經(jīng)典認(rèn)為光能量分布在波面上，吸收能量要時間，即需能量的積累過程。

為了解釋光電效應(yīng)，愛因斯坦在能量子假說的基礎(chǔ)上提出光子理論，提出了光量子假設(shè)。4．愛因斯坦的光量子假設(shè)（1）內(nèi)容光不僅在發(fā)射和吸收時以能量為hν的微粒形式出現(xiàn)，而且在空間傳播時也是如此。也就是說，頻率為ν 的光是由大量能量為 E =hν的光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速 c 運(yùn)動。

（2）愛因斯坦光電效應(yīng)方程在光電效應(yīng)中金屬中的電子吸收了光子的能量，h??Ek?W0一部分消耗在電子逸出功W0，另一部分變?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭幽?Ek。由能量守恒可得出：

W0為電子逸出金屬表面所需做的功，稱為逸出功Wk為光電子的最大初動能。（3）愛因斯坦對光電效應(yīng)的解釋：

①光強(qiáng)大，光子數(shù)多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。

②電子只要吸收一個光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時間的累積。

③從方程可以看出光電子初動能和照射光的頻率成線性關(guān)系 ④從光電效應(yīng)方程中，當(dāng)初動能為零時，可得極限頻率：?c?W0 h愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應(yīng)，但當(dāng)時并未被物理學(xué)家們廣泛承認(rèn)，因為它完全違背了光的波動理論。

5．光電效應(yīng)理論的驗證美國物理學(xué)家密立根，花了十年時間做了“光電效應(yīng)”實驗，結(jié)果在1915年證實了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，h 的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確。展示演示文稿資料：愛因斯坦和密立根

由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應(yīng)的實驗規(guī)律，榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎。密立根由于研究基本電荷和光電效應(yīng)，特別是通過著名的油滴實驗，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎。

點評：應(yīng)用物理學(xué)家的歷史資料，不僅有真實感，增強(qiáng)了說服力，同時也能對學(xué)生進(jìn)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。

例題

（教材36頁）

寧國市津河中學(xué)物理組教案

學(xué)生通過運(yùn)算得出相應(yīng)的正確結(jié)果。

點評：理論聯(lián)系實際，適量的練習(xí)題可以進(jìn)一步鞏固和掌握所學(xué)理論知識。6．康普頓效應(yīng)（1）光的散射

光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的散射。

（2）康普頓效應(yīng)1923年康普頓在做 X 射線通過物質(zhì)散射的實驗時，發(fā)現(xiàn)散射線中除有與入射線波長相同的射線外，還有比入射線波長更長的射線，其波長的改變量與散射角有關(guān)，而與入射線波長

和散射物質(zhì)都無關(guān)。（3）康普頓散射的實驗裝置與規(guī)律：

按經(jīng)典電磁理論：如果入射X光是某種波長的電磁波，散射光的波長是不會改變的！

散射中出現(xiàn)???0的現(xiàn)象，稱為康普頓散射?？灯疹D散射曲線的特點：① 除原波長?0外出現(xiàn)了移向長波方向的新的散射波長?

② 新波長?隨散射角的增大而增大。波長的偏移為??????0

波長的偏移只與散射角?有關(guān)，而與散射物質(zhì)種類及入射的X射線的波長?0無關(guān)，??????0??c(1?cos?)?c = 0.0241?=2.41×10-3nm（實驗值）稱為電子的Compton波長只有當(dāng)入射波長?0與?c可比擬時，康普頓效應(yīng)才顯著，因此要用X射線才能觀察到康普頓散射，用可見光觀察不到康普頓散射。（4）經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應(yīng)時遇到的困難①根據(jù)經(jīng)典電磁波理論，當(dāng)電磁波通過物質(zhì)時，物質(zhì)中帶電粒子將作受迫振動，其頻率等于入射光頻率，所以它所發(fā)射的散射光頻率應(yīng)等于入射光頻率。②

寧國市津河中學(xué)物理組教案

無法解釋波長改變和散射角的關(guān)系。（5）光子理論對康普頓效應(yīng)的解釋

①若光子和外層電子相碰撞，光子有一部分能量傳給電子，散射光子的能量減少，于是散射光的波長大于入射光的波長。

②若光子和束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞，光子將與整個原子交換能量，由于光子質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子質(zhì)量，根據(jù)碰撞理論，碰撞前后光子能量幾乎不變，波長不變。③因為碰撞中交換的能量和碰撞的角度有關(guān)，所以波長改變和散射角有關(guān)。（6）康普頓散射實驗的意義①有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設(shè)； ②首次在實驗上證實了“光子具有動量”的假設(shè)；

③證實了在微觀世界的單個碰撞事件中，動量和能量守恒定律仍然是成立的。

展示演示文稿資料：康普頓

康普頓的成功也不是一帆風(fēng)順的，在他早期的幾篇論文中，一直認(rèn)為散射光頻率的改變是由于“混進(jìn)來了某種熒光輻射”；在計算中起先只考慮能量守恒，后來才認(rèn)識到還要用動量守恒。

康普頓于1927年獲諾貝爾物理獎。展示演示文稿資料：吳有訓(xùn)對研究康普頓效應(yīng)的貢獻(xiàn)1923年，吳有訓(xùn)參加了發(fā)現(xiàn)康普頓效應(yīng)的研究工作.1925—1926年，吳有訓(xùn)用銀的X射線(?0=5.62nm)為入射線，以15種輕重不同的元素為散射物質(zhì)，在同一散射角(??120?)測量各種波長的散射光強(qiáng)度，作了大量X射線散射實驗。對證實康普頓效應(yīng)作出了重要貢獻(xiàn)。

點評：應(yīng)用物理學(xué)家的歷史資料，不僅有真實感，增強(qiáng)了說服力，同時也能對學(xué)生進(jìn)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。

（7）光子的能量和動量說明：動量能量是描述粒子的，頻率和波長則是用2?E?mch??m?2cE?h??P?mc?h?h?h?c??2cc?來描述波的

（三）課堂小結(jié)

教師活動：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請一個同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請同學(xué)評價黑板上的小結(jié)內(nèi)容。

學(xué)生活動：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會寫下來、比較黑

寧國市津河中學(xué)物理組教案

板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰的更好，好在什么地方。

點評：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。

教師要放開，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識框架。

（四）作業(yè)：“問題與練習(xí)”1～6題?！锝虒W(xué)體會

思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。

第三篇：《光的粒子性》教學(xué)設(shè)計

高二年級物理學(xué)科 《光的粒子性》課堂教學(xué)設(shè)計

巍山一中

朱廣澤

一、設(shè)計思想

本節(jié)課設(shè)計的基本理念是：以學(xué)生為主體，以學(xué)生的發(fā)展為中心，發(fā)揮物理學(xué)科教育效應(yīng)優(yōu)勢，促進(jìn)學(xué)生知識、技能、品德三維一體的全面發(fā)展。思維方法是解決問題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實踐參與知識的發(fā)現(xiàn)過程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開了思維方法和實踐活動，物理教學(xué)就成了無源之水、無本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。本節(jié)內(nèi)容比較難講，到底怎樣講學(xué)生易于接受？教學(xué)界一直在探索，本節(jié)以實驗演示引入，在引入階段讓學(xué)生充分討論兩個問題：“為什么在紫外線的照射下鋅板中的自由電子會跑出來呢？”“為什么用紅光照射鋅板打不出電子？”這樣的引入激發(fā)了學(xué)生的興趣，為即將進(jìn)行的教學(xué)做好了準(zhǔn)備。光電效應(yīng)的實驗規(guī)律部分是激發(fā)學(xué)生想象力的關(guān)鍵，不能簡單地將知識灌輸給學(xué)生，“存在飽和電流、遏止電壓、截至頻率、效應(yīng)的瞬時性”每一個問題都讓學(xué)生從已有的知識出發(fā)去探討，再和實驗結(jié)果進(jìn)行比較，學(xué)生會真切感受到經(jīng)典理論的局限性和光電效應(yīng)的神奇性，增強(qiáng)教學(xué)效果。有了前面的鋪墊，愛因斯坦對光電效應(yīng)的解釋便呼之欲出，順利成章了。整個設(shè)計以貫穿三維目標(biāo)為基調(diào)，以培養(yǎng)學(xué)生想象了為主軸，以教材知識線索為主線。

二、教材分析

本節(jié)知識由光電效應(yīng)的實驗規(guī)律、光電效應(yīng)解釋中的疑難、愛因斯坦的光電效應(yīng)方程、康普頓效應(yīng)和光子的動量五部分組成，內(nèi)容較多，難度也較大，教材把這些內(nèi)容放在這一節(jié)里，是希望通過這一節(jié)的學(xué)習(xí)能讓學(xué)生對光子有一個全面的認(rèn)識。本節(jié)知識也是本章的重點內(nèi)容。光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)是認(rèn)識光的粒子性的重要依據(jù)，愛因斯坦用量子思想對光電效應(yīng)的解釋是科學(xué)轉(zhuǎn)折的重大信號，更多的科學(xué)家開始關(guān)注普朗克提出的量子觀點，并開創(chuàng)了新的局面。光電效應(yīng)實驗是本節(jié)的“根”，要創(chuàng)造條件做好實驗。

三、學(xué)情分析

學(xué)生對光的波動性還沒有學(xué)習(xí)，這樣就增加了對這節(jié)內(nèi)容學(xué)習(xí)的難度，只有采用在學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容之前讓學(xué)生先學(xué)習(xí)一些有關(guān)光的波動性的知識，即經(jīng)典的電磁理論知識。

四、教學(xué)目標(biāo)

（一）知識與技能

1．通過實驗了解光電效應(yīng)的實驗規(guī)律。2．知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義。

（二）過程與方法

經(jīng)歷科學(xué)探究過程，認(rèn)識科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題，驗證物理規(guī)律。

（三）情感、態(tài)度與價值觀

領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對科學(xué)的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。

五、教學(xué)重點難點

重點 ：光電效應(yīng)的實驗規(guī)律

難點：愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義

六、教學(xué)策略與手段

教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流的導(dǎo)學(xué)案方式

七、課前準(zhǔn)備

1、學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：學(xué)生在上課前完成導(dǎo)學(xué)案的預(yù)習(xí)提綱及展示質(zhì)疑內(nèi)容，準(zhǔn)備好課本，課堂作業(yè)本和筆。

2、教師教學(xué)準(zhǔn)備：檢查學(xué)生的預(yù)習(xí)情況，精心做好教學(xué)設(shè)計，細(xì)心備好課，設(shè)計好板書和課后作業(yè)，教學(xué)用具準(zhǔn)備光電效應(yīng)演示器和多媒體課件。

八、教學(xué)過程

第一課時

（一）導(dǎo)入新課

【教師講解】光究竟是什么？讓我們再次回顧歷史上對光的本性之爭。最初，牛頓認(rèn)為光是一種微粒，惠更斯認(rèn)為是一種波，二者都各自能解釋一些現(xiàn)象，由于牛頓在學(xué)術(shù)界的地位，而波動說又缺少有力的實驗事實，人們傾向于光是一種粒子的看法。直到發(fā)現(xiàn)了光的干涉、衍射這一波特有的現(xiàn)象之后，人們才開始從波的角度研究光。麥克斯韋提出光是一種電磁波，并建立了完善的電磁場理論，光的波動理論似乎很完美了。

既然如此，為什么本節(jié)又要談?wù)摗肮獾牧Ｗ有浴蹦?？讓我們先做一個實驗。實驗演示：（參見教材圖17.2-1）教師介紹實驗器材，并說明由于實驗室沒有鋅板，用光電管代替，然后演示，引導(dǎo)學(xué)生觀察電流表的指針偏轉(zhuǎn)情況。

（課件輔助講述）

用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導(dǎo)線與不帶電的驗電器相連），使驗電 器張角增大到約為 30度時，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。

學(xué)生：認(rèn)真觀察實驗。啟發(fā)猜想：為什么用紫外線照射鋅板會引發(fā)驗電器的指針偏轉(zhuǎn)？（學(xué)生會提出多種猜想）

引導(dǎo)分析：鋅板本身是電中性的，現(xiàn)在它帶了正電，說明在紫外線的照射下鋅板中的自由電子跑了。

【教師提問】為什么在紫外線的照射下鋅板中的自由電子會跑出來呢？

引導(dǎo)分析：讓學(xué)生結(jié)合以前的知識回想電子在核外運(yùn)動的運(yùn)動情況；光波是一種電磁波，它要形成電場，電子處在電場中要受到電場力的作用。

啟發(fā)猜想：改用其他的光（比如紅光）來照射會不會照射出電子？或用其他的材料做實驗會不會照射出電子？

學(xué)生根據(jù)已有的知識，猜想一定會發(fā)生與剛才相同的現(xiàn)象，然而這是做實驗卻沒有電子跑出來。激起學(xué)生的認(rèn)知沖突，學(xué)生急于想弄懂：為什么用紫光能照射出電子而用紅光就不能照射出電子呢？

（二）新課教學(xué)

1、光電效應(yīng)的實驗規(guī)律

【教師講解】我們剛才做的實驗是科學(xué)史上一個非常重要的實驗，這個實驗的焦點在于“為什么用紅光照射鋅板打不出電子”，科學(xué)家將實驗裝置進(jìn)行了改進(jìn)，得到了很多出人意料的規(guī)律，下面我們一起來學(xué)習(xí)：

（板書）光電效應(yīng)的實驗規(guī)律

讓學(xué)生閱讀總結(jié)：光電效應(yīng)現(xiàn)象（板書）

在光(包括不可見光)的照射下，從物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來的電子叫做光電子。

引導(dǎo)學(xué)生分析實驗裝置（教科書圖17.2-2），介紹實驗原理。

如圖所示，光線經(jīng)石英窗照在陰極上，便有電子逸出----光電子。

光電子在電場作用下形成光電流。

【教師提問】為什么要加正向電壓？不加正向電壓電路中有電流嗎？

分析解答：光束照在陰極K上會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，但只有極少的電子能到達(dá)陽極A，電路中電流很小。加了正向電壓后，大量的電子在電場力的作用下向陽極運(yùn)動，形成較大電流。（加正向電壓的目的是放大實驗效果，增強(qiáng)實驗“可見性”）。

【教師提問】保持光照條件不變，逐漸加大兩極之間的電壓，大家分析會怎樣變化？ 引導(dǎo)分析：學(xué)生根據(jù)電場力知識會得到電流會得到增大的結(jié)論。有的學(xué)生會分析出電流會增大到一個極限值。

（看完后做演示實驗）

教師解答：同學(xué)們的分析會與實驗結(jié)果一致嗎？我們一起來閱讀教科書的實驗結(jié)果

引導(dǎo)看書：存在飽和電流。

（板書）存在飽和電流：對于一定顏色（頻率）的光，入射光越強(qiáng)，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。

【教師講解】當(dāng)所加電壓為0時，電流并不為0。只有施加反向電壓，也就是陰極接電源正極，陽極接電源負(fù)極，在光電管兩極間形成使電子減速的電場，這時電流才可能為0，使光電流為0的反向電壓成為遏止電壓。

（板書）遏止電壓及其公式

12根據(jù)動能定理，有 mevc?eUc2

【教師提問】對剛才的實驗，加了遏止電壓后，如果再增大入射光的強(qiáng)度，電路中會有光電流嗎？減弱光的強(qiáng)度，遏止電壓會減小嗎？

引導(dǎo)分析：學(xué)生按照經(jīng)典理論解釋一定會有光電流，因為入射光越強(qiáng)，電子吸收到的能力就越多，電子跑出來的動能也越大，剛才的這個電壓就不能遏止住了，減弱光的強(qiáng)度，遏止電壓肯定會減小。

【教師解釋】同學(xué)們分析的很好，但科學(xué)家經(jīng)過實驗研究發(fā)現(xiàn)，此時無論是入射光的強(qiáng)度增大到多大，都沒有光電流產(chǎn)生。而且實驗發(fā)現(xiàn)只要是同一頻率的光都有相同的遏止電壓，與光的強(qiáng)度無關(guān)。如果改變光的頻率，遏止電壓也會隨之改變。

（板書）光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)弱無關(guān)。引導(dǎo)看書：截至頻率

（板書）截至頻率：當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時不能發(fā)生光電效應(yīng)，不同金屬截至頻率不同。

【演示實驗】用不同的濾光片，觀察現(xiàn)象

實驗結(jié)果是射出的光電子的能量與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只與頻率有關(guān)。剛才的分析認(rèn)為，有光電流是因為光的能量在電子身上疊加，進(jìn)一步說明入射光的能量并沒有在電子身上疊加，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突。

引導(dǎo)猜測：電子是怎樣吸收入射光的能量的呢？ 當(dāng)年愛因斯坦等大量科學(xué)家也在做這樣類似的猜測?！窘處熖釂枴咳绻肷涔獾念l率超過截至頻率，做兩次實驗，第一次用很弱的光照射，第二次用很強(qiáng)的光照射，請問那一次光電子從鋅板跑出來的時間長些？

引導(dǎo)分析：學(xué)生會根據(jù)積累效應(yīng)分析；如果入射光很弱，光子積累到跑出來的能量需要更多時間。

但實驗的結(jié)果又是怎樣的呢？ 演示實驗

（板書）光電效應(yīng)具有瞬時性：發(fā)生觀點效應(yīng)幾乎不需要反應(yīng)時間。2．光電效應(yīng)解釋中的疑難 引導(dǎo)看書：光電效應(yīng)解釋中的疑難

（板書）逸出功：使電子脫離某種金屬所做功的最小值。

【教師總結(jié)】同學(xué)們根據(jù)自己已有的知識對光電效應(yīng)可能發(fā)生的現(xiàn)象進(jìn)行了猜測和分析，我們發(fā)現(xiàn)我們的推測與實驗大相徑庭，是我們學(xué)的知識錯了還是面對新的實驗事實應(yīng)該建立新的理論呢？我們來看科學(xué)家是怎樣面對的？ 3．愛因斯坦的光電效應(yīng)方程

引導(dǎo)學(xué)生看書：愛因斯坦的光電效應(yīng)方程

【教師講解】愛因斯坦一輩子很少做實驗，他是一個偉大的物理學(xué)家，但他非常尊重實驗事實，當(dāng)理論與實驗事實相矛盾時他傾向?qū)嶒?，為了解釋光電效?yīng)實驗規(guī)律，他接受并發(fā)展可普朗克都惶惑的能量子觀點，提出光子說提出光子說，從而成功地解釋了光電效應(yīng)規(guī)律。

（板書）光子：光本身是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光子能量為hν，其中h為普朗克常量，這些能量子叫做光子。

（板書）愛因斯坦光電效應(yīng)方程：

h??Ek?W0（其中Ek為電子從金屬表面逸出的最大初動能，hν為一個光子的能量，W0為逸出功，與頻率的關(guān)系是?c?

（1）內(nèi)容：光不僅在發(fā)射和吸收時以能量為hν的微粒形式出現(xiàn)，而且在空間傳播時也是如此。也就是說，頻率為ν 的光是由大量能量為 E =hν的光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速 c 運(yùn)動。

（2）愛因斯坦光電效應(yīng)方程在光電效應(yīng)中金屬中的電子吸收了光子的能量，W0）hh??Ek?W05 一部分消耗在電子逸出功W0，另一部分變?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭幽?Ek。由能量守恒可得出：

W0為電子逸出金屬表面所需做的功，稱為逸出功Wk為光電子的最大初動能。（3）愛因斯坦對光電效應(yīng)的解釋：

①光強(qiáng)大，光子數(shù)多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。

②電子只要吸收一個光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時間的累積。

③從方程可以看出光電子初動能和照射光的頻率成線性關(guān)系 ④從光電效應(yīng)方程中，當(dāng)初動能為零時，可得極限頻率：?c?W0 h愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應(yīng)，但當(dāng)時并未被物理學(xué)家們廣泛承認(rèn)，因為它完全違背了光的波動理論。

九、板書設(shè)計

§17.2 光的粒子性

一、光電效應(yīng)的實驗規(guī)律

1、光電效應(yīng)現(xiàn)象：

2、存在飽和電流：

入射光越強(qiáng)，單位時間內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)越多。

12mevc?eUc3、遏止電壓及其公式： 2

4、光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)，而與入射光的強(qiáng)弱無關(guān)

5、截至頻率：當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時不能發(fā)生光電效應(yīng)，不同金屬截至頻率不同。

6、光電效應(yīng)具有瞬時性：發(fā)生光電效應(yīng)幾乎不需要反應(yīng)時間。小于10-9S

二、光電效應(yīng)解釋中的疑難

逸出功：使電子脫離某種金屬所做功的最小值。

三、愛因斯坦的光量子假設(shè)

1、光子：光本身是由一個個不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光子能量為hν，其中h為普朗克常量，這些能量子叫做光子。

2、愛因斯坦光電效應(yīng)方程：

h??Ek?W0（其中Ek為電子從金屬表面逸出的最大初動能，hν為一個光子的能量，w0為逸出功，與頻率的關(guān)系是?c?

十、作業(yè)設(shè)計

1、課本P36問題與練習(xí)第1、2、3、4題。

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第四篇：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(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(jìn)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(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(jìn)行歸納總結(jié)，形成正確觀點。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(jìn)行橫向滲透聯(lián)系。

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（二）進(jìn)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(jìn)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(jìn)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。

??hv p?h/?

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

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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(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(yùn)動速度是4.0×10m/s；質(zhì)量為10g的一顆子彈的運(yùn)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(rèn)識，進(jìn)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(qiáng)了說服力，同時也能對學(xué)生進(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)？ 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(jìn)行拓展，加強(qiáng)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(jìn)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(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(bǔ)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(bǔ)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(jìn)行實驗驗證，必須充分展示真實的歷史資料，加強(qiáng)說服力。同時通過對歷史上創(chuàng)造條件進(jìn)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(jìn)行科學(xué)實驗探索，體會其中的奇妙之處，增強(qiáng)進(jìn)行科學(xué)探索的興趣。

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第五篇：17.3高三物理嶄新的一頁：粒子的波動性教案（定稿）

（二）進(jìn)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(jìn)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(jìn)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

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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(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(yùn)動速度是4.0×107m/s；質(zhì)量為10g的一顆子彈的運(yùn)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(rèn)識，進(jìn)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(qiáng)了說服力，同時也能對學(xué)生進(jìn)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(jìn)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(qiáng)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(jìn)？ 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(jìn)行拓展，加強(qiáng)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(jìn)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(bǔ)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(bǔ)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(jìn)行實驗驗證，必須充分展示真實的歷史資料，加強(qiáng)說服力。同時通過對歷史上創(chuàng)造條件進(jìn)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(jìn)行科學(xué)實驗探索，體會其中的奇妙之處，增強(qiáng)進(jìn)行科學(xué)探索的興趣。