高三物理 第二十一章 电子论初步 四、物质波(第一课时)

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1、第四节物质波●本节教材分析本节讨论的物质波是有关微观粒子运动规律的教学内容.在学习了光的波粒二象性后，对这种波粒二象性已有一定的认识，物质波的理解不会有太大的困难.本节的学习也会帮助学生进一步认识波粒二象性和概念波.所以这节课的目的不能局限于对物质波本身的教学.一方面，要在教学中将电磁场与实物的波粒二象性进行联系和区别；另一方面，要帮助学生培养用概率描述粒子运动等新的观念；最后还要树立科学的认识论观点，认识事物应采用“亦此亦彼”的观点，而非“非此即彼”的绝对认识论.物质波这节有关实物粒子波长和计算、德布罗意波长和粒子动量的关系的讨论比较简单.在教学中就应注意通过简单的计

2、算让学生了解这些现象涉及的数量级.如电子的德布罗意波长、子弹的德布罗意波长，并进行比较以增加感性认识.在第二部分“牛顿力学局限性”和“氢原子中的电子云”中要适当采用直观教具和多媒体课件的使用，提供实验图片、形象地动画录像讲解.通过实验分析让学生认识到.不能用运动轨道描述粒子的运动.以此推导出牛顿力学的局限性.进一步树立用概率描述粒子运动等新的观念.●教学目标一、知识目标1.知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性.2.知道德布罗意波长和粒子动量的关系.3.了解牛顿力学的局限性.二、能力目标1.能够理解实物粒子和光子的波粒二象性之间的区别联系.2.学会利用公式λ=h/p简单地

3、计算物质的德布罗意波长.3.能够结合物质波的概念理解玻尔的轨道假设的局限性、牛顿力学在微观世界的局限性.三、德育目标1.了解在揭示物质波的过程中体现的“亦此亦彼”的认识论.了解这种先进的认识论可以有意识地抛弃落后的“非此即彼”的认识论，从而建立科学的认识观.2.在物质波理论的学习中，进一步强化有关科学研究的一些基本方法——“实验——理论假设——进一步实验——修正理论或提出新的假设”.3.了解人类的认识都是有一定时期局限性的，没有在一切条件下都适用的真理，人类对真理的认识是在不断发展中完善的.●教学重点实物粒子和光子一样具有波粒二象性，利用公式λ=h/p进行简单计算.●教

4、学难点物质波的概念、通过物质波的概念认识“轨迹”描述的局限，进一步了解牛顿力学的局限性.●教学方法本节讲述的是微观粒子二象性，利用已学习的关于光的波粒二象性的知识并与之相联系、区别可以加深对物质波的理解.在教学中不能局限于对物质波本身的教学，要帮助学生培养用概率描述粒子运动等新的观念，最后还要帮助学生了解科学的认识论观点，认识事物的正确观点是“亦此亦彼”的观点，而非“非此即彼”的绝对认识论.对于物质波，学生在生活中没有直接的感性经验.在教学中，要在计算后比较有关的波长的数量级增强了解；要多利用直观教具，如：球形电子云模型、纺锤形电子云模型以及有关电子云动画描述的教学录像

5、.有了直观教具和这些形象的描述学习会更加轻松.●教学用具球形电子云模型、纺锤形电子云模型、电子云的有关教学录像.●课时安排1课时●教学过程一、引入新课1.复习光的波粒二象性（光是一种概率波）；［教师］请问根据光的波粒二象性怎样描述光子在空间的位置？［学生］光是一种概率波.光在空间的位置由不同位置出现概率的规律来描述.2.回顾光的波粒二象性的认识过程：［教师］我们最早知道①著名物理学家牛顿支持微粒说.微粒说可以解释光的一些现象.微粒说对有些光学现象的解释感到困难.②惠更斯提出了波动说.③19世纪，通过光的干涉、衍射实验和光电效应的发现，最后统一到光既具有波动性，又具有粒子

6、性，即光的波粒二象性.在惠更斯与牛顿的争论中由于他们认识的局限性，认为光子的粒子性和波动性绝对不能统一起来，是相互排斥的.在结论上这是一种错误的绝对的认识论，由光的波粒二象性的发展过程我们可以得出正确的结论就是“亦此亦彼”的观点.3.由光子的波粒二象性，提出微观粒子的波粒二象性的假设［教师］利用这种认识论我们来看看作为实物的电子，人们常常能够了解它的粒子性，那它是否也像光子一样具有波粒二象性呢？［学生］利用这种认识论我们是可以大胆地假设它也有波粒二象性.［教师］好，那大家带着这个问题阅读课文并回答下列问题.二、新课教学（一）阅读课文——（8分钟—10分钟）（二）提出问题

7、（投影片）A.物理学中物质分为哪两类？［学生］物理学中物质分为电子、质子等实物和电场、磁场等场类的两大类.B.什么是物质波？为什么又叫德布罗意波？只有微观微粒有德布罗意波吗？［学生］法国物理学家德布罗意认为运动的物质也有波动性，运动的物质对应的波就叫物质波.由于这一理论是德布罗意提出的，因此也叫德布罗意波.所有的物质都有德布罗意波，只是动量越大其波长越短，波动性越弱，粒子性越强.C.物质的德布罗意波长如何计算？（练习）［学生］可利用公式λ=h/p(p是运动物体的动量，h是普朗克常量）投影练习：［例1］某电视显像管中电子的运动速度是4.0×