2016_2017学年高中物理17.5不确定性关系学案新人教版选修3_5

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1、课时17. 5　不确定性关系　　1. 了解不确定关系的内容，感受微观世界的特异性。2. 了解物理模型在物理学发展中的重要作用及其局限性，体会人类对自然界不断深入地探究。　　1. 不确定关系(1)在经典物理学中，可以同时用质点的①位置和②动量精确地描述它的运动，如果知道了质点的③加速度，还可以预言质点在以后任意时刻的④位置和⑤动量，从而描绘它运动的⑥轨迹。(2)单缝衍射现象说明微观粒子不再遵守⑦牛顿运动定律。(3)当光子和微观粒子的位置的不确定量Δx减小时，它的动量的不确定量Δp就会⑧增加。Δx和Δp之间的关系为⑨ΔxΔp≥　　，这就是著名的不确定性关系。 (4)

2、虽然我们不可能准确地知道单个粒子的运动情况，但是可以准确地知道大量粒子运动时的⑩统计规律。2. 物理模型(1)在经典物理学中，对于宏观对象，人们建立了粒子模型和波动模型等，由于它们与我们的直接经验是一致的，因而很容易理解。(2)对于微观世界的属性，人类缺少直接感知，科学家们也设想一些模型，以日常经验来衡量，这些模型非常古怪，但只要它与实验结果一致，它就能够在一定的范围内正确地代表研究对象。　　主题1：探究单缝衍射现象情景：当光穿过一般的缝隙时，会沿着直线传播，它在屏上的落点在缝的投影之内。但如果缝的宽度足够小，会出现衍射现象，光的落点会超出缝的投影范围(如图所示

3、)，由于其他微观粒子也具有波动性，因此穿过狭缝时也会有同样的现象。阅读教材中“不确定性关系”部分的内容，回答下列问题。问题：(1)根据牛顿运动定律，质点在什么条件下才会改变运动方向?当粒子穿过狭缝产生衍射现象时，粒子的运动还遵守牛顿运动定律吗?(2)图中描述了屏上光的强度的分布情况，屏上各点光的强弱反映了什么?(3)为什么说粒子穿过狭缝时位置的不确定性减小了，而动量的不确定性增加了?　　主题2：不确定性关系问题：(1)什么是不确定性关系?(2)谈谈你对不确定性关系的理解。(3)不确定性关系反映了微观粒子与宏观质点的运动有什么不同?　　主题3：不确定性关系的物理意

4、义问题：微观粒子的位置和动量的不确定性关系是不是告诉我们微观粒子的运动是不可描述的?　　主题4：物理模型的意义情景：汤姆孙发现电子之后提出了原子的“枣糕模型”；卢瑟福根据α粒子散射实验的事实，用原子的“核式结构模型”否定了“枣糕模型”；针对经典物理学无法解释原子的“核式结构模型”的稳定性和原子光谱的分立性，玻尔又提出了自己的原子模型。事实证明，玻尔模型也有局限性，无法解释更复杂的原子光谱现象。而爱因斯坦作为20世纪最伟大的物理学家之一，他提出了“光量子模型”，最终却不得不承认：“整整50年有意识的思考，并没有使我更接近‘光量子是什么’这个问题的答案。”问题：鉴于

5、以上历史事实，有人说我们无法直接感知微观世界，微观世界也太复杂了，建立微观领域的物理模型不可能真实地反映微观领域的事实，因而是没有意义的。这种说法对吗?谈谈你的看法。1. (考查不确定性关系的含义)在微观物理学中，不确定性关系告诉我们，如果要准确地确定粒子的位置(即Δx更小)，则　　　　的测量一定会更不准确。也就是说，不可能同时准确地测量粒子的　　　　　和　　　　　。 2. (考查对不确定关系的理解)关于不确定性关系ΔxΔp≥有以下几种理解，其中正确的是(　　)A. 微观粒子的动量不可能确定B. 微观粒子的坐标不可能确定C. 微观粒子的动量和坐标不可能同时确定D

6、. 不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子3. (考查不确定性关系的计算)一辆质量为100kg的试验车以20m/s的速度向墙撞去，求车撞墙时的不确定量范围。4. (考查物理模型和物理现象)下列对物理模型和物理现象的关系理解正确的是(　　)A. 物理模型应与日常经验相吻合，并能解释物理现象B. 物理模型可以与日常经验相悖，但应与实验结果一致C. 物理模型不能十分古怪，让人难以理解D. 只要物理模型与实验结果一致，它在一定范围内就能正确代表研究的对象　　拓展一：不确定性关系的含义1. 关于不确定性关系，下列说法正确的是(　　)A. 宏观粒子

7、的坐标能测得准，微观粒子的坐标测不准B. 宏观粒子的动量能测得准，微观粒子的动量测不准C. 微观粒子的坐标和动量都测不准D. 微观粒子的坐标和动量不能同时测准　　2. 关于光通过单缝所发生的现象，用位置和动量的不确定关系的观点加以解释，下列说法正确的是(　　)A. 单缝较宽，光是沿直线传播的，这是因为单缝较宽，位置不确定量Δx大，动量不确定量Δp小，可以忽略B. 当能发生衍射现象时，动量不确定量Δp就不能忽略C. 单缝越窄，中央亮条纹越宽，是因为位置不确定量越小，动量不确定量越大的缘故D. 以上解释都不对　　拓展二：不确定性关系的计算3. 一颗质量为10g的子弹

8、，速率为200m/s，若