5.3量子化现象

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1、第三节量子化现象(一)教学目标1．知识与技能(1)初步了解微观世界中的量子化现象，知道量子论的主要内容．(2)知道宏观物体和微观粒子的能量变化特点，了解光的波粒二象性．(3)知道量子论的建立不仅是物理学的革命，也对人类认识世界和科技发展具有重要影响．2．过程与方法(1)通过了解经典物理学能量连续性观点在解释“黑体辐射”现象时的失败，体会普朗克提出量子假说的伟大意义．(2)通过了解“光电效应”实验与经典物理学理论的矛盾，体会爱因斯坦的光子说对光的本性的揭露．(3)通过了解光的波粒二象性和氢原子光谱，使学生知道微观世界能量量子化的特征，从而使学生认识到：量子论

2、的观点是作为现代人认识客观世界的重要方法．(4)通过列举量子论的发展所带来的科学技术的重大变革和对其他自然科学领域的影响，体会量子论对人类认识世界的深远影响．3．情感、态度与价值观(1)通过了解量子论的建立和发展过程，使学生体会科学家们探求真理的无限艰辛和他们非凡的创造性思维的光芒，使学生不仅从中获取科学知识，更受到科学思维的熏陶．引导学生善于逆向思维，培养思维的灵活性、发散性和创造性．(2)关注量子物理对我们生活所造成的影响，体会量子物理对20世纪科学技术领域和人类文明进步所造成的影响．(3)引导学生沿着前辈科学家的足迹，去体验他们是如何由实验事实出发，

3、尊重经验事实对理论的检验，从而一步步登入微观世界的大门，感受科学家客观求实、理性追求、批判创新的精神，培养学生敢于质疑的科学品质．(4)通过了解并体会科学假说在物理学理论研究、发展中的作用，学习科学假说的思想方法，培养创新思维．(二)本节概述1．本节特点(1)侧重于定性介绍．(2)强调物理学思想和方法．(3)重视实验事实．(4)重视理性思维的作用．2．教法与学法本节内容对学生来说，无法用已有的经典物理的观点去理解，学生缺乏相关知识的铺垫，因而对教学会造成相当大的困难．首先应正确地定位教学的层次和难度，《课程标准》对本节要求的知识技能目标是“初步了解和知道”

4、，在必修课程中编排现代物理的内容，目的是使学生在完成必修课程后对物理学的发展和前景有整体性了解，也是为进一步激发学生学习物理的兴趣，所以教学要求以了解为主，不做更高要求．教学形式可以教师启发性地讲授为主，配合指导学生在课外阅读相关科普读物，希望在学习本节内容之后学生能够产生更多的问题和更浓厚的兴趣．其次，教学中最好能根据学生的认知基本规律，即“从生动的直观到抽象的思维”这一特点出发，创造条件以实验演示、计算机模拟等手段来激发学生兴趣，突破教学难点．此外，教学中应当注意在传授知识的同时，更侧重于科学研究的方法以及科学观点的教学，使学生通过学习能获取更多认识客

5、观世界的研究方法和全面的、发展的科学观点，这对其终身的发展将会起到较大的帮助．(三)教材说明与教学建议本节开篇即指出：19世纪末20世纪初的许多现象与经典物理学王理论相矛盾，从而引发了物理学的另一场革命——量子论的建立．这也是本节教学的线索，从矛盾出发去理解量子论诞生的理论背景和必然性，教学中最好以这一思路贯穿始终．1．黑体辐射：能量子假说的提出“黑体辐射”的教学首先应指导学生了解人们对“黑体辐射”研究的社会背景(参见课程资源《黑体辐射》)，使学生理解科学的发展总是和社会、经济的需求密切联系的．教学中要突出用经典物理学理论来解释黑体辐射遇到的困难，使学生认

6、识到黑体辐射是经典物理能量连续性概念不适用于微观世界的典型事例，在此基础上讲述普朗克的能量子假设，才能使学生切实地认识到量子概念的必然．同时使学生领会当实验事实和理论相违背时，往往预示着理论存在的缺陷，或是新的理论诞生的萌芽．普朗克提出“能量子假说”宣告了物理学的一场革命．然而在当时由于经典物理中的能量连续性概念在人们的头脑中根深蒂固，几乎所有的科学家相信包括能量在内的一切自然过程都是连续的，普朗克提出这种与经典物理学截然不同的观点是需要极大的勇气的，教学中可补充介绍普朗克在公开提出“能量子假说”时的“谨慎和大胆”(可查询《世界著名科学家简介》和《物理学家

7、风雅趣闻》中关于普朗克的介绍)，使学生体会科学家尊重客观规律、为揭示真理而勇于挑战传统观念的科学精神．教学中还应指出尽管普朗克开创了量子论，然而他的工作是不彻底的．他认为，辐射的能量仅仅在原子吸收或发射时是不连续的，一份一份的，而在传播过程中，则仍是连续的．曾有记者问他“您说能量到底是连续的呢?还是不连续的呢?”普朗克回答说：“如果一个人用小碗从缸里舀水，倒在水池中，您说水是连续的呢?还是不连续的呢?”从普朗克的回答中，我们可以看出，他认为辐射本质上还是连续的，只是在原子发射或吸收辐射时，才是一份一份的．把量子化思想贯彻到底的是爱因斯坦．[讨论与交流]此处

8、安排的“讨论与交流”目的是使学生体会能量子假说与经典物理的传统观念