第四章 第5节　粒子的波动性和量子力学的建立（课件 学案 练习）高中物理人教版（2019）选择性必修 第三册

第5节　粒子的波动性和量子力学的建立 (强基课—逐点理清物理观念) 课标要求 学习目标 1.知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化特征。2.体会量子力学的建立对人们认识物质世界的影响。 1.知道德布罗意波、光有波动性和粒子性、量子力学等基本观点和相关实验证据。2.掌握光的波粒二象性，理解其对立统一关系；并能应用波粒二象性解释有关现象，提高分析、推理能力。3.学习科学家们探究物质波、建立量子力学的艰辛，坚持实事求是的科学态度，激发学习科学的兴趣。 逐点清(一)　粒子的波动性 [多维度理解] 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_____相联系的波被称为德布罗意波，也叫作物质波。 (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G.P.汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了_____衍射实验，得到了_____的衍射图样，证实了电子的_____。 　　 1．对物质波的理解 (1)任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故。 (2)粒子在空间各处出现的概率受统计规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波。 (3)德布罗意波假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波。 2．计算物质波波长的方法 (1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝mv。 (2)根据波长公式λ＝求解。 (3)注意区分光子与微观粒子的能量和动量的不同表达式，如光子的能量：ε＝hν，动量p＝；微观粒子的动能：Ek＝mv2，动量p＝mv。 [全方位练明] 1．判断下列说法是否正确。 (1)一切宏观物体都伴随一种波，即物质波。(　　) (2)湖面上的水波就是物质波。(　　) (3)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性。(　　) 2．以下关于物质波的说法正确的是(　　) A．实物粒子具有粒子性，在任何条件下都不可能表现出波动性 B．宏观物体不存在对应的波 C．电子在任何条件下都能表现出波动性 D．微观粒子在一定条件下能表现出波动性 3．在中子衍射技术中，常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距相近。已知中子质量m＝1.67×10－27 kg，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，可以估算德布罗意波长λ＝1.82×10－10 m的热中子动量的数量级为(　　) A．10－17 kg·m/s　　　 B．10－19 kg·m/s C．10－21 kg·m/s D．10－24 kg·m/s 逐点清(二)　量子力学的建立与应用 [多维度理解] 1．经典物理学的困难 19、20世纪之交，人们在黑体辐射、_____、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。 2．各近代实验的成功理论 普朗克黑体辐射理论、爱因斯坦_____、康普顿散射理论、玻尔氢原子理论以及德布罗意物质波假说等一系列理论在解释实验方面都取得了成功。 3．量子力学的建立 在以玻恩、海森堡、薛定谔以及英国的狄拉克和奥地利的泡利为代表的众多物理学家的共同努力下，描述微观世界行为的理论被逐步完善并最终完整地建立起来。 4．量子力学的应用 (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。 　　 1．“量子”的理解 科学家在研究物理现象的过程中，发现基本粒子的能量不是连续的，而是类似于楼梯一个台阶一个台阶的，也就是说能量只能一份 ... ...