高中人教版 (2019)第四章 原子结构和波粒二象性5 粒子的波动性和量子力学的建立教案设计

题课

选择性必修三第四章第5节：粒子的波动性和量子力学的建立

课型

新

课时

1

教

学

目

标

1.知道实物粒子的波动性假设和实验验证。

2.知道实物粒子和光一样也具有波粒二象性。

3.体会量子力学的建立对人们认识物质世界的影响。

学习重点

物质波、量子力学的建立

学习难点

体会实物粒子的波粒二象性

教     学     过       程

教学环节（含备注）

教        学        内        容

引入新课

讲授新课

课后作业

一.引入新课

光有波粒二象性，实物粒子有波动性吗？

二.进行新课

（一）光的波粒二象性

光具有能量、动量，表明光具有粒子性。光又具有波长、频率，表明光具有波动性。比较：p=与ε=hν：Ｐ与ε是描述粒子性的，λ、ν是描述波动性的，h则是连接粒子和波动的桥梁

（二）德布罗意波（物质波）

1924年，德布罗意(due de Broglie， 1892-1960)大胆地设想，对于光子的波粒二象性会不会也适用于实物粒子。

他提出：一切实物粒子都有具有波粒二象性。即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。能量E、动量为p的粒子与频率为v、波长为的波相联系：p=与ε=hν

1、德布罗意波

这种和实物粒子相联系的波称为德布罗意波(物质波或概率波)，其波长称为德布罗意波长。

2、一切实物粒子都有波动性。

大量实验都证实了：质子、中子和原子、分子等实物微观粒子都具有波动性，并都满足德布罗意关系。

一颗质量为0.01kg的子弹、速度为500m/s，其波长为1.3×10－34m

计算结果表明，子弹的波长小到实验难以测量的程度，宏观物体的物质波波长非常小，所以很难表现出其波动性。所以，宏观物体只表现出粒子性。

只有微观粒子的波动性较显著；而宏观粒子(如子弹)的波动性根本测不出来。

（三）物质波的实验验证

1927年汤姆孙观察了电子束透过多晶薄片的衍射现象.

1961年，C.约恩孙让电子束通过单缝、多缝的衍射图样.

（四）波的分类

1、机械波-----质点的振动引起；2、电磁波-----电场、磁场的振动引起；3、物质波------粒子本身的波动

（五）量子力学的建立与应用

1．量子力学建立的前提：19、20世纪之交，人们在黑体辐射、光电效应、氢原子光谱等许多类问题中，都发现了经典物理学无法解释的现象。这些现象不是孤立的，而是在各类系统中普遍存在的，且都和原子、分子等微观粒子的行为紧密相关。微观世界的物理规律和宏观世界的物理定律可能存在巨大的差别，人们需要建立描述微观世界的物理理论。

2．量子力学的建立

(1)1925年，德国物理学家海森堡和玻恩等人对玻尔的氢原子理论进行了推广和改造，建立了矩阵力学。

(2)1926年，奥地利物理学家薛定谔提出了物质波满足的方程——薛定谔方程，建立了波动力学。

(3)1926年，薛定谔和美国物理学家埃卡特证明，波动力学与矩阵力学在数学上是等价的。

(4)随后数年，描述微观世界行为的理论被逐渐完善并最终完整地建立起来，它被称为量子力学。

3．量子力学的应用

借助量子力学，人们深入认识了微观世界的组成、结构和属性。

(1)量子力学推动了核物理和粒子物理的发展。

(2)量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展。

(3)量子力学推动了固体物理的发展。如“芯片”。

三.课堂练习：教材97页练习1-3

四.课堂总结：（见板书设计）五.学习效果检测（见学案“闯关检测题”）

板书设计

粒子的波动性和量子力学的建立

1、德布罗意波

和实物粒子相联系的波称为德布罗意波(物质波或概率波)，其波长称为德布罗意波长。p=

2.量子力学

描述微观世界行为的理论

课后反思