【教学设计】《 概率波》（人教版）

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1、《概率波》◆教材分析本节内容安排的核心是光子、电子干涉条纹对玻恩的概率波理论的验证。教材分两个部分，第一部分为经典的粒子和经典的波的特征，第二部分为概率波理论及验证。◆教学目标【知识与能力目标】1．了解微粒说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题．2．了解波动说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题．3．了解事物的连续性与分立性是相对的，了解光既有波动性，又有粒子性．4．了解光是一种概率波．【过程与方法目标】1．领悟什么是概率波2．了解物理学中物理模型的特点初步掌握科学抽象这种研究方法3．通过数形结合的

2、学习，认识数学工具在物理科学中的作用【情感态度价值观目标】理解人类对光的本性的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程．根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说．人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识光的本性的．◆教学重难点◆【教学重点】人类对光的本性的认识的发展过程．【教学难点】对量子化、波粒二象性、概率波等概念的理解◆课前准备◆课件，多媒体教学设备。◆教学过程新课导入光具有波粒二象性，粒子也有波粒二象性，只是不同条件下表现出粒子性和波动性

3、程度有差异。不过我们在所说波动性和粒子性时头脑中所呈现的只是经典的粒子和经典的波。那么什么是经典的粒子和经典的波？非经典的粒子和波又是怎样的呢？引出新课——概率波。1、什么是经典的粒子和经典的波呢？预测：学生虽然已学过粒子和波的有关内容，有一些比较些散乱的知识，但对它们的基本特征仍不能抽象出来，书本上虽然也有解释，可是对大部分学生来说还是难于理解透彻，所以本处教学设计在学生看书的基础上，教师通过较感性的、较熟悉的具体的例子的分析讲解来进行构建。科学家在分析物理现象、建立科学理论时，经常建立模型，就研究对象而言，

4、物理学家建立了粒子模型和波动模型，利用这种模型他们解释了众多的科学问题。引导学生对机械运动进行分类，回顾力与运动的关系。学生举例：汽车在公路上直线运动，物体做自由落体运动，地球绕太阳公转，飞船上火星。。。。。。。等都是以粒子的方式进行处理的。在此基础上归纳出经典粒子的基本特征：有一定的的空间大小，有一定的质量，有的有电荷。只要知道物体的初始条件（初始位置、初速度）以及受力情况，由牛顿第二定律可知，就能确定它们以后任意时刻的位置和速度，进而确定它们在空间中的运动轨迹。（多媒体显示，）强调虽然有些问题由于技术原因目

5、前还无法解决，但就理论来说是不成问题的。师生互动总结出经典的波：经典的波在空间中是弥散开来的，其特征是具有波长和频率，具有时空的周期性。（多媒体显示）学生举例：声波，电磁波，水波可用波长和频率周期性变化的量来描述，具有时空周期性。具有干涉、衍射、偏振等现象。2、可以看出经典的粒子和经典的波是完全不同的两件事，但是在现代物理当中却是统一的，科学家是如何把它们统一起来的呢？（说明：由于经典的粒子和经典的波相差甚远，可这里却说它们是统一的，自然能营造一个较大的反差，会使学生形成奋奋心里，便学生的进一步学习，同时使学生

6、认识到人们对事物的认识要经历从偏面到全面，从特殊到一般，从对立到统一的过程。对粒子和波的认识也同样如此）在经典物理学中，虽然粒子和波是两种不同的研究对象，具有非常不同的表现。但进一步的分析中不难看出，经典的粒子和经典的波是相互联系，不可分割的。如：上节课讲到的光具有波粒二象性；实物也有德布罗意波长、频率，粒子有波动性，只是粒子性更明显；分析水波、绳子抖出的波……等机械波等问题时，也认为波上的各个质点在上下振动的同时能量向外传播，即认为波中有粒子，波是粒子的振动向外传播的结果。显然，经典的粒子和经典的波是狭义。3

7、、那么如何理解以上现象才全面呢？（以光的干涉现象为例）（同时多媒体展示图片）杨氏双缝干涉实验双缝干涉图样（明暗相间条纹）提问：按照光的波动理论如何解释条纹的明暗？学生：屏上条纹的明暗表示到达屏上的光相叠加强度不同，明纹处光波加强，暗纹处光波减弱。如果用光子学说如何解释条纹的明暗呢？学生：每个同频率的光子都有相同的一份能量，条纹明暗的分布应该是到达屏上的光子数目多少的分布。因此光的强度对应光子的数目，明纹处到达的光子数多，暗纹处到达的光子数少。3、光的波动性是否是光子之间的相互作用引起的呢？如果是波动性就不是光的

8、本性。提问：有什么办法可以解决此问题?预测：学生如果没有预习很难想到用什么方法，但可能知道是做实验。教师通过冲锋枪射出的子弹，沙子通过漏斗来进行引导。由学生先看书，老师再提问学生回答：科学家采用如下方式做双缝干涉实验，让光源非常弱，以至它在前一个光子到达屏幕之后才发射第二个光子。结果屏上得到的图片如下（多媒体展示图片）少数光子打在屏上较多光子产生干涉大量的光子产生干涉条纹学生观察现象：