1、教案 量子世界（一）教学目标：1、知识与技能：了解热辐射的能力与波长和温度有关，进而了解黑体辐射；知道普朗克“量子假说”的主要内容；知道宏观物体和微观粒子的能量变化特点；知道光具有波粒二象性和物质波的假设及验证。通过学生阅读、分析与讨论，培养自学能力、合作能力和表达能力。2、 过程与方法：通过观察白炽灯灯丝在电压升高时的发光情况，体会观察和分析物理现象的方法；通过了解普朗克“量子假说”的背景，知道经典力学的局限性。了解玻尔建立原子模型解释氢光谱的事实，体会物理模型的意义和量子论对人类认识物质世界所产生的深远影响。3、情感、态度与价值观：了解光的微粒说和波动说之争，体会辩论和质疑在科学研究中所起
2、的积极作用。养成大胆质疑、勇于创新、敢于发表自己观点的习惯，培养既坚持原则又尊重他人的思想品德。（二）学情分析：学生刚接触大量新的抽象概念，理解也较困难，应通过实验、图片和课件，从实验事实出发，运用讲解和类比的方法进行启发引导，让学生体会这些概念。（三）教学思路：本节内容，先是从黑体辐射引出量子化假设，然后是人类对光的本性的认识及深化，使学生体会牛顿力学的局限性和量子理论给人们认识世界带来的影响。本节的内容富含大量的物理学史资料，在教学中运用好这些教学资源，不但可使课堂教学生动活泼，还可以对学生进行许多的思想教育。本节教学内容多、但要求不高，因此可以在学生自学的基础上，通过实验、图片和课件、师
3、生共同讨论等教学方法，帮助学生理解概念。本节内容的教学计划用二个课时，第一课时讲授紫外灾难和不能量连续性，第二课时讲授物质的波粒二象性。（四）教学重点、难点：1、重点：量子的概念，光的波粒二象性及物质波。2、难点：学生缺乏相关的背景知识和概念的抽象性。（五）教学方法、学习方法：1教法：实验观察、问题式讨论和讲授。2学法：阅读思考、讨论交流。（六）教学流程：1、引入新课在本章的“导入”中曾介绍，1900年著名物理学家开尔文踌躇满志地宣告，物理学已尽善尽美了，只是在物理学晴朗天空的远处，还有两朵小小的令人不安的乌云。前两节课所学习的相对论就是由其中一朵小乌云引发的一场物理学革命，今天我们再来认识由
4、另一朵小乌云引发的另一场物理学革命。2、新课教学（1） “紫外灾难”观察现象：一只“220V、60W”的白炽灯，由220V交流电经0250V自藕变压器降压后供电，用示教电表监测电灯两端的电压。引导学生观察电灯分别在50V、100V、150V、200V等电压下的发光情况。思考问题：灯丝温度、发光情况有什么变化？这种变化蕴藏着什么规律？阅读教材、讨论交流：学生阅读课本知识点一：“紫外灾难”。小组讨论上述实验现象。汇报讨论结果、归纳小结：温度越高，辐射越强，辐射的波长越短。（2） 能量不连续引出问题：物理学家根据经典理论得出的黑体辐射强度与辐射波长、温度关系的曲线和实验得到的曲线不吻合，说明研究所遇
5、到的极大困难，提出普朗克的量子假说。阅读教材：学生阅读课本知识点二：“不连续的能量”。并回答“量子假说”的要点。量子假说：辐射是不连续的，是一份一份地进行，每一份能量称为一个量子，辐射的总能量E为量子的整数倍，量子的能量与频率成正比，与波长成反比。式中c为真空中的光速，h是普朗克常数，值为6.62610-34Js，是物理普适常数。由于量子的能量相对于宏观物体的动能或势能来说，是非常微小的，完全可以被忽略。所以宏观物体（如铅球沿斜面滚下时）的动能或势能都是连续变化的。可是在微观世界中，能量是量子化的。显然量子理论与经典力学的连续观念是不同的，这极大地深化了人类对物质世界的认识。（3） 物质的波粒
6、二象性光的波粒二象性以牛顿为代表的光的微粒说：光是从光源发射出来的高速粒子流。他可以成功地解释光的直线传播和光的反射现象，但却无法解释光射到水面时，为什么会同时反射和折射。以惠更斯为代表的光的波动说：光像水波一样，也是一种波，叫光波。这是因为水波所特有的衍射和干涉现象，光也有。它们的图片，并作简单的介绍。问题又出来了，水波是机械振动在水中的传播，属于机械波，是要靠介质传播的，那么太空中是真空，太阳光又是靠什么传播到地球来呢？直到19世纪60年代，麦克斯韦创立了经典的电磁场理论，揭示了光是一种电磁波。至此，人们才深信光具有波动性，而且是电磁波，不是机械波，它可以在真空传播，可以不需要介质。早在1
7、887年，赫兹在验证电磁波的存在实验中就意外地发现，当用某种光照射金属时，金属中会逸出电子来，这种现象后来被称为光电效应。在经过研究得出光电效应的规律后，人们却发现，用光波动说无法解释这些规律。年轻的爱因斯坦第一个意识到普朗克量子假设的重要性，他发展了能量量子概念，提出了光量子假设。他认为：光是不连续的、是一份一份的、具有一定能量的物质，每一份为一个单元叫做光量子，在人们接受这一概念之后把它命名为光子。光既有波动性又具有粒子性的事实，不得不使人们承认光具有波粒二象性。不过，这里所说的粒子已不再是牛顿时代所说的微粒了。人们现在认识到：光在一定条件下，表现为粒子性，即不连续性；而在另一定条件下，表
8、现为波动性。阅读教材：学生阅读课本上关于光的波粒二象性的内容。物质波阅读教材、讨论交流：学生阅读课本上关于物质波部分，并展开交流。a、德布罗意把光的波粒二象性推广到实物粒子，得出了什么新理论？b、德布罗意的新理论得到什么事实验证？学生回答、教师补充。3课堂练习例题：根据量子理论，光子的能量，其中c为真空中的光速、为光的频率、为光的波长，普朗克常数取已知太阳光垂直照射时，每平方米面积上的辐射功率为P=1.35kw。假设太阳辐射的平均波长为则在垂直于太阳光的S = 1 m2面积上，每秒钟内可以接收到多少个光子？解析：依题意，太阳光平均一个光子的能量为 在1 m2面积上，1s内得到的阳光总能量为 得到的光子个数 4课堂小结、作业布置（略）
