高中物理第5章波与粒子第3_4讲实物粒子的波粒二象性“基本粒子”与恒星演化学案鲁科版选修3_5

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1、第3讲　实物粒子的波粒二象性第4讲　“基本粒子”与恒星演化[目标定位]　1.知道实物粒子具有波动性以及物质波的波长，知道电子云并初步了解不确定性关系.2.初步了解粒子物理学的基础知识.3.初步了解恒星的演化.4.了解人类认识世界的发展性，体会人类对世界的探究是不断深入的．一、德布罗意的假设1．德布罗意波：任何一个运动的物体都有一种波与它相对应，这种波叫物质波，也称为德布罗意波．2．德布罗意关系：粒子能量E与相应的波的频率ν之间的关系为：E＝hν.动量p与相应波长λ之间的关系为：p＝.上述关系称为德布罗意关系．两式中的h为普

2、朗克常量．通过普朗克常量把粒子性和波动性联系起来．二、德布罗意假说的实验探索1．实验探究思路干涉、衍射是波特有的现象．如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该能发生干涉和衍射现象．2．实验验证1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性．三、不确定性关系1．微观粒子运动的基本特征：不可能同时准确地知道粒子的位置和动量．2．不确定性关系：以Δx表示粒子位置的不确定范围，以Δp表示粒子动量的不确定范围，那么ΔxΔp≥，式中h是普朗克常量．四、电子云用点的疏密表示的电子

3、出现的概率分布，称为电子云．五、“基本粒子”初步1．发现了原子核内部结构后，人们认为光子、电子、质子和中子是组成物质的基本粒子．2．影响“基本粒子”的相互作用：引力相互作用(引力)、电磁相互作用(电磁力)、强相互作用(强力)、弱相互作用(弱力)．3．“基本粒子”家族：按粒子参与相互作用的性质来分，可将其分为媒介子、轻子和强子．强子是有内部结构的，它由更基本的成分——夸克组成．4．“基本粒子”的探测：加速器和探测器是研究粒子物理的主要工具，探测器分两大类：一类是计数器，一类是径迹探测器．六、恒星演化1．恒星的形成：大爆炸后，

4、在万有引力作用下形成星云，进一步凝聚使得引力势能转变为内能，温度升高，直到发光，于是恒星诞生了．2．恒星演变：当热核反应产生的斥力与引力作用达到平衡时，恒星停止收缩进入最长、最稳定的主序星阶段．3．恒星归宿：恒星最后的归宿有三种，它们是白矮星、中子星、黑洞．七、极大与极小的奇遇1．宇宙大爆炸至今，经历了至少150亿年；在大爆炸初期宇宙发生了巨大的变化，大宇宙的演化与微小的基本粒子紧密地联系在一起了．2．在大爆炸之后逐渐形成了夸克、轻子和胶子等粒子，随后经过强子时期，轻子时期，质子和中子结合成氢、氦、锂和氘时期．一、对物质波

5、的理解1．任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故．2．物质波波长的计算公式为λ＝，频率公式为ν＝.3．德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．例1　下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是(　　)A．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确

6、的D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性答案　C解析　运动的物体才具有波动性，A项错；宏观物体由于动量太大，德布罗意波波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍具有波动性，D项错；X光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B项错；只有C项正确．例2　如果一个中子和一个质量为10g的子弹都以103m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多大？(中子的质量为1.67×10－27kg，普朗克常量为6.63×10－34J·s)答案　4.0×10－10m　6.63×10－

7、35m解析　中子的动量为p1＝m1v子弹的动量为p2＝m2v据λ＝知中子和子弹的德布罗意波长分别为λ1＝，λ2＝联立以上各式解得λ1＝，λ2＝将m1＝1.67×10－27kg，v＝103m/sh＝6.63×10－34J·s，m2＝1.0×10－2kg代入上面两式可解得λ1≈4.0×10－10m，λ2＝6.63×10－35m借题发挥　(1)人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性．对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝和λ＝关系同样正确．(2)宏观物体的质量比微观粒子大得多，运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长就很小，根

8、本无法观察到它的波动性．二、对不确定性关系的理解1．不确定性关系微观粒子运动的位置不确定量Δx和动量的不确定量Δp的关系式为ΔxΔp≥，其中h是普朗克常量，这个关系式叫不确定性关系．2．不确定性关系表明微观粒子的位置坐标测得越准确(即Δx越小)，则动量就越不准确(即Δp越大)；微观粒子的动量测得越准确(