1、课题 2.4 实物是粒子还是波 第 1 课时 三维 目标 【知识与技能】 （1）了解德布罗意波长和粒子动量关系； （2）知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性； （3）了解不确定关系，了解电子云的概念； 【过程与方法】 （1）了解德布罗意波根据类比及对称性得出实物粒子具有波粒二象性的思维过程； （2）了解物理学研究的基础是实验事实； 【情感、态度与价值观】 （1）欣赏自然界中的对称美； （2）知道微观世界与宏观世界的不同。 重点 1、德布罗意波及其波长公式2、实物粒子具有波粒二象性 难点 不确定关系的理解 中心 发言 人 教法 讲授法、启发式 学法 合作探究 教具 课本、教案、多媒体课件 （个人
2、主页） 教 学 过 程 （一）新课引入 1、检查课前预习（新学案“知识梳理” ） 2、根据预习回答问题 （1） 、物质存在的形式有几种？ （2） 、光是实物还是场？ （3） 、实物粒子是否具有波动性？ （2）新课教学 1、德布罗意波 了解德布罗意是在怎样的情况下思考的，了解德布罗意提出的新 观点；指导学生明确德布罗意提出的假设的内容，建立德布罗意波的 概念，了解德布罗意波长和粒子动量关系。 1924 年法国物理学家德布罗意在他的博士论文中大胆的 提出：任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应，其波 长是： 【案例】一只质量为 450g 的足球以 10m/s 的速度在空中飞行； 一个初速度为零的
3、电子通过电压为 100V 的加速电场。试分别 计算它们的德布罗意波长。 答案：1.4710-34m, 1.210-10m 合作探究： 1、足球（宏观物体）的德布罗意波长与电子（微观粒 子）的波长相比，有什么特点？ 2、产生明显衍射的条件？ ph 3、能够用我们做单缝衍射实验的单缝观察到它们的衍射现象 吗？ 4、如何能观察到宏观物体与微观粒子的衍射现象？ 通过案例分析可以看出，电子的德布罗意波长数量级在 10-10m。 要观察到电子的衍射现象，目前实验室中普通的狭缝的宽度（10 -4m） 还是太宽了，因此用这样的狭缝去观察电子的衍射现象，我们无法看 到电子的明显的衍射现象。 如果要观测到足球的波
4、动性，那么所有狭缝宽度的数量级应该小 到 10-23m，这显然我们目前无能为力，甚至觉得有些荒谬。 但微观粒子的质量和动量都很小，其德布罗意波长要比足球长得多。 所以德布罗意在 1923 年就预言：电子束从很小的孔穿过能够呈现出衍 射现象。 二、实验事故导致的重大发现 1、美国物理学家戴维孙 1925 年研究电子散射时的发现； 2、英国物理学家汤姆生 1927 年完成了电子的衍射实验，并且根据衍 射测出的波长与德布罗意波理论计算的波长相吻合。 他们的实验令人信服的证明了德布罗意理论，他们分享了 1937 年的诺 贝尔物理学奖。 3、图片：电子衍射图样、中子衍射图样。 三、物质波，又一种概率波
5、1、物质波与光波一样，也是概率波。 2、德布罗意波的统计解释： 1926 年，德国物理学玻恩 （Born ， 1882-1972） 提出了概率 波，认为个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性，但是大量粒子在 空间何处出现的空间分布却服从一定的统计规律。 “亮纹”处是电子出现 概率大的地方， “暗纹” 处是电子出现概率小的地方。 3、德布罗意理论的意义与量子力学的诞生 德布洛意理论是物理学史上又一次伟大的综合，他揭示了物质世 界的普遍属性，启示人们在对电子这类微观粒子进行研究时，不能再 局限在经典物理学的框架内，从而为量子力学的建立奠定了坚实的基 础。 1926 年奥地利物理学家薛定谔接受并发展了
6、德布洛意的思想，建 立了波动力学。1925 年德国物理学家海森伯则发展了玻尔的原子理论， 建立了矩阵力学。 不久薛定谔证明矩阵力学和波动力学在数学上是等价的，人们将 这两种理论通称为量子力学。 4、不确定关系 问： 经典物理学用哪些物理量来描述物体的运动状态？ 问：微观世界中，我们能否同时精确地测定粒子的位置和速度呢？ 1927 年，德国物理学家海森伯提出：在测定微观粒子的位置和动 量这些物理量时，总存在一种不确定性。 教师通过电子衍射引导学生理解不确定关系 4hpx 备课组长签字： 1、 了解测不准关系的含义； 它表明：对粒子的位置和动量进行测量时，精确度存在一个基本极限。 不可能同时准确地
7、粒子的位置和动量。 2、 了解经典力学中的“轨道”与量子力学中的“ 电子云” 如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图 来，就像云雾一样，可以形象的称做电子云。有电子云的形状及各处 点子的疏密，人们就可以知道微观粒子的运动情况了。 （3）课堂练习 新学案 “基础自测”1、2、3 题 （四）小结 学生根据所学知识小结 （5）作业设计 1、课后 2、3 题 2、新学案 “基础自测”4-6 为课后练习 （六）板书设计 一、德布罗意波 1、内容：任何一个运动着的物体，都有一种波与它对应 2、公式： 2、实物粒子和光子一样具有波粒二象性 3、物质波，又一种概率波 4、不确定关系 教 学 反 思 ph4hpx
