2017-2018学年高中物理第5章波与粒子3实物粒子的波粒二象性4“基本粒子”与恒星

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1、第3节实物粒子的波粒二象性第4节“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.I预习导学I梳理•识记・］点拨一、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£与相应的波的频率$之间的关系为：E=h匕・动量q与相应波长久之间的关系为：p=4上述关系称为德布罗意关系.两式中的力为普朗克常量.通过普朗克常量把粒子性和波动性联系

2、起來.二、徳布罗意假说的实验探索1.实验探究思路干涉、衍射是波特有的现彖.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彖.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：不可能同吋准确地知道粒子的位置和动量.2.不确定性关系：以八/表示粒子位置的不确定范围，以Ap表示粒子动量的不确定范围，那么诈洽，式中力是普朗克常量.四、电子云用点的疏密表示的电子出现的概率分布,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、电壬、质子和中子是组成物质的

3、基本粒子.2.影响“基本粒子”的相互作用：引力相互作用（引力）、电磁相耳作用（电磁力）、强相耳作用（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，它由更基本的成分一一夸克组成.1.“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，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

4、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,<子和屮子结合成氢、氨、锂和宛时期.理解•深化叮探究一、对物质波的理解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.hF2.物质波波长的计算公式为人=-，频率公式为Ph3.德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，包括

5、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】下列关于徳布罗意波的认识，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，徳布罗意波波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现彖，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

6、果一个屮子和一个质量为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1.67X10"27kg,普朗克常量为6.63X10~31J・s）答案4.OX1O-10m6.63X10-35m解析中子的动量为pi=nhv子弹的动量为pi=nkv据久=占知中子和子弹的德布罗意波长分别为P,h力/1]=—,久2=—QP2联立以上各式解得儿=2,入2=丄nhvm>v将勿=1.67X10灯kg,r=103m/s力=6.63XIO-31J・s,加=1.OX10_::kg代入上面两式可解得儿=4.0X10m,久2=6.63><10卞m借题发挥（1）人们陆续证实了质子、屮

7、子以及原子、分子的波动性.对于这些粒子，德布Fh罗意给出的v=^W人=-关系同样正确.hP（2）宏观物体的质暈比微观粒子大得多，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Ax和动量的不确定量A”的关系式为"“艺吉,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（即越小），则动量