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1、2022年高三物理教案：物粒子的波粒二象性看书和学习是思想的常常养分，是思想的无穷发展。下面是我为您举荐高三物理教案：物粒子的波粒二象性。1、学问与技能（1）了解光既具有波动性，又具有粒子性；（2）知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性；（3）知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。（4）了解不确定关系的概念和相关计算；2、过程与方法（1）了解物理真知形成的历史过程；（2）了解物理学探讨的基础是试验事实以及试验对于物理探讨的重要性；（3）知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。3、情感、看法与价值观（1）通过学生阅读和老师介绍讲解，使学生了解科学真知的得到并非一蹴而就，须要经过一个较长的历史发
2、展过程，不断得到订正与修正；（2）通过相关理论的试验验证，使学生逐步形成严谨求实的科学看法；（3）通过了解电子衍射试验，使学生了解创建条件来进行有关物理试验的方法。教学重点：实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系。教学难点：实物粒子的波动性的理解。教学方法：学生阅读-探讨沟通-老师讲解-归纳总结。教学用具：课件：PP演示文稿（科学家介绍，本节学问结构）。多媒体教学设备（一）引入新课提问：前面我们学习了有关光的一些特性和相应的事实表现，那么我们原委怎样来相识光的本质和把握其特性呢?（光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动性。在不同条件下表现出不同特性，分别举出有关光的干涉
3、衍射和光电效应等试验事实）。我们不能片面地相识事物，能举出本学科或其他学科或生活中类似的事或物吗?（二）进行新课1、光的波粒二象性讲解并描述光的波粒二象性，进行归纳整理。（1）我们所学的大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为听从统计规律。（2）光子在空间各点出现的概率遵从波动规律，物理学中把光波叫做概率波。2、光子的能量与频率以及动量与波长的关系。提问：作为物质的实物粒子（如电子、原子、分子等）是否也具有波动性呢?3、粒子的波动性提问：谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子?只是因为他大胆吗?（法国科学家德布罗意
4、考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的胜利，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子。）（1）德布罗意波：实物粒子也具有波动性，这种波称之为物质波，也叫德布罗意波。（2）物质波波长： =提问：各物理量的意义?（ 为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒子动量）阅读课本有关内容，为什么德布罗意波观点很难通过试验验证?又是在怎样的条件下使实物粒子的波动性得到了验证?4、物质波的试验验证提问：粒子波动性难以得到验证的缘由?（宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性，作为微观粒子的电子，其德布罗意波波长为10-10m数量级，找与之相匹配的障碍物也
5、非易事）例题：某电视显像管中电子的运动速度是4.0×107m/s；质量为10g的一颗子弹的运动速度是200m/s。分别计算它们的德布罗意波长。（依据公式 计算得1.8×10-11m和3.3×10-34m）电子波动性的发觉者戴维森和小汤姆逊电子波动性的发觉，使得德布罗意由于提出实物粒子具有波动性这一假设得以证明，并因此而获得1929年诺贝尔物理学奖，而戴维森和小汤姆逊由于发觉了电子的波动性也同获1937年诺贝尔物理学奖。阅读有关物理学历史资料，了解物理学有关学问的形成建立和发展的真是过程。（应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增加了劝服力，同时也能对学生进行
6、发放教化，有利于培育学生的科学看法和科学精神，激发学生的探究精神）电子衍射试验：1927年，两位美国物理学家使电子束投射到镍的晶体上，得到了电子束的衍射图案，从而证明了德布罗意的假设。除了电子以外，后来还接连证明了质子、中子以及原子、分子的波动性。提问：衍射现象对高辨别率的显微镜有影响否?如何改进?（显微镜的辨别本事）5、德布罗意波的统计说明1926年，德国物理学玻恩 （Born ， 1882-11012） 提出了概率波，认为个别微观粒子在何处出现有肯定的偶然性，但是大量粒子在空间何处出现的空间分布却听从肯定的统计规律。6、经典波动与德布罗意波（物质波）的区分经典的波动（如机械波、电磁波等）是
7、可以测出的、实际存在于空间的一种波动。而德布罗意波（物质波）是一种概率波。简洁的说，是为了描述微观粒子的波动性而引入的一种方法。7、不确定度关系（uncertainty relatoin）经典力学：运动物体有完全确定的位置、动量、能量等。微观粒子：位置、动量等具有不确定量（概率）。（1）电子衍射中的不确定度如图所示，一束电子以速度 v 沿 oy 轴射向狭缝。电子在中心主极大区域出现的几率最大。在经典力学中，粒子（质点）的运动状态用位置坐标和动量来描述，而且这两个量都可以同时精确地予以测定。然而，对于具有二象性的微观粒子来说，是否也能用确定的坐标和确定的动量来描述呢?下面我们以电子通过单缝衍射为
8、例来进行探讨。设有一束电子沿oy轴射向屏AB上缝宽为a的狭缝，于是，在照相底片CD上，可以视察到如下图所示的衍射图样。假如我们仍用坐标x和动量p来描述这一电子的运动状态，那么，我们不禁要问：一个电子通过狭缝的瞬时，它是从缝上哪一点通过的呢?也就是说，电子通过狭缝的瞬时，其坐标x为多少?明显，这一问题，我们无法精确地回答，因为此时该电子原委在缝上哪一点通过是无法确定的，即我们不能精确地确定该电子通过狭缝时的坐标。探讨表明：对于第一衍射微小， 式中 为电子的德布罗意波长。电子的位置和动量分别用x和p来表示。电子通过狭缝的瞬间，其位置在 x 方向上的不确定量为 ，同一时刻，由于衍射效应，粒子的速度方
9、向有了变更，缝越小，动量的重量 px改变越大。分析计算可得： 式中h为普朗克常量。这就是闻名的不确定性关系，简称不确定关系。上式表明：很多相同粒子在相同条件下试验，粒子在同一时刻并不处在同一位置。用单个粒子重复，粒子也不在同一位置出现。例题解析：例1：一颗质量为10g 的子弹，具有200m?s-1的速率，若其动量的不确定范围为动量的0. 01%（这在宏观范围是非常精确的了），则该子弹位置的不确定量范围为多大?解：子弹的动量动量的不确定范围由不确定关系式 ，得子弹位置的不确定范围我们知道，原子核的数量级为10-15m，所以，子弹位置的不确定范围是微乎其微的。可见子弹的动量和位置都能精确地确定，不
10、确定关系对宏观物体来说没有实际意义。例2：一电子具有200 m/s的速率，动量的不确定范围为动量的0.01%（这已经足够精确了），则该电子的位置不确定范围有多大?解 : 电子的动量为：动量的不确定范围由不确定关系式，得电子位置的不确定范围我们知道原子大小的数量级为10-10m，电子则更小。在这种状况下，电子位置的不确定范围比原子的大小还要大几亿倍，可见企图精确地确定电子的位置和动量已是没有实际意义。8、微观粒子和宏观物体的特性对比宏观物体 微观粒子具有确定的坐标和动量，可用牛顿力学描述。 没有确定的坐标和动量，需用量子力学描述。有连续可测的运动轨道，可追踪各个物体的运动轨迹。 有概率分布特性，不行能辨别出各个粒子的轨迹。体系能量可以为随意的、连续改变的数值。 能量量子化 。不确定度关系无实际意义 遵循不确定度关系9、不确定关系的物理意义和微观本质（1）物理意义：微观粒子不行能同时具有确定的位置和动量。粒子位置的不确定量 越小，动量的不确定量 就越大，反之亦然。（2） 微观本质：是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必定结果。第8页 共8页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页第 8 页 共 8 页