2020春新教材高中物理第13章电磁感应与电磁波初步第5节能量量子化教案新人教版必修第三册.doc

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1、第5节　能量量子化核心素养物理观念科学思维科学探究1.了解黑体辐射和能量子的概念。2.了解黑体辐射的实验规律。3.知道能量子。4.了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念。5.会计算原子跃迁时吸收或辐射光子的能量。1.了解黑体辐射、一般辐射的特点。2.理解能量量子化、轨道量子化，初步了解量子理论。1.探究黑体辐射的实验规律。2.探究量子理论形成的原因。知识点一　热辐射[观图助学]晒太阳使身体变暖，是通过什么方式改变人体内能的？冬天在火炉旁烤手是通过什么方式改变人体内能的？1.热辐射(1)定

2、义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同。2.黑体(1)定义：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就叫作黑体。(2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。[思考判断](1)热辐射只能产生于高温物体。(×)(2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。(√)(3)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大。(√)(4)黑体是一种客观存在的物质。(×)知

3、识点二　能量子1.定义：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍13，当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。2.能量子大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。h＝6.626×10－34J·s(一般取h＝6.63×10－34J·s)。3.能量的量子化：普朗克的假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是不连续(分立)的。爱因斯坦把能量子假设进行了推广，认为电磁场本身就是不

4、连续的，光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为ν的光的能量子为hν，h为普朗克常量。这些能量子后来被叫作光子。[思考判断](1)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。(√)(2)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。(√)知识点三　能　级1.能级：微观世界中能量取分立值的观念也适用于原子系统，原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫作能级。2.能级跃迁：通常情况下，原子处于能量最低的状态，这是最稳定的。气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到较高的能量状态。

5、这些状态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子。原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差。[思考判断](1)处于基态的原子是不稳定的，会自发地向其他能级跃迁，放出光子。(×)(2)不同的原子具有相同的能级，原子跃迁时辐射的光子频率是相同的。(×)热辐射的波长与温度有关，波长与颜色有关。铁块在火炉中的颜色随温度的升高而变化。依次是暗红、赤红、橘红、黄白。黑体是理想化的模型。由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立

6、的亮线。核心要点　对热辐射、黑体和黑体辐射的理解[观察探究]13如图所示，一个闭合的空腔，在空腔表面开一个小孔，小孔就可以模拟一个黑体，观察从外面射来的电磁波的传播情况，思考：什么是黑体？答案　经小孔射入空腔，要在腔壁上经过多次反射，在多次反射过程中，外面射来的电磁波几乎全部被腔壁吸收，最终不能从空腔射出。这个闭合的空腔类似于黑体，黑体实际上是不存在的，只是一种理想模型。[探究归纳]1.黑体不一定是黑的，只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑的；有些可看作黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还

7、会很明亮，如炼钢炉口上的小孔。一些发光的物体(如太阳、白炽灯灯丝)也被当作黑体来处理。2.黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射强度只与温度有关。[试题案例][例1]近年来军事行动中，士兵都配戴“红外夜视仪”，在夜间也能清楚地看清目标，主要是因为(　　)A.“红外夜视仪”发射出强大的红外线，照射被视物体B.一切物体均在不停地辐射红外线C.一切高温物体均在不停地辐射红外线D.红外线属于可见光解析　一切物体都在不停地向外辐射红外线，不同物体辐射出来的红外线不同，采用“红外夜

8、视仪”可以清楚地分辨出物体的形状、大小和位置，不受白天和夜晚的影响，即可确认出目标从而采取有效的行动。故只有B正确。答案　B[针对训练1](多选)下列叙述正确的是(　　)A.一切物体都在辐射电磁波B.一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D.黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波解析　根据热辐射定义知A正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的