高中物理人教版 (新课标)必修26.经典力学的局限性学案设计
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【课标说明】：
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。
4、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。
4、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。
5、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：量子论的观点是作为现代人认识客观世界的重要方法。
教学教程：
一.黑体辐射：能量子假说的提出
1.黑体： 如果一个物体能够吸收照射到它上面的全部辐射而无反射，这种物体就叫做黑体。 2.黑体辐射： 黑体的温度升高时可以辐射出任何频率的电磁波(包括可见光和不可见光)。 黑体辐射的实验规律无法用经典物理学的理论解释。 3.能量子假说： 所谓能量子就是能量的最小单元。微观领域里能量的变化总表现为电磁波的辐射与吸收，不同频率的电磁波其能量子的值不同，表达式为： E=hυ 其中，υ是电磁波的频率，h是一个普遍适用的常量，称作普朗克常量。由实验测得h ＝6.63×10－34J·s。 4.能量的量子化 在微观领域里能量的不连续变化，即只能取分立值的现象，叫做能量的量子化。 ——普朗克的能量子假说不仅解决了黑体辐射的理论困难，而且揭开了物理学上崭新的篇章。
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二、光电效应现象
1、光电效应现象： 在光的照射下，物体表面发出电子的现象叫做光电效应。发射出来的电子叫光电子
2 光电效应规律： 1）光电效应的发生几乎是瞬时的，时间不超过10－9s. 2）任何金属都有一个能产生光电效应的最低照射光频率，叫做极限频率 3）光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大，而与入射光强度无关 4）光电流强度与入射光的强度成正比． 结论:光电效应的发生与否,与光的强弱无关,与照射埋单长短无关,与光的频率、金属材料的种类有关。
3、波动理论在解释光电效应时的矛盾 1）波动理论无法解释极限频率 2）光电子最大初动能的大小应与光强有关，与频率无关 ． 3）弱光照射时应有能量积累过程，不应瞬时发生
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三、光子说
1、光的波动理论在解释光电效应时遇到了巨大的困难。后来，爱因斯坦在普朗克量子化理论的启发下，提出了光子学说．
2、爱因斯坦在1905年提出，在空间中传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子． 3、光子的能量和频率成正比，光子能量： |
四、光的波粒二象性
1.光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性； 2.光电效应现象说明光具有粒子性。 结论：光既具有波的特性又具有粒子的特性。这就是光的波粒二象性。 ① 在宏观上，大量光子传播往往表现为波动性；②在微观上，个别光子在与其他物质产生作用时，往往表现为粒子性。
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五、原子光谱：原子能量的不连续
1.经典理论与实验的矛盾 ①经典理论：能量是连续变化的，原子发光的光谱是连续谱。 ②实验结论：原子发光的光谱是不连续的线状谱—原子光谱。 2.原子光谱的解释： 原子只能处于一系列不连续的能量状态中，当原子从一种能量状态变化到另一能量状态时，辐射（或吸收）一定频率的光子，辐射（或吸收）的光子的能量是不连续的。
氢原子光谱
氢原的能级图 |
结论：
量子化现象是微观世界的普遍现象，这与经典理论产生尖锐矛盾。这暴露了经典物理学的局限性（宏观、低速）。从而引发了物理学的革命——量子论的建立，使人类对物质的认识由宏观世界进入微观领域。
第四节 物理学—人类文明进步的阶梯
一.物理学与自然科学——人类文明进步的基石
在物理学的基础性研究过程中，形成和发展出来的基本概念、基本理论、基本实验手段和精密的测试方法，已成为其他许多学科的重要组成部分，并产生了良好的效果．这对于天文学、化学、生物学、地学、医学、农业科学甚至经济学都是如此。
19世纪末、20世纪初，相对论和量子论的确立是物理学革命的高潮，以物理学革命为先导，带动了化学、生物学、天文学、地质学等学科的理论也都发生了革命性的突破，并形成了一些交叉学科，如物理化学、生物物理、地球物理等等．当前科学中最活跃、最引人注目的课题，如生命科学、宇宙起源、材料科学等等，都与物理学的研究成果和研究方法密切相关．现代物理知识对其他学科的渗透比上个世纪要广泛得多，教师在教学过程中必须拓宽视野，重视物理学与人文科学和其他技术科学知识的交叉与拓宽．
二.物理学与现代技术——人类文明进步的推动力
物理学的基础性、技术性、思想性使之成为推动人类文明进步的重要力量。
1、基础性
物理学是基础自然科学。物理学的研究成果和研究方法直接应用于化学、生物、地理、气象等自然科学，大大加速了自然科学的发展和分化独立，甚至形成了新的独立学科或分支学科。如天体物理学、空间物理学、地球物理学，流体力学、生物物理，物理化学、量子化学等等。使人们更全面地探索、认识自然界的规律。
2．技术性
物理学几乎是一切工程科学的基础。物理学的成就直接发展了各种各样的工程技术，形成了今天门类齐全、多样的工业体系。今天的许多高新技术也仍然是以物理学的研究成果为基础的。这些工程技术的发展应用，极大地提高了社会生产力水平，改变了人类的生活、生产方式，创造了辉煌的物质文明。比如，机械、建筑科学就是经典力学原理的实际运用，今天的电力、电子工业是电磁学发展的结果，光学特别是激光技术使得光纤通信、互联网、激光医学等莲勃发展。在万有引力定律基础上发展起来的航天技术使得人类的足迹不断地向宇宙深处延伸。
3、思想性
物理学在自身的发展进步中积累的思想方法是人类思想领域的瑰宝。这些思想方法和物理学的研究成就一道在改善人们的生产、生活条件的同时，也改变着人们的思维方式。指引着人们破除迷信、消除愚昧、尊重客观事实、尊重科学，不断追求真、善、美，推动人类文明的车轮该滚向前。人类社会历史上的几次工业革命都足以物理学的重大成果为基础的。牛顿力学、热学的发展导致了第一次工业革命，使人类进入蒸汽机时代，解放了人的体力。电磁技术的突破性成就迎来了第二次工业革命。人类进入了电气化时代。量子理论、相对论使得核物理学取得重大突破，引发了第三次工业革命，人类进入了原子能时代。
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