高中物理第6章經(jīng)典力學(xué)與現(xiàn)代物理教案（打包4套）滬科版必修2.zip

高中物理第6章經(jīng)典力學(xué)與現(xiàn)代物理教案（打包4套）滬科版必修2.zip,高中物理,經(jīng)典力學(xué),現(xiàn)代,物理教案,打包,滬科版,必修 6.4 微觀世界與量子論 教研中心 教學(xué)指導(dǎo) 一、課標(biāo)要求 1.初步認(rèn)識(shí)量子物理學(xué)與經(jīng)典物理學(xué)的區(qū)別，了解量子物理學(xué)對(duì)人類社會(huì)的進(jìn)步產(chǎn)生的影響. 2.了解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，從中感受光的粒子性，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)的研究和分析使學(xué)生了解光子、光子的能量 、極限頻率、光電子和光電流的基本概念. 3.了解光譜、氫原子光譜，知道用玻爾的原子模型來(lái)解釋原子的線狀光譜，知道原子的能級(jí)以及原子躍遷時(shí)發(fā)射或吸收光子的頻率由|Em-En|決定. 4.介紹光的波粒二象性和物質(zhì)波，進(jìn)一步開(kāi)拓學(xué)生的視野，能夠更全面地認(rèn)識(shí)整個(gè)物理學(xué)的發(fā)展、人類對(duì)整個(gè)自然的認(rèn)識(shí). 二、教學(xué)建議 1.光電效應(yīng)是人類認(rèn)識(shí)到光具有粒子性的重要實(shí)驗(yàn)，也是量子物理學(xué)產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)，在對(duì)這部分內(nèi)容的教學(xué)中應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：（1）赫茲等科學(xué)家發(fā)現(xiàn)光電子是人們進(jìn)一步研究光電效應(yīng)的開(kāi)始，在這里可以暗示學(xué)生光可能有能量；（2）實(shí)驗(yàn)探究——光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律是本節(jié)的重點(diǎn)，要使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中認(rèn)識(shí)光電管、光電流，感受到光具有能量并且與其頻率有關(guān)，理解極限頻率、光的強(qiáng)度等概念.（3）在上面實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上介紹愛(ài)因斯坦的光量子理論，讓學(xué)生用E=hν去感受不同頻率的光所具有的能量不同. 2.實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)：（1）介紹光電管以及實(shí)驗(yàn)電路；（2）引導(dǎo)學(xué)生使用正確的探究方法（包括如何改變條件、控制變量）；（3）提示觀察目標(biāo)：電流表示數(shù)的變化；（4）指導(dǎo)學(xué)生作好記錄；（5）組織學(xué)生針對(duì)實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象進(jìn)行討論. 3.實(shí)驗(yàn)規(guī)律的分析論證實(shí)際上是在總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的同時(shí)介紹愛(ài)因斯坦的光量子理論，教學(xué)中要注意現(xiàn)象與理論的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如：從紫光能產(chǎn)生光電效應(yīng)而紅光不能→提出極限頻率→不同金屬的極限頻率不同；從光電效應(yīng)產(chǎn)生的瞬時(shí)性→提出光量子→光子的能量 ；從照射光的強(qiáng)度增加光電流增大→光的強(qiáng)度越大代表單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)越多. 4.玻爾原子模型的教學(xué)可以從下面幾個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行：（1）從線狀光譜的產(chǎn)生原因提出問(wèn)題；（2）簡(jiǎn)要介紹盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)，并說(shuō)明它不能解釋線狀光譜的產(chǎn)生；（3）介紹玻爾原子模型的能量量子化與軌道半徑量子化、能級(jí)、躍遷規(guī)律，它很好地解釋了線狀光譜的產(chǎn)生，并經(jīng)過(guò)了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證. 5.在介紹實(shí)物粒子與波的時(shí)候應(yīng)該注意總結(jié)光的波粒二象性，從德布羅意的物質(zhì)波長(zhǎng)λ=進(jìn)一步認(rèn)識(shí)到物理學(xué)的奇妙與和諧，還應(yīng)該告訴學(xué)生人類認(rèn)識(shí)自然永無(wú)止境，物理學(xué)的明天會(huì)更加絢麗. 資源參考 談“光子” 一、光子究竟是什么樣子 對(duì)于光是一種波，學(xué)生頭腦中的形象很清楚，基本上就像水波或者聲波一樣，散布在一個(gè)空域中，而這個(gè)空域的形體是可以變化的，光波可以分割，即使到了光的電磁理論的時(shí)候，也只是把光波中振動(dòng)的量，更具體化為電場(chǎng)與磁場(chǎng)而已. 對(duì)于光子，學(xué)生也習(xí)慣于要去建造一個(gè)模型來(lái)模擬，就是要找一個(gè)宏觀物體，或者一種宏觀的運(yùn)動(dòng)，它能在主要方面和光子的行為相似.我們不妨為此去做些努力吧. 把光子仍然想象成可以任意分割的波，可無(wú)法解釋光電效應(yīng)的規(guī)律，因?yàn)檫@些規(guī)律顯示出光的能量，必須是一份一份不可分割的.尤其是后來(lái)一些精彩的實(shí)驗(yàn)，把這種粒子性顯示得更加突出.比如有人做過(guò)用極微弱的光進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，在可以分辨的時(shí)間內(nèi)，平均只有一個(gè)光子到達(dá)屏幕，開(kāi)始在屏幕上顯示出來(lái)的不是很弱的干涉花紋，而是實(shí)實(shí)在在的一個(gè)個(gè)的光點(diǎn).這是非常清楚的粒子的形象，每個(gè)點(diǎn)的光能就正好是hν.只有當(dāng)很多光子通過(guò)雙縫以后，屏上才逐漸顯示出，亮暗相間的條紋，可見(jiàn)，那些亮的區(qū)域，是許多光點(diǎn)組成的，而暗的區(qū)域則是光子到達(dá)概率很小的區(qū)域. 這樣看來(lái)，似乎又應(yīng)該把光子想象成一個(gè)彈丸似的東西了，一個(gè)彈丸打在靶上就出現(xiàn)一個(gè)孔，這是我們?cè)诳陀^世界所熟悉的東西.可是這也不行.因?yàn)楣獗仨毻ㄟ^(guò)雙縫才能形成干涉條紋.若把光子想象成彈丸的話，一個(gè)彈丸只能通過(guò)一個(gè)縫，通過(guò)一個(gè)縫與另一個(gè)縫是開(kāi)是合有什么關(guān)系呢？要解釋清楚這個(gè)現(xiàn)象，必須認(rèn)為光是一種波，它的部分通過(guò)一條縫，另一部分通過(guò)另一條縫，結(jié)果形成了干涉. 總之，光子表現(xiàn)出來(lái)的行為是這樣的：它打在熒光屏或光電陰極上，出現(xiàn)在一個(gè)很小的區(qū)域中，它的能量是一個(gè)不可分的份額h，這說(shuō)明它是粒子，可是它在通過(guò)狹縫時(shí)，它又必須展布在一個(gè)較大的空間，而且可以分割成任意的幾部分，把這些被分割的部分重疊在一起，還會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，這清楚地說(shuō)明它是一種波.在宏觀世界中，能找到具有這種性質(zhì)的東西嗎？不能.正是因?yàn)楹暧^世界中沒(méi)有這種東西，這才給光子的形象造成了困難.其實(shí)，我們認(rèn)識(shí)一個(gè)事物，重要的是要知道它在什么環(huán)境下有什么表現(xiàn)，我們能夠完全掌握它的規(guī)律就行了，用另一個(gè)東西來(lái)類比并不是必須的.事實(shí)上，任何類比也只能是局部的相似，世界上不存在完全相似的事物，除非事物本身.因此，對(duì)于“光子是什么樣子”的回答是：光子就是它自身那樣子. 二、一個(gè)電子同時(shí)吸收二個(gè)光子的可能性是極小的 首先來(lái)分析一下，“積累”的問(wèn)題：一個(gè)電子在吸收了一個(gè)光子以后，能否將這個(gè)能量保存下來(lái)，直到再吸收一個(gè)光子呢？ 從經(jīng)典模型來(lái)看，把一個(gè)電子看作能量可連續(xù)改變的粒子，當(dāng)一個(gè)電子吸收一個(gè)光子以后，其能量就顯著高于鄰近的電子和原子核，這是一種非平衡狀態(tài).按照熱力學(xué)的原理，不平衡的系統(tǒng)將通過(guò)各種方式趨于平衡，從而電子將把它獲得的光子的能量均勻分給周圍的其他粒子.這個(gè)過(guò)程一般不會(huì)超過(guò)10-8 s. 從量子模型來(lái)看，金屬中的電子處于各種不同能級(jí)之上，吸收了一個(gè)光子的電子，將從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)，這使得電子在能級(jí)上的分布偏離平衡分布，因此電子也會(huì)在10-8 s內(nèi)將能量均分出去，恢復(fù)平衡分布.故電子吸收一個(gè)光子后處于激發(fā)態(tài)的“壽命不會(huì)超過(guò)10-8 s”. 在10-8 s內(nèi)，電子能否期望再吸收一個(gè)光子呢？不妨來(lái)具體估算一下.假設(shè)入射光的強(qiáng)度為100 W/cm2，光的頻率為6×1014 Hz，則在10-8 s內(nèi)通過(guò)每平方厘米面積的光子數(shù)為 n==2.5×1012（個(gè)/cm2） 再估計(jì)一下金屬表面每平方厘米上的電子數(shù).金屬原子間的距離為10-8 cm數(shù)量級(jí)，每個(gè)原子貢獻(xiàn)一個(gè)電子，則1cm2上將有1016個(gè)電子.即使認(rèn)為電子能吸收在一個(gè)原子范圍內(nèi)通過(guò)的光子（事實(shí)上電子對(duì)光子的吸收截面積只有原子范圍的），那么在10-8 s內(nèi)，電子吸收一個(gè)光子的幾率是P1==2.5×10-4.而在10-8 s內(nèi)吸收兩個(gè)光子的概率是P2=P12=6.3×10-8，可見(jiàn)可能性是非常小的.當(dāng)然，如果光強(qiáng)增大若干萬(wàn)倍，電子在10-8 s內(nèi)同時(shí)吸收兩個(gè)光子的可能性是可以達(dá)到觀察的數(shù)值的，然而，恐怕沒(méi)有任何一種材料能耐受這樣強(qiáng)的照射而不被破壞.因此弱光確實(shí)不能產(chǎn)生雙光子吸收現(xiàn)象. 三、光子與電子有哪些異同 光子與電子都具有波粒二象性，一般情況下，它們的運(yùn)動(dòng)都不再遵從牛頓運(yùn)動(dòng)定律，我們無(wú)法跟蹤它們的軌跡，但是它們?cè)诳臻g各點(diǎn)出現(xiàn)的概率是受波動(dòng)規(guī)律支配的. 但光波是電磁波，在真空中的傳播速度恒為c，電子的波是物質(zhì)波，主要存在以下一些區(qū)別： 光子 電子 靜質(zhì)量 0 9.1×10-31 kg 動(dòng)質(zhì)量 hν/c2 動(dòng)量 hν/c mv（） 能量 hν mc2（hν） 電性 中性 負(fù)電 波長(zhǎng) c/ν h/mv 3 聯(lián)系地址：鄭州市經(jīng)五路66號(hào)河南電子音像出版社有限公司 郵編 450002 電話 400-688-1789 第 頁(yè) 共 3 頁(yè)