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量子世界
【教材分析】
本节为《普通高中物理课程标准》共同必修模块 ( http: / / www.21cnjy.com )“物理2”中第六章第2节的内容。本节“量子世界”从热辐射的规律入手，提示经典物理学理论与实验结果的严重背离，阐述普朗克的“量子假说”，初步认识玻尔理论的重要意义，同时让学生认识光的粒子性和波动性。通过实例，初步了解微观世界的量子化现象。21世纪教育网版权所有
【学情分析】
本节学习内容是学生已通过一年的物理学习的最 ( http: / / www.21cnjy.com )后一节内容，可能会出现学习不够重视、不够认真的局面。关键是本节内容也比较抽象，相关知识网又没有建立，所以本节内容的讲述和学习可能会流于形式。为了让学生引起兴趣，所以必须补充一些科学发展史。
【教学目标】
1、知识与技能目标
初步了解普朗克“量子假说”的背景，体会经典力学的局限性。知道普朗克“量子假说”的主要内容。
初步了解爱因斯坦“光量子说”的含义，了解光的微粒说与波动说之争，知道光具有波粒二象性。
2、过程与方法目标
认识到发展问题和提出问题的 ( http: / / www.21cnjy.com )意义，认识到在科学理论建立过程中猜想和假设的重要性，以及科学争论和自由争鸣对科学发展所起的作用，培养学生的质疑能力和相像能力。
能尝试运用物理原理和研究方法解决一些相关的实际问题，培养解决实际问题的能力。
3、情感态度与价值观目标
领略到自然界的奇妙与和谐，发展学生对科学的发奇心与求知欲。体会辩论和质疑在科学研究中所起的积极作用。21cnjy.com
养成敢于发表自己观点，既坚持原则又尊重 ( http: / / www.21cnjy.com )他人的良好习惯。培养有根据的怀疑精神和批判意识，敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神以及判断大众传媒等有关信息是否科学的意识。21·cn·jy·com
【重点难点】
教学重点：初步建立量子化的概念。
教学难点：物质的波粒二象性概念。
【教学方法】
通过自主学习和交流讨论的方式、上网查阅有关资料、教师讲授法结合。
【教学建议】
1、本节从世纪之交经典物理学无法解 ( http: / / www.21cnjy.com )释“黑体辐射实验”的“紫外灾难”，引出普朗克的“量子假说”产生的历史背景，体会物理问题的研究往往是从模型的建立和假说入手。教学中可让学生通过自主学习和交流讨论的方式，完成对学习过程的体验。
2、认识科学问题的研究总是经历：提出问题→猜想假设→实践论证→修改理论……最终提示自然规律的过程。
3、关于光的波动性、粒子性及量子理 ( http: / / www.21cnjy.com )论初步等内容的教学，应强调科学真理发现的道路并不平坦，需要一个漫长的过程；学习中应认真体会辩论和质疑在科学研究中所起的积极作用，通过典型的实例让学生充分认识量子理论的发展如何推动现代科学技术的迅猛发展，理解科学对技术发展的促进作用。2·1·c·n·j·y
4、教学中要充分利用物理学史知识，围绕核心问 ( http: / / www.21cnjy.com )题、展开师生之间的交流互动。教师不要局限于教材，可以根据学生的实际情况，做到用教材而不是教教材。充分利用多煤体教学手段，提高学生学习的兴趣和学习效率。www.21-cn-jy.com
5、由于本节知识带有科普性 ( http: / / www.21cnjy.com )质，所以无论是补充的内容还是原来课本的内容，都不宜也不可能讲得很深，尽可能把抽象问题形象化，能达到学生有一定的继续学习的兴趣即可。
【教学过程】
1、 让学生阅读全文，允许学生互相讨论交流，并提出问题。（约20分钟）
2、 对学生提出的问题做出正面的回答，尽可能把抽象问题形象化。（至少20分钟）
3、 预计且建议可补充的内容有：
a：关于黑体的相关知识；
b：光的本性发展简史；
c：光电效应；
d：能级的相关知识；
e：课程资源：
1、普朗克及其对物理学的贡献
2、光电效应和爱因斯坦光量子理论
（1） 光电效应的规律
(2)经典物理理论对光电效应解释的困难
(3)爱因斯坦光子说及其对光电效应的圆满解释
3、玻尔对原子结构学说的贡献
4、光的本性——光的波动说和微粒学之争
5、德布罗意的物质波观点
本教案设计过程简单，只是 ( http: / / www.21cnjy.com )给出一个授课过程的框架性建议，以及一些补充建议，实在不是本人想偷工减料,只是因为教材处理灵活，至于要补充什么，第一课时讲到哪里，相信每个教师都有自己的特点及学情，不应受到束缚。从这点意义上讲，这样的教案设计或许符合课改的精神吧？21教育网
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量子世界-知识探讨
合作与讨论
光究竟是什么？一种说法认为：“ ( http: / / www.21cnjy.com )光是一种类似于小球的粒子,它的行为就像一个质点,遵循反射定律,立竿见影是有力证明”；另一种说法认为：“光是一种波,就像水波、声波一样,薄膜或肥皂泡上的花纹是有力证明.”你认为他们谁的说法是正确的？查阅相关资料解决这个问题.21教育网
我的思路：光具有波粒二象性,光有时候表现为波动性,有时候表现为粒子性.
思考过程
1.紫外灾难：黑体辐射的能力与辐射波长 ( http: / / www.21cnjy.com )和温度有关,瑞利－金斯公式在长波区域与实验吻合,而在短波区域出现严重的不符,由于这个实验与理论严重不符的结果出现在短波的紫外区域,所以称为“紫外灾难”.21cnjy.com
2.量子：辐射是由一份份的能量组成的,就像物质是由一个个的原子组成的一样,辐射中的一份能量就是一个量子.21世纪教育网版权所有
3.物质的波粒二象性：法国物理学家德布罗意认为,既然光具有波粒二象性,那么质量不为零的任何粒子,如电子,也具有波的性质.21·cn·jy·com
例题解析
【例题】 关于光的本性,早期有牛顿的微粒说 ( http: / / www.21cnjy.com )和惠更斯的________,后来又有麦克斯韦的电磁说.20世纪初,为解释________现象,爱因斯坦提出了光子说.________实验证实了实物粒子也具有波动性.
解析：光的本性早期由牛顿和惠 ( http: / / www.21cnjy.com )更斯的粒子说和波动说的争论,麦克斯韦的电磁说与光电效应现象证明了光的波粒二象性,电子衍射实验证实了实物粒子也具有波动性.www.21-cn-jy.com
点评：历史史实的了解是解决本题的关键.
知识总结
规律：黑体辐射的特点.
知识：黑体辐射,量子,波粒二象性.
方法：光子能量的计算方法：E=h.
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量子世界
通过上节课的学习，我们知道在19世纪与20世纪之交（1900年前后），许多人认为物理学这座庄严雄伟、动人心弦的科学殿堂已经基本建成了。只是“物理学晴朗天空的远处，漂浮着两朵小小的令人不安的乌云。”
两朵乌云：
迈克尔孙—莫雷实验 热辐射实验
相对论
经典力学 狭义相对论
光速
时间与空间
质量
使用范围
光速是相对的，在不同的参照系上测量，光速可能不同。
在任何惯性系中，测量的光速都相等。
绝对的时间与绝对的空间，时间与空间和物体的运动无关
时间与空间是相对的与物体的运动有关，（时间延缓效应、长度收缩效应）
物体的质量是恒定的。
物体的质量与运动有关，运动时质量变大。
低速世界（我们所生活的这个世界）
高速世界（速度接近或达到光速）
通过前面的学习，我们知道在19世纪与20世纪之交（1900年前后），许多人认为物理学这座庄严雄伟、动人心弦的科学殿堂已经基本建成了。只是“物理学晴朗天空的远处，漂浮着两朵小小的令人不安的乌云。”
两朵乌云：
迈克尔孙—莫雷实验 热辐射实验
相对论
量子论
我们知道，燃烧的物体都会发光，后来人们发现那是因为燃烧使物体温度升高的缘故。
为什么？？？？
光有很多种颜色：
可见光：红橙黄绿青蓝紫
光是一种电磁波，
波长不同光的颜色就不一样。
可见光：红橙黄绿青蓝紫
波长：780nm~380nm
燃烧与光到底有什么关系？？
热辐射：任何物体在任何温度下都会发射各种波长的电磁波。
当温度达到一定值时，使发射电磁波的波长在可见光波长范围内，就可以看到光。
任何物体都可以发射热辐射，也可以吸收吸收热辐射。
黑体：一个能完全吸收热辐射而不反射热辐射的物体。（即光射进去之后完全不反射出来）
科学家们通过实验得出：黑体辐射的波长与温度的关系。
T/K
λ/μm
物理学家想通过经典物理学理论推导出实验曲线。
瑞利—金斯曲线
实验曲线
普朗克从1894年起投入对黑体辐射的研究，奋斗了6年。在用经典理论无法解释实验结果的情况下，提出了崭新的量子假说，成功的解决了“紫外灾难”的问题。
普朗克的量子假说认为：物质辐射的能量是一份一份的，就像物体是由一个一个原子构成的一样。
一份能量就是一个量子，大小取决于波长，与频率成正比：
是普适常数6.63×10-34J·S， 是频率。
经典物理学认为，能量是连续的。
人们认为光有两种属性，波动性和粒子性。光是电磁波，具有波动性。什么是粒子性？
1、牛顿是光的微粒说的创始人，认为光是高速运动的粒子流。
可以解释光的反射、光的颜色等。18世纪被大多数人说认可。
但却不能解释光的干涉、衍射等。
二、光是什么？？
2、荷兰物理学家惠更斯认为，光像水波一样，是一种波，称为光波。
19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦又提出光是一种电磁波。即光的波动说。
可以解释光的干涉、衍射等
到19世纪，波动说就取代了微粒说，得到大多数人的认可。
3、但20世纪初，光电效应的出现，人们发现电磁波又没办法解释这一现象。
这时爱因斯坦意识到普朗克量子假设的意义，即能量是量子化的。提出了光量子假设。
爱因斯坦认为：光是不连续的、分成许多单元，具有一定的能量，这些单元就称为光量子。即光也是一份一份的。
光量子即光子。
4、光具有波粒二象性：光在一定条件下，突出地表现为微粒性，实质是不连续的。而在另一些条件下，又突出地表现为波动性。
5、法国物理学家德布罗意通过研究，意识到既然光具有波粒二象性，那么质量不为零的物质粒子（如电子）也应具有波动性。
提出了物质波理论：每个物质的粒子都伴随着波，这种波就叫做物质波，又称为概率波。
德布罗意物质波理论揭示了物质（包括光和电子）的统一性。本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com
量子世界 同步练习
一、选择题
1.对光电效应作出合理解释的物理学家是
A.普朗克 B.牛顿
C.爱因斯坦 D.德布罗意
答案：C
2.提出量子论的科学家是
A.普朗克 B.爱因斯坦
C.瑞利 D.德布罗意
答案：A
3.关于量子论,下列说法正确的是
A.物质辐射的能量只能是某个最小单位的整数倍
B.物质吸收的能量只能是某个最小单位的整数倍
C.每一份能量叫做一个量子
D.每个量子的能量是E=hc/λ
答案：ABCD
二、非选择题
4.1900年,________为解决黑 ( http: / / www.21cnjy.com )体辐射的实验规律提出了量子假说,认为能量E于波长λ的关系为________.5年后,爱因斯坦在此基础上提出________的说法,并认为光有________.
答案：普朗克 E=h 光量子 波粒二象性
5.某种可见光光波的波长为8.543×10－7 m,则该光束内光子的能量是________.
答案：2.33×109 J
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