第6章 第2节　实物粒子的波粒二象性（课件 学案 练习）高中物理鲁科版（2019）选择性必修 第三册

第2节　实物粒子的波粒二象性 (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.体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。 1.了解光和实物粒子的波粒二象性。具有与波粒二象性相关的物质观念、相互作用观念和能量观念。2.能通过证据说明实物粒子具有波动性。3.了解不确定性关系，知道其物理意义。 逐点清(一) 德布罗意假说及实验探索 [多维度理解] 1．德布罗意波：任何一个_____的粒子，都有一种波与它相对应，这种波为_____波，也称为德布罗意波。 2．德布罗意关系：E＝_____，p＝。德布罗意用_____把粒子性和波动性联系起来。 3．物质波的实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，发现了电子的_____，证实了电子的波动性。 　　 1．对物质波的理解 (1)任何物体，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)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式，如光子的能量：E＝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．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 3．(2024·莆田高二检测)质子(11H)和α粒子(24He)被加速到相同动能时，质子的动量_____(选填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为_____。 逐点清(二) 不确定性关系 [多维度理解] 1．在微观世界中，粒子的_____和_____不能同时确定，不能同时测量。 2．关系式ΔxΔp≥中，Δx为位置的不确定范围，Δp为动量的不确定范围，h为普朗克常量。 3．拓展一步：能量E和时间t的不确定性关系为ΔEΔt≥_____。 　　 1．位置和动量的不确定性关系：ΔxΔp≥ 由ΔxΔp≥可知，在微观领域，要准确地确定粒子的位置，动量的不确定性就更大；反之，要准确地确定粒子的动量，那么位置的不确定性就更大。 2．微观粒子的运动没有特定的轨道：由不确定性关系ΔxΔp≥可知，微观粒子的位置和动量是不能同时被确定的，这也就决定了不能用“轨迹”的观点来描述粒子的运动。 3．不确定性关系是自然界的一条客观规律 对任何物体都成立，并不是因为测量技术和主观能力而使微观粒子的坐标和动量不能同时测准。对于宏观尺度的物体，其质量m通常不随速度变化(因为一般情况下，v远小于c)，即Δp＝mΔv，所以ΔxΔv≥。由于m远大于h，因此Δx和Δv可以同时达到相当小的地步，远远超出最精良仪器的精度，完全可以忽略。可见，不确定现象仅在微观世界方可观测到。 [全方位练明] 1．判断下列说法是否正确。 (1)微观粒子的动量不可确定。(　　) (2)微观粒子的位置不可确定。(　　) (3)微观粒子的动量和位置不可同时确 ... ...