4.5粒子的波动性和量子力学的建立学案 一学科核心素养 物理观念∶形成实物粒子也具有波粒二象性的观念，了解量子力学在生活中的应用。 科学思维∶能够利用波粒二象性关系式解释实物粒子的波动性，能在生活中发现量子力学的具体应用情形，并作出解释。 科学探究：通过物质波的验证，掌握验证物理理论的基本方法———实验。 科学态度与责任∶量子力学不是一天建成的，也不是一个人就能建立，告诫学生做事要懂得合作，要持之以恒。 二学习重难点 重点：实物粒子的波粒二象性，实验验证物质波，量子力学的建立。 难点：实物粒子的波粒二象性，实验验证物质波。 三课前预习 1．粒子的波动性 （1）德布罗意波：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫_____波。 （2）粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间的关系：ν=，λ=。 2．物质波的实验验证 （1）实验探究思路：_____、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象。 （2）实验验证：1927年戴维森和汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的_____。 （3）说明 除了电子以外，人们陆续证实了中子、质子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的ν=和λ=关系同样正确。 （4）电子、质子、原子等粒子和光一样，也具有_____性。 （5）量子力学的建立 3．量子力学的应用 （1）借助量子力学，人们深入认识了_____(填“宏观”或“微观”)世界的组成、结构和属性。量子力学推动了核物理和粒子物理的发展。人们认识了原子、原子核、基本粒子等各个_____(填“宏观”或“微观”)层次的物质结构，又促进了_____学和宇宙学的研究。 （2）量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展 人们认识了原子的结构，以及原子、分子和电磁场相互作用的方式，发展了各式各样的对原子和电磁场进行精确操控和测量的技术。 （3）量子力学推动了固体物理的发展 人们了解了固体中电子运行的规律，并弄清了为什么固体有导体、绝缘体和半导体之分。 4．光的波粒二象性 光的干涉、衍射、偏振现象表明光具有波动性，光电效应和康普顿效应表明光具有____性，光既具有波动性，又具有___ 性，即光具有_____性。 5．波长为0.02nm的X射线照射人体骨骼，如果该射线光子被骨骼吸收，则对应逸出电子的能量可估算为_____eV（保留一位有效数字），若该射线光子被骨骼中的电子散射，则出射的X射线波长有所_____（填“增大”或“减小”）．（可利用数据：普朗克常量，其中真空中的光速，） 6．推动了固体物理的发展： 人们了解了固体中电子运行的规律，并弄清了为什么固体有_____、绝缘体和半导体之分。 7．质量为1000 kg的小汽车以v＝40 m/s的速度在高速公路上行驶，则估算小汽车的德布罗意波长为_____。 8．一物体质量m=3kg，从高处由静止开始自由下落，空气阻力忽略不计，重力加速度g=10m/s2，则2s末物体的动量大小为_____kg·m/s，方向_____，此时物体的德布罗意波长约为_____m（结果保留一位小数），2s内该物体受到的冲量大小为_____N·s。 9．我国科学家用冷冻电镜捕捉到新冠病毒表面蛋白与人体细胞表面蛋白的结合过程。冷冻电子显微镜比光学显微镜分辨率更高，其原因是电子的物质波波长远小于可见光波长。由此可知电子比可见光_____（选填“更容易”或“更不容易”或“一样容易”）发生明显衍射。电子束通过由电场构成的电子透镜实现会聚、发散作用。电子透镜由金属圆环M、N组成，其结构如图甲所示，图乙为其截面图（虚线为等势面）。显微镜工作时，两圆环的电势。现有一束电子沿着平行于圆环轴线的方向进入M。则电子在穿越电子透镜的过程中速 ... ...
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