高中物理第五章经典力学的成就与局限性3初识量子论教案3教科版必修2

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1、第3节初识量子论新课教学：1．黑体辐射：能量子假说的提出“黑体辐射”的教学首先应指导学生了解人们对“黑体辐射”研究的社会背景(参见课程资源《黑体辐射》)，使学生理解科学的发展总是和社会、经济的需求密切联系的．教学中要突出用经典物理学理论来解释黑体辐射遇到的困难，使学生认识到黑体辐射是经典物理能量连续性概念不适用于微观世界的典型事例，在此基础上讲述普朗克的能量子假设，才能使学生切实地认识到量子概念的必然．同时使学生领会当实验事实和理论相违背时，往往预示着理论存在的缺陷，或是新的理论诞生的萌芽．普朗克提出“能量子假说”宣告了

2、物理学的一场革命．然而在当时由于经典物理中的能量连续性概念在人们的头脑中根深蒂固，几乎所有的科学家相信包括能量在内的一切自然过程都是连续的，普朗克提出这种与经典物理学截然不同的观点是需要极大的勇气的，教学中可补充介绍普朗克在公开提出“能量子假说”时的“谨慎和大胆”(可查询《世界著名科学家简介》和《物理学家风雅趣闻》中关于普朗克的介绍)，使学生体会科学家尊重客观规律、为揭示真理而勇于挑战传统观念的科学精神．教学中还应指出尽管普朗克开创了量子论，然而他的工作是不彻底的．他认为，辐射的能量仅仅在原子吸收或发射时是不连续的，一份

3、一份的，而在传播过程中，则仍是连续的．曾有记者问他“您说能量到底是连续的呢?还是不连续的呢?”普朗克回答说：“如果一个人用小碗从缸里舀水，倒在水池中，您说水是连续的呢?还是不连续的呢?”从普朗克的回答中，我们可以看出，他认为辐射本质上还是连续的，只是在原子发射或吸收辐射时，才是一份一份的．把量子化思想贯彻到底的是爱因斯坦．[讨论与交流]此处安排的“讨论与交流”目的是使学生体会能量子假说与经典物理的传统观念格格不入．过去，人们总认为一切自然过程都是连续的，比如能量的传递和释放中，宏观状态下的能量总是由一切微观状态下的能量连

4、续排列组合而成，中间毫不间断．因此，“能量子假说”是对经典物理学理论的重大突破．2．光子说：对光电效应的解释光电效应是经典物理能量连续性概念不适用于微观世界的另一典型现象．教学中应重点将经典物理和光子说对光电效应现象的解释(注意指出一个电子吸收一个光子的能量)进行对比，使学生能将经典物理以“光是电磁波，它的能量是连续的”这种观点对光电效应现象作出解释时与实验事实的矛盾，与光子说对这些矛盾的圆满解释相对照，从而领悟光具有粒子性．出于降低难度考虑，教材中仅介绍了“光电效应的产生与光的频率有关而与强度无关”这一现象特征，教学中

5、可视学生情况决定是否补充介绍其他特征(参见课程资源《光电效应》)．如果学校条件容许，最好能安排光电效应演示实验或者根据教学实际需要，设计制作多媒体课件，利用计算机模拟实验，尽可能为学生提供一种研究、探索的情景，同时辅以积极的思维活动，不仅使学生较好地掌握了光电效应现象的本质，也使他们受到了一次物理实验方法的熏陶．3．光的波粒二象性：光的本性揭示由于学生没有学过关于“光的波动性”以及“干涉、衍射”的知识，对于认识“光的波粒二象性”显然难度较大．这里最好能做光的双缝干涉实验，结合实验现象来解释何为“概率波”，也可以借助语言，

6、通过比喻或类比，进一步丰富学生的表象，如光的波粒二象性，我们可以想象：光似乎是一群“光子雨”，光的颜色反映出“雨点”的力量，雾霭茫茫，多像烟波；点点滴滴，又多像颗粒这里注意引导学生以全面的、辩证的观点认识事物．实际上光的波粒二象性取决于你观察问题的着眼点，就像我们常常用瞎子摸象来比喻同一个事物的不同侧面的反映，在微观世界中：大量光子运动产生的效果显示出波动性，个别光子运动产生的效果显示出粒子性，光在传播时显示波动性；与物质发生作用时往往显示粒子性．可以指导学生在课后进一步了解科学界关于“光的本性”的探索历程(参见课程资源

7、《光的本质——波动说与微粒说的交锋》)，鼓励学生撰写小论文或分组交流、汇报各自的学习成果，从而使学生了解近代物理学的形成、发展的历程，这当中包括科学的假说、科学的遗憾、科学的突破、科学的争论、科学的蒙难；使学生在了解物理学史的过程中受到科学研究方法的熏陶，也使学生感受科学家脚踏实地、埋头苦干、不图功利的科学态度和崇高的思想品德．4．原子光谱：原子能量的不连续原子光谱是微观粒子能量不连续的典型现象，这里重在通过这一形象实例使学生更深地领会微观世界能量量子化的特征．量子论建立的意义教材没有作过多介绍，教学中可灵活处理，教师可

8、以举例说明也可以布置学生查询量子论的发展对现代科技领域和社会发展的影响体现在哪些方面．可以向学生说明，普朗克的能量量子化思想、爱因斯坦的光量子假说以及之后的玻尔原子轨道量子化理论统称为旧量子论，具有一定的局限性，很难应用到更复杂的情况．1924年开始，为了摆脱旧量子论的局限性，物理学家们建立了全新的、描述微观世界运动