2013鲁科版必修二6.2《量子世界》word教案1

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1、《量子世界》教案一．教学目标：1、初步了解经典物理观点被量子观点取代的原因，及一些科学家在其中所起的重要作用。从而了解量子论的主要思想，了解量子论涉及的一些相关的现象。2、认识经典力学的适用范围和局限性，知道量子论对人类认识世界的影响，体会科学研究方法和尊重实验事实的科学态度对人们认识自然的重要作用。重点和难点：重点：通过指导学生研习，了解经典物理在热辐射研究领域中面临的困境，从而了解微观世界的量子化现象，了解量子论的思想。难点：弄清经典物理学与黑体辐射等实验结果矛盾的具体表现。二、教学案例设计：（一）引入新课师：通过前面的学习，我们知道在19世纪与20世纪之交（1900年前后），许多

2、人认为物理学这座庄严雄伟、动人心弦的科学殿堂已经基本建成了。只是“物理学晴朗天空的远处，漂浮着两朵小小的令人不安的乌云。”这两朵“乌云”是什么同学们能说说吗？生：这两朵“乌云”是：1、迈克尔逊—莫雷实验：研究光沿不同方向传播速度的差异。2、热辐射实验：研究热辐射的能量与温度的关系。这两个实验所观测到的现象用当时已有的物理学理论无法进行合理的解释。师：这两朵“乌云”给物理学的发展带来了什么影响？生1：正是这两朵的乌云，后来酿成了物理学中一场巨大的变革。生2：在研究第一朵“乌云”后爱因斯坦了开创了相对论。师：好，现在我们再来看看当年物理学的天空中这令人不安的第二朵“乌云”：热辐射的能量与温

3、度的关系有什么规律？（二）【板书】量子世界：【板书】一、“紫外灾难”师：我们知道，燃烧的物体都会发光，后来人们发现那是因为燃烧使物体温度升高的缘故。同学们能不能举出一些高温物体发光的例子呢？生：烧红的铁块、通电后的白炽灯里高温的灯丝、火山口流出的高温岩浆、……师：白炽灯里的灯丝在正常发光时有没有在燃烧呢？生：没有，否则灯丝就烧断了。师：我们来做一个实验。【实验观察一】通过调压器给白炽灯通电，逐渐增大电压，让学生观察灯丝亮度和颜色的变化。并请学生感受灯的热辐射的变化。（如果有条件也可以将这个实验设计成一个观察性的学生的分组实验）（学生们几个人一组进行观察、讨论和交流，教师巡视，并参与小组

4、探讨，几分钟后）师：通过实验观察一，同学们想一想，金属灯丝的温度与灯两端所加的电压有什么关系？你所感觉到的金属灯丝热辐射的强度与灯丝的温度有什么关系？金属灯丝辐射光的颜色与灯丝的温度有什么关系生1：灯两端加的电压越大，通过灯的电流也越大，灯丝发的热功率越大，灯丝的温度就越高。生2：金属灯丝的温度越高我们感觉到金属灯丝的热辐射就越强。生3：金属灯丝的温度越高，金属灯丝辐射的光颜色就越白，温度越低，灯光就偏红色。师：对，我们看到的光其实是金属中的原子在高温下受到激发而发出的电磁波，能引起人们视觉的电磁波就是可见光。通过研究发现不同颜色的光，波长是不同的。灯光变白是因为它发出的各种波长的电磁

5、波中波长短电磁波变得更强了，灯光较红是因为它发出的电磁波中波长短的较弱，而波长长的电磁波相对较强的缘故。【板书】温度高→灯光白→短波长光较强；温度低→灯光较红→短波长光较弱，长波长光相对较强。把电丝两端的电压调得很小，使灯丝不发光，这时金属灯丝有没有热辐射呢？【实验观察二】把一金属块挂在酒精灯上烧，在没有烧红之前移去酒精灯，然后用手靠近金属块，感受它的热辐射。（学生们几个人一组进行实验观察、讨论和交流，教师巡视，并参与小组探讨，几分钟后）通过实验观察二，同学们定性地说一说，如果金属温度并没有升高到使金属发光的程度，这时有没有热辐射呢？生：有。师：对，这时金属温度不高，其中的原子发出的电

6、磁波波长较长，不能引起人眼的视觉，所以我们没有看到它发光，但我们仍然可以感觉到它的热辐射。人们用更精确的观测仪器发现，其实任何温度的物体都有热辐射，只是常温和低温的物体热辐射较弱，辐射的电磁波波长较长，难被我们的身体直接感觉到。这种常温和低温物体辐射的电磁波波长比红光还长，称为红外线，可以用一些特殊的仪器探测到。同学们有没有见过在没有可见光的黑暗中利用红外线感光拍摄到的照片呢？【演示】课前收集到和各种红外线感光照片。【板书】物体中的分子、原子在任何温度下都会发射出各种波长的电磁波，这种现象称为热辐射。师：一般的物体不但会发出热辐射，也会吸收和反射从别的物体射来的热辐射。为了进一步研究物

7、体的热辐射强度的定量规律，物理学家们设想了一种理想的物体：能够发射热辐射，也能完全吸收热辐射，但是完全不反射任何热辐射的物体，叫做黑体。炼钢炉炉膛上开的观察小孔就是可以看成是一个黑体。在炉膛是冷的时，这个小孔是黑洞洞的，通过小孔射入其中的光和各种电磁辐射完全被炉膛中吸收掉了，没有任何辐射被反射回来。当炉膛中的温度很高时，这个小孔就会有很强的热辐射发射出来。通过精确的实验观测，发现黑体热辐射强度与温度和波长都有关系，可以把某一温度下测得各种波长的