高中物理選修3-5教案.docx

161 實(shí)驗(yàn)：探究碰撞中的不變量一、三維目標(biāo)知識(shí)與技能1、明確探究碰撞中的不變量的基本思路2、掌握同一條直線上運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)物體碰撞前后的速度的測(cè)量方法3、掌握實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理的方法過(guò)程與方法1、學(xué)習(xí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，完成某種規(guī)律的探究方法2、學(xué)習(xí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行猜測(cè)、探究、發(fā)現(xiàn)規(guī)律的探究方法情感、態(tài)度與價(jià)值觀1、通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生積極主動(dòng)思考問(wèn)題的習(xí)慣，并鍛煉其思考的全面性、準(zhǔn)確性與邏輯性2、通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的記錄與處理，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，能使學(xué)生靈活地運(yùn)用科學(xué)方法來(lái)研究問(wèn)題，解決問(wèn)題，提高創(chuàng)新意3、在對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的猜測(cè)過(guò)程中，提高學(xué)生合作探究能力4、在對(duì)現(xiàn)象規(guī)律的語(yǔ)言闡述中，提高了學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力，還體現(xiàn)了各學(xué)科之間的聯(lián)系，可引伸到各事物間的關(guān)聯(lián)性，使自己溶入社會(huì)二、教學(xué)重點(diǎn)碰撞中的不變量的探究三、教學(xué)難點(diǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的處理四、教學(xué)過(guò)程（一）引入新課課件演示：（1）臺(tái)球由于兩球碰撞而改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)（2）微觀粒子之間由于相互碰撞而改變狀態(tài)，甚至使得一種粒子轉(zhuǎn)化為其他粒子師：碰撞是日常生活、生產(chǎn)活動(dòng)中常見(jiàn)的一種現(xiàn)象，兩個(gè)物體發(fā)生碰撞后，速度都發(fā)生變化師：兩個(gè)物體的質(zhì)量比例不同時(shí)，它們的速度變化也不一樣師：物理學(xué)中研究運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的守恒量具有特別重要的意義，本節(jié)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究碰撞過(guò)程中的什么物理量保持不變（守恒）（二）進(jìn)行新課1、實(shí)驗(yàn)探究的基本思路11 一維碰撞師：我們只研究最簡(jiǎn)單的情況兩個(gè)物體碰撞前沿同一直線運(yùn)動(dòng)，碰撞后仍沿同一直線運(yùn)動(dòng)，這種碰撞叫做一維碰撞課件：碰撞演示如圖所示，A、B是懸掛起來(lái)的鋼球，把小球A拉起使其懸線與豎直線夾一角度a，放開(kāi)后A球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)與B球發(fā)生碰撞，碰后B球擺幅為角如兩球的質(zhì)量mA=mB，碰后A球靜止，B球擺角=，這說(shuō)明A、B兩球碰后交換了速度如果mAmB，碰后A、B兩球一起向右擺動(dòng) 如果mAF外的條件）2、碰撞過(guò)程中，物體沒(méi)有宏觀的位移，但每個(gè)物體的速度可在短暫的時(shí)間內(nèi)發(fā)生改變3、碰撞過(guò)程中，系統(tǒng)的總動(dòng)能只能不變或減少，不可能增加提問(wèn)：碰撞中，總動(dòng)能減少最多的情況是什么？（在發(fā)生完全非彈性碰撞時(shí)總動(dòng)能減少最多）（二）進(jìn)行新課1、展示投影片1，內(nèi)容如下：如圖所示，質(zhì)量為M的重錘自h高度由靜止開(kāi)始下落，砸到質(zhì)量為m的木楔上沒(méi)有彈起，二者一起向下運(yùn)動(dòng)設(shè)地層給它們的平均阻力為F，則木楔可進(jìn)入的深度L是多少？ 組織學(xué)生認(rèn)真讀題，并給三分鐘時(shí)間思考（1）提問(wèn)學(xué)生解題方法，可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤是：認(rèn)為過(guò)程中只有地層阻力F做負(fù)功使機(jī)械能損失，因而解之為Mg（h+L）+mgL-FL=0將此結(jié)論寫(xiě)在黑板上，然后再組織學(xué)生分析物理過(guò)程（2）引導(dǎo)學(xué)生回答并歸納：第一階段，M做自由落體運(yùn)動(dòng)機(jī)械能守恒m不動(dòng)，直到M開(kāi)始接觸m為止再下面一個(gè)階段，M與m以共同速度開(kāi)始向地層內(nèi)運(yùn)動(dòng)阻力F做負(fù)功，系統(tǒng)機(jī)械能損失提問(wèn)：第一階段結(jié)束時(shí)，M有速度，而m速度為零。下一階段開(kāi)始時(shí)，M與m就具有共同速度，即m的速度不為零了，這種變化是如何實(shí)現(xiàn)的呢？引導(dǎo)學(xué)生分析出來(lái)，在上述前后兩個(gè)階段中間，還有一個(gè)短暫的階段，在這個(gè)階段中，M和m發(fā)生了完全非彈性碰撞，這個(gè)階段中，機(jī)械能（動(dòng)能）是有損失的（3）讓學(xué)生獨(dú)立地寫(xiě)出完整的方程組第一階段，對(duì)重錘有：第二階段，對(duì)重錘及木楔有Mv+0=（M+m）第三階段，對(duì)重錘及木楔有（4）小結(jié)：在這類(lèi)問(wèn)題中，沒(méi)有出現(xiàn)碰撞兩個(gè)字，碰撞過(guò)程是隱含在整個(gè)物理過(guò)程之中的，在做題中，要認(rèn)真分析物理過(guò)程，發(fā)掘隱含的碰撞問(wèn)題2、展示投影片2，其內(nèi)容如下：如圖所示，在光滑水平地面上，質(zhì)量為M的滑塊上用輕桿及輕繩懸吊質(zhì)量為m的小球，此裝置一起以速度v0向右滑動(dòng)另一質(zhì)量也為M的滑塊靜止于上述裝置的右側(cè)當(dāng)兩滑塊相撞后，便粘在一起向右運(yùn)動(dòng)，則小球此時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度是多少？組織學(xué)生認(rèn)真讀題，并給三分鐘思考時(shí)間（1）提問(wèn)學(xué)生解答方案，可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤有：在碰撞過(guò)程中水平動(dòng)量守恒，設(shè)碰后共同速度為v，則有（M+m）v0+0（2M+m）v解得，小球速度 （2）教師明確表示此種解法是錯(cuò)誤的，提醒學(xué)生注意碰撞的特點(diǎn)：即宏觀沒(méi)有位移，速度發(fā)生變化，然后要求學(xué)生們尋找錯(cuò)誤的原因（3）總結(jié)歸納學(xué)生的解答，明確以下的研究方法：碰撞之前滑塊與小球做勻速直線運(yùn)動(dòng)，懸線處于豎直方向兩個(gè)滑塊碰撞時(shí)間極其短暫，碰撞前、后瞬間相比，滑塊及小球的宏觀位置都沒(méi)有發(fā)生改變，因此懸線仍保持豎直方向碰撞前后懸線都保持豎直方向，因此碰撞過(guò)程中，懸線不可能給小球以水平方向的作用力，因此小球的水平速度不變結(jié)論是：小球未參與滑塊之間的完全非彈性碰撞，小球的速度保持為v0（4）小結(jié)：由于碰撞中宏觀無(wú)位移，所以在有些問(wèn)題中，不是所有物體都參與了碰撞過(guò)程，在遇到具體問(wèn)題時(shí)一定要注意分析與區(qū)別3、展示投影片3，其內(nèi)容如下：在光滑水平面上，有A、B兩個(gè)小球向右沿同一直線運(yùn)動(dòng)，取向右為正，兩球的動(dòng)量分別是pA=5kgm/s，pB=7kgm/s，如圖所示若能發(fā)生正碰，則碰后兩球的動(dòng)量增量pA、pB可能是（ ）ApA=-3kgm/s；pB =3kgm/sBpA=3kgm/s；pB =3kgm/sCpA=-10kgm/s；pB =10kgm/sDpA=3kgm/s；pB =-3kgm/s組織學(xué)生認(rèn)真審題（1）提問(wèn)：解決此類(lèi)問(wèn)題的依據(jù)是什么？在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上總結(jié)歸納為：系統(tǒng)動(dòng)量守恒；系統(tǒng)的總動(dòng)能不能增加；系統(tǒng)總能量的減少量不能大于發(fā)生完全非彈性碰撞時(shí)的能量減少量；碰撞中每個(gè)物體動(dòng)量的增量方向一定與受力方向相同；如碰撞后向同方向運(yùn)動(dòng)，則后面物體的速度不能大于前面物體的速度（2）提問(wèn)：題目?jī)H給出兩球的動(dòng)量，如何比較碰撞過(guò)程中的能量變化？幫助學(xué)生回憶的關(guān)系（3）提問(wèn)：題目沒(méi)有直接給出兩球的質(zhì)量關(guān)系，如何找到質(zhì)量關(guān)系？要求學(xué)生認(rèn)真讀題，挖掘隱含的質(zhì)量關(guān)系，即A追上B并相碰撞，所以，即 ，（4）最后得到正確答案為A4、展示投影片4，其內(nèi)容如下：如圖所示，質(zhì)量為m的小球被長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩拴住，輕繩的一端固定在O點(diǎn)，將小球拉到繩子拉直并與水平面成角的位置上，將小球由靜止釋放，則小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)的即時(shí)速度是多大？組織學(xué)生認(rèn)真讀題，并給三分鐘思考時(shí)間（1）提問(wèn)學(xué)生解答方法，可能出現(xiàn)的錯(cuò)誤有：認(rèn)為輕繩的拉力不做功，因此過(guò)程中機(jī)械能守恒，以最低點(diǎn)為重力勢(shì)能的零點(diǎn)，有得（2）引導(dǎo)學(xué)生分析物理過(guò)程第一階段，小球做自由落體運(yùn)動(dòng)，直到輕繩位于水平面以下，與水平面成角的位置處為止在這一階段，小球只受重力作用，機(jī)械能守恒成立下一階段，輕繩繃直，拉住小球做豎直面上的圓周運(yùn)動(dòng)，直到小球來(lái)到最低點(diǎn)，在此過(guò)程中，輕繩拉力不做功，機(jī)械能守恒成立提問(wèn)：在第一階段終止的時(shí)刻，小球的瞬時(shí)速度是什么方向？在下一階段初始的時(shí)刻，小球的瞬時(shí)速度是什么方向？在學(xué)生找到這兩個(gè)速度方向的不同后，要求學(xué)生解釋其原因，總結(jié)歸納學(xué)生的解釋?zhuān)鞔_以下觀點(diǎn)：在第一階段終止時(shí)刻，小球的速度豎直向下，既有沿下一步圓周運(yùn)動(dòng)軌道切線方向（即與輕繩相垂直的方向）的分量，又有沿軌道半徑方向（即沿輕繩方向）的分量在輕繩繃直的一瞬間，輕繩給小球一個(gè)很大的沖量，使小球沿繩方向的動(dòng)量減小到零，此過(guò)程很類(lèi)似于懸掛輕繩的物體（例如天花板）與小球在沿繩的方向上發(fā)生了完全非彈性碰撞，由于天花板的質(zhì)量無(wú)限大（相對(duì)小球），因此碰后共同速度趨向于零在這個(gè)過(guò)程中，小球沿繩方向分速度所對(duì)應(yīng)的一份動(dòng)能全部損失了因此，整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程按機(jī)械能守恒來(lái)處理就是錯(cuò)誤的（3）要求學(xué)生重新寫(xiě)出正確的方程組解得（4）小結(jié)：很多實(shí)際問(wèn)題都可以類(lèi)比為碰撞，建立合理的碰撞模型可以很簡(jiǎn)潔直觀地解決問(wèn)題下面繼續(xù)看例題5、展示投影片5，其內(nèi)容如下：如圖所示，質(zhì)量分別為mA和mB的滑塊之間用輕質(zhì)彈簧相連，水平地面光滑mA、mB原來(lái)靜止，在瞬間給mB一很大的沖量，使mB獲得初速度v0，則在以后的運(yùn)動(dòng)中，彈簧的最大勢(shì)能是多少？ 在學(xué)生認(rèn)真讀題后，教師引導(dǎo)學(xué)生討論（1）mA、mB與彈簧所構(gòu)成的系統(tǒng)在下一步運(yùn)動(dòng)過(guò)程中能否類(lèi)比為一個(gè)mA、mB發(fā)生碰撞的模型？（因系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，所以可類(lèi)比為碰撞模型）（2）當(dāng)彈性勢(shì)能最大時(shí)，系統(tǒng)相當(dāng)于發(fā)生了什么樣的碰撞？（勢(shì)能最大，動(dòng)能損失就最大，因此可建立完全非彈性碰撞模型）經(jīng)過(guò)討論，得到正確結(jié)論以后，要求學(xué)生據(jù)此而正確解答問(wèn)題，得到結(jié)果為五、板書(shū)設(shè)計(jì)16.4 碰 撞一、碰撞的特點(diǎn)1、碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒2、碰撞過(guò)程中，物體沒(méi)有宏觀的位移，但每個(gè)物體的速度可在短暫的時(shí)間內(nèi)發(fā)生改變3、碰撞過(guò)程中，系統(tǒng)的總動(dòng)能只能不變或減少，不可能增加二、碰撞的分類(lèi) 彈性碰撞和非彈性碰撞六、課后作業(yè) 優(yōu)化方案七、教學(xué)輔助手段 投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備八、課后反思 碰撞其實(shí)是對(duì)動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用，學(xué)生應(yīng)熟知是哪種碰撞，列什么樣的方程，教師在講解的過(guò)程中盡量放慢速度，條理清晰，引導(dǎo)學(xué)生形成物理思維165 反沖運(yùn)動(dòng) 火箭一、三維目標(biāo)知識(shí)與技能1、進(jìn)一步鞏固動(dòng)量守恒定律2、知道反沖運(yùn)動(dòng)和火箭的工作原理，了解反沖運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用3、了解航天技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用過(guò)程與方法理解反沖運(yùn)動(dòng)的物理實(shí)質(zhì)，能夠運(yùn)用動(dòng)量守恒定律分析、解決有關(guān)反沖運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題情感、態(tài)度與價(jià)值觀培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手動(dòng)腦的能力，發(fā)掘?qū)W生探索新知識(shí)的潛能二、教學(xué)重點(diǎn)運(yùn)用動(dòng)量守恒定律認(rèn)識(shí)反沖運(yùn)動(dòng)的物理實(shí)質(zhì)三、教學(xué)難點(diǎn)動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用四、教學(xué)過(guò)程（一）引入新課教師：用實(shí)驗(yàn)方法引入新課：演示實(shí)驗(yàn)1：老師當(dāng)眾吹一個(gè)氣球，然后，讓氣球開(kāi)口向自己放手，看到氣球直向?qū)W生飛去，人為制造一點(diǎn)“驚險(xiǎn)氣氛”，活躍課堂氛圍演示實(shí)驗(yàn)2：用薄鋁箔卷成一個(gè)細(xì)管，一端封閉，另一端留一個(gè)很細(xì)的口，內(nèi)裝由火柴頭上刮下的藥粉，把細(xì)管放在支架上，用火柴或其他辦法給細(xì)管加熱，當(dāng)管內(nèi)藥粉點(diǎn)燃時(shí)，生成的燃?xì)鈴募?xì)口迅速?lài)姵觯?xì)管便向相反的方向飛去演示實(shí)驗(yàn)3：把彎管裝在可以旋轉(zhuǎn)的盛水容器的下部，當(dāng)水從彎管流出時(shí)，容器就旋轉(zhuǎn)起來(lái)提問(wèn)：實(shí)驗(yàn)1、2中，氣球、細(xì)管為什么會(huì)向后退呢？實(shí)驗(yàn)3中，細(xì)管為什么會(huì)旋轉(zhuǎn)起來(lái)呢？看起來(lái)很小的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，其中包含了很多現(xiàn)代科技的基本原理：如火箭的發(fā)射，人造衛(wèi)星的上天，大炮發(fā)射等。應(yīng)該如何去解釋這些現(xiàn)象呢？這節(jié)課我們就學(xué)習(xí)有關(guān)此類(lèi)的問(wèn)題。（二）進(jìn)行新課1、反沖運(yùn)動(dòng)（1）分析：細(xì)管為什么會(huì)向后退？ 教師：引導(dǎo)學(xué)生自學(xué)書(shū)本，展開(kāi)討論，得出結(jié)論： 當(dāng)氣體從管內(nèi)噴出時(shí)，它具有動(dòng)量，由動(dòng)量守恒定律可知，細(xì)管會(huì)向相反方向運(yùn)動(dòng)（2）分析：反擊式水輪機(jī)的工作原理：當(dāng)水從彎管的噴嘴噴出時(shí)，彎管因反沖而旋轉(zhuǎn)，這是利用反沖來(lái)造福人類(lèi)，象這樣的情況還很多。學(xué)生：交流，舉例，并說(shuō)明其工作原理。如：噴氣式飛機(jī)、我國(guó)人民引以為榮的運(yùn)載火箭等教師：為了使學(xué)生對(duì)反沖運(yùn)動(dòng)有更深刻的印象，此時(shí)再做一個(gè)發(fā)射禮花炮的實(shí)驗(yàn)學(xué)生：分析，禮花為什么會(huì)上天？教師：在學(xué)生回答的基礎(chǔ)上進(jìn)行小結(jié)火箭就是根據(jù)這個(gè)原理制成的2、火箭教師：指導(dǎo)學(xué)生看書(shū)，對(duì)照書(shū)上“三級(jí)火箭”圖，介紹火箭的基本構(gòu)造和工作原理播放課前準(zhǔn)備的有關(guān)衛(wèi)星發(fā)射、“和平號(hào)”空間站、“探路者”號(hào)火星探測(cè)器以及我國(guó)“神舟號(hào)”飛船等電視錄像，使學(xué)生不僅了解航天技術(shù)的發(fā)展和宇宙航行的知識(shí)，而且要學(xué)生知道，我國(guó)的航天技術(shù)已經(jīng)跨入了世界先進(jìn)行列，激發(fā)學(xué)生的愛(ài)國(guó)熱情教師：在此基礎(chǔ)上，指導(dǎo)學(xué)生閱讀課后閱讀材料航天技術(shù)的發(fā)展和宇宙航行五、板書(shū)設(shè)計(jì)165 反沖運(yùn)動(dòng) 火箭反沖運(yùn)動(dòng)：如果一個(gè)靜止的物體在內(nèi)力的作用下分裂為鋁箔紙，火柴和支架，反擊式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪的原理模型，禮花，有關(guān)航天發(fā)射、空間站等的錄像帶剪輯，投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備（四）作業(yè)：“問(wèn)題與練習(xí)”13題教學(xué)體會(huì)思維方法是解決問(wèn)題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開(kāi)了思維方法和實(shí)踐活動(dòng)，物理教學(xué)就成了無(wú)源之水、無(wú)本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。171 能量量子化：物理學(xué)的新紀(jì)元新課標(biāo)要求（一）知識(shí)與技能1了解什么是熱輻射及熱輻射的特性，了解黑體與黑體輻射 2了解黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，了解黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系3了解能量子的概念（二）過(guò)程與方法了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象。比較宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點(diǎn)。體會(huì)量子論的建立深化了人們對(duì)于物質(zhì)世界的認(rèn)識(shí)。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲，樂(lè)于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。教學(xué)重點(diǎn)能量子的概念教學(xué)難點(diǎn)黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律教學(xué)方法教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備課時(shí)安排1 課時(shí)教學(xué)過(guò)程（一）引入新課教師：介紹能量量子化發(fā)現(xiàn)的背景：（多媒體投影，見(jiàn)課件。）19世紀(jì)末頁(yè)，牛頓定律在各個(gè)領(lǐng)域里都取得了很大的成功：在機(jī)械運(yùn)動(dòng)方面不用說(shuō)，在分子物理方面，成功地解釋了溫度、壓強(qiáng)、氣體的內(nèi)能。在電磁學(xué)方面，建立了一個(gè)能推斷一切電磁現(xiàn)象的 Maxwell方程。另外還找到了力、電、光、聲-等都遵循的規(guī)律-能量轉(zhuǎn)化與守恒定律。當(dāng)時(shí)許多物理學(xué)家都沉醉于這些成績(jī)和勝利之中。他們認(rèn)為物理學(xué)已經(jīng)發(fā)展到頭了。1900年，在英國(guó)皇家學(xué)會(huì)的新年慶祝會(huì)上，著名物理學(xué)家開(kāi)爾文作了展望新世紀(jì)的發(fā)言：“科學(xué)的大廈已經(jīng)基本完成，后輩的物理學(xué)家只要做一些零碎的修補(bǔ)工作就行了?！币簿褪钦f(shuō)：物理學(xué)已經(jīng)沒(méi)有什么新東西了，后一輩只要把做過(guò)的實(shí)驗(yàn)再做一做，在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的小數(shù)點(diǎn)后面在加幾位罷了！但開(kāi)爾文畢竟是一位重視現(xiàn)實(shí)和有眼力的科學(xué)家，就在上面提到的文章中他還講到：“但是，在物理學(xué)晴朗天空的遠(yuǎn)處，還有兩朵令人不安的烏云，-”這兩朵烏云是指什么呢？一朵與黑體輻射有關(guān)，另一朵與邁克爾遜實(shí)驗(yàn)有關(guān)。然而， 事隔不到一年（1900年底），就從第一朵烏云中降生了量子論，緊接著（1905年）從第二朵烏云中降生了相對(duì)論。經(jīng)典物理學(xué)的大廈被徹底動(dòng)搖，物理學(xué)發(fā)展到了一個(gè)更為遼闊的領(lǐng)域。正可謂“山重水復(fù)疑無(wú)路， 柳暗花明又一村”。點(diǎn)出課題：我們這節(jié)課就來(lái)體驗(yàn)物理學(xué)新紀(jì)元的到來(lái)能量量子化的發(fā)現(xiàn)（二）進(jìn)行新課1黑體與黑體輻射教師：在了解什么是黑體與黑體輻射之前，請(qǐng)同學(xué)們先閱讀教材，了解一下什么是熱輻射。學(xué)生：閱讀教材關(guān)于熱輻射的描述。教師：通過(guò)課件展示，加深學(xué)生對(duì)熱輻射的理解。并通過(guò)課件展示，使學(xué)生進(jìn)一步了解熱輻射的特點(diǎn)，為黑體概念的提出準(zhǔn)備知識(shí)。（1）熱輻射現(xiàn)象固體或液體，在任何溫度下都在發(fā)射各種波長(zhǎng)的電磁波，這種由于物體中的分子、原子受到激發(fā)而發(fā)射電磁波的現(xiàn)象稱(chēng)為熱輻射。所輻射電磁波的特征與溫度有關(guān)。例如：鐵塊 溫度 從看不出發(fā)光到暗紅到橙色到黃白色從能量轉(zhuǎn)化的角度來(lái)認(rèn)識(shí)，是熱能轉(zhuǎn)化為電磁能的過(guò)程。（2）黑體教師：除了熱輻射之外，物體表面還會(huì)吸收和反射外界射來(lái)的電磁波。不同的物體吸收和反射電磁波的能力是不一樣的。黑體模型概念：能全部吸收各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射的物體，稱(chēng)為絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱(chēng)黑體。教師：課件展示黑體模型。不透明的材料制成帶小孔的的空腔，可近似看作黑體。如圖所示。研究黑體輻射的規(guī)律是了解一般物體熱輻射性質(zhì)的基礎(chǔ)。2黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律教師：引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材“黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律”，接合課件展示，講解黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。如圖所示。黑體熱輻射的強(qiáng)度與波長(zhǎng)的關(guān)系：隨著溫度的升高，一方面，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加，另一方面，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)。教師：提出問(wèn)題，設(shè)置疑問(wèn)。怎樣解釋黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律呢？在新的理論誕生之前，人們很自然地要依據(jù)熱力學(xué)和電磁學(xué)規(guī)律來(lái)解釋。德國(guó)物理學(xué)家維恩和英國(guó)物理學(xué)家瑞利分別提出了輻射強(qiáng)度按波長(zhǎng)分布的理論公式。結(jié)果導(dǎo)致理論與實(shí)驗(yàn)規(guī)律不符，甚至得出了非常荒謬的結(jié)論，當(dāng)時(shí)被稱(chēng)為“紫外災(zāi)難”。課件展示：瑞利-金斯線。見(jiàn)課件。0 1 2 3 4 5 6(m)1700K1500K1300K1100K實(shí)驗(yàn)結(jié)果3能量子：超越牛頓的發(fā)現(xiàn)教師：利用已有的理論解釋黑體輻射的規(guī)律，導(dǎo)致了荒謬的結(jié)果。必然會(huì)促使人們?nèi)グl(fā)現(xiàn)新的理論。這就是能量子概念。1900年，德國(guó)物理學(xué)家普朗克提出能量量子化假說(shuō)：輻射黑體分子、原子的振動(dòng)可看作諧振子，這些諧振子可以發(fā)射和吸收輻射能。但是這些諧振子只能處于某些分立的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，諧振子的能量并不象經(jīng)典物理學(xué)所允許的可具有任意值。相應(yīng)的能量是某一最小能量（稱(chēng)為能量子）的整數(shù)倍，即：， 1，2，3，. n，n為正整數(shù)，稱(chēng)為量子數(shù)。對(duì)于頻率為的諧振子最小能量為這個(gè)最小能量值，就叫做能量子課件展示：普朗克的能量子假說(shuō)和黑體輻射公式（1）黑體輻射公式1900.10.19 普朗克在德國(guó)物理學(xué)會(huì)會(huì)議上提出一個(gè)黑體輻射公式普朗克后來(lái)又為這種與經(jīng)典物理格格不入的觀念深感不安，只是在經(jīng)過(guò)十多年的努力證明任何復(fù)歸于經(jīng)典物理的企圖都以失敗而告終之后，他才堅(jiān)定地相信h的引入確實(shí)反映了新理論的本質(zhì)。1918年普朗克榮獲了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。他的墓碑上只刻著他的姓名和黑體輻射的研究卓有成效地展現(xiàn)在人們的眼前，紫外災(zāi)難的疑點(diǎn)找到了，為人類(lèi)解決了一大難題。使熱愛(ài)科學(xué)的人們又一次倍感欣慰，但真理與謬誤之爭(zhēng)就此平息了嗎？沒(méi)有。物理難題：1888年，霍瓦(Hallwachs)發(fā)現(xiàn)一個(gè)帶負(fù)電的金屬板被紫外光照射會(huì)放電。近10年以后，1897年，湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子 ，此時(shí)，人們認(rèn)識(shí)到那就是從金屬表面射出的電子，后來(lái)，這些電子被稱(chēng)作光電子(photoelectron)，相應(yīng)的效應(yīng)叫做光電效應(yīng)。人們本著對(duì)光的完美理論（光的波動(dòng)性、電磁理論）進(jìn)行解釋會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？明天，我們就繼續(xù)學(xué)習(xí)“科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性”（三）課堂小結(jié)教師活動(dòng)：讓學(xué)生概括總結(jié)本節(jié)的內(nèi)容。請(qǐng)一個(gè)同學(xué)到黑板上總結(jié)，其他同學(xué)在筆記本上總結(jié)，然后請(qǐng)同學(xué)評(píng)價(jià)黑板上的小結(jié)內(nèi)容。學(xué)生活動(dòng)：認(rèn)真總結(jié)概括本節(jié)內(nèi)容，并把自己這節(jié)課的體會(huì)寫(xiě)下來(lái)、比較黑板上的小結(jié)和自己的小結(jié)，看誰(shuí)的更好，好在什么地方。點(diǎn)評(píng)：總結(jié)課堂內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力。教師要放開(kāi)，讓學(xué)生自己總結(jié)所學(xué)內(nèi)容，允許內(nèi)容的順序不同，從而構(gòu)建他們自己的知識(shí)框架。（四）作業(yè)：“問(wèn)題與練習(xí)”1、2、3題教學(xué)體會(huì)思維方法是解決問(wèn)題的靈魂，是物理教學(xué)的根本；親自實(shí)踐參與知識(shí)的發(fā)現(xiàn)過(guò)程是培養(yǎng)學(xué)生能力的關(guān)鍵，離開(kāi)了思維方法和實(shí)踐活動(dòng)，物理教學(xué)就成了無(wú)源之水、無(wú)本之木。學(xué)生素質(zhì)的培養(yǎng)就成了鏡中花，水中月。172 科學(xué)的轉(zhuǎn)折：光的粒子性新課標(biāo)要求（一）知識(shí)與技能1通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。2知道愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義。3了解康普頓效應(yīng)，了解光子的動(dòng)量（二）過(guò)程與方法經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問(wèn)題，驗(yàn)證物理規(guī)律。（三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲，樂(lè)于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。教學(xué)重點(diǎn) 光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律教學(xué)難點(diǎn) 愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義教學(xué)方法 教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具： 投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備課時(shí)安排 2 課時(shí)教學(xué)過(guò)程（一）引入新課提問(wèn)：回顧前面的學(xué)習(xí)，總結(jié)人類(lèi)對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)的發(fā)展過(guò)程？（多媒體投影，見(jiàn)課件。）學(xué)生回顧、思考，并回答。教師傾聽(tīng)、點(diǎn)評(píng)。光的干涉、衍射現(xiàn)象說(shuō)明光是電磁波，光的偏振現(xiàn)象進(jìn)一步說(shuō)明光還是橫波。19世紀(jì)60年代，麥克斯韋又從理論上確定了光的電磁波本質(zhì)。然而，出人意料的是，正當(dāng)人們以為光的波動(dòng)理論似乎非常完美的時(shí)候，又發(fā)現(xiàn)了用波動(dòng)說(shuō)無(wú)法解釋的新現(xiàn)象光電效應(yīng)現(xiàn)象。對(duì)這一現(xiàn)象及其他相關(guān)問(wèn)題的研究，使得人們對(duì)光的又一本質(zhì)性認(rèn)識(shí)得到了發(fā)展。（二）進(jìn)行新課1光電效應(yīng)教師：實(shí)驗(yàn)演示。（課件輔助講述）用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導(dǎo)線與不帶電的驗(yàn)電器相連），使驗(yàn)電 器張角增大到約為 30度時(shí)，再用與絲綢磨擦過(guò)的玻璃棒去靠近鋅板，則驗(yàn)電器的指針張角會(huì)變大。學(xué)生：認(rèn)真觀察實(shí)驗(yàn)。教師提問(wèn)：上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？學(xué)生：表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電。概念：在光(包括不可見(jiàn)光)的照射下，從物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來(lái)的電子叫做光電子。2光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律（1）光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)如圖所示，光線經(jīng)石英窗照在陰極上，便有電子逸出-光電子。光電子在電場(chǎng)作用下形成光電流。概念：遏止電壓將換向開(kāi)關(guān)反接，電場(chǎng)反向，則光電子離開(kāi)陰極后將受反向電場(chǎng)阻礙作用。當(dāng) K、A 間加反向電壓，光電子克服電場(chǎng)力作功，當(dāng)電壓達(dá)到某一值 Uc 時(shí)，光電流恰為0。 Uc稱(chēng)遏止電壓。根據(jù)動(dòng)能定理，有（2）光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律 光電流與光強(qiáng)的關(guān)系飽和光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。 截止頻率c -極限頻率對(duì)于每種金屬材料，都相應(yīng)的有一確定的截止頻率c 。 當(dāng)入射光頻率c 時(shí)，電子才能逸出金屬表面；當(dāng)入射光頻率 c時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)多大也無(wú)電子逸出金屬表面。 光電效應(yīng)是瞬時(shí)的。從光開(kāi)始照射到光電子逸出所需時(shí)間10-9s。3光電效應(yīng)解釋中的疑難經(jīng)典理論無(wú)法解釋光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。經(jīng)典理論認(rèn)為，按照經(jīng)典電磁理論，入射光的光強(qiáng)越大，光波的電場(chǎng)強(qiáng)度的振幅也越大，作用在金屬中電子上的力也就越大，光電子逸出的能量也應(yīng)該越大。也就是說(shuō)，光電子的能量應(yīng)該隨著光強(qiáng)度的增加而增大，不應(yīng)該與入射光的頻率有關(guān)，更不應(yīng)該有什么截止頻率。光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明：飽和電流不僅與光強(qiáng)有關(guān)而且與頻率有關(guān)，光電子初動(dòng)能也與頻率有關(guān)。只要頻率高于極限頻率，即使光強(qiáng)很弱也有光電流；頻率低于極限頻率時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)再大也沒(méi)有光電流。光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性。而經(jīng)典認(rèn)為光能量分布在波面上，吸收能量要時(shí)間，即需能量的積累過(guò)程。為了解釋光電效應(yīng)，愛(ài)因斯坦在能量子假說(shuō)的基礎(chǔ)上提出光子理論，提出了光量子假設(shè)。4愛(ài)因斯坦的光量子假設(shè)（1）內(nèi)容光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)以能量為h的微粒形式出現(xiàn)，而且在空間傳播時(shí)也是如此。也就是說(shuō)，頻率為 的光是由大量能量為 E =h的光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速 c 運(yùn)動(dòng)。（2）愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程在光電效應(yīng)中金屬中的電子吸收了光子的能量，一部分消耗在電子逸出功W0，另一部分變?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭?dòng)能 Ek 。由能量守恒可得出：W0為電子逸出金屬表面所需做的功，稱(chēng)為逸出功Wk為光電子的最大初動(dòng)能。（3）愛(ài)因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的解釋?zhuān)汗鈴?qiáng)大，光子數(shù)多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。電子只要吸收一個(gè)光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時(shí)間的累積。 從方程可以看出光電子初動(dòng)能和照射光的頻率成線性關(guān)系從光電效應(yīng)方程中，當(dāng)初動(dòng)能為零時(shí)，可得極限頻率：愛(ài)因斯坦光子假說(shuō)圓滿解釋了光電效應(yīng)，但當(dāng)時(shí)并未被物理學(xué)家們廣泛承認(rèn)，因?yàn)樗耆`背了光的波動(dòng)理論。5光電效應(yīng)理論的驗(yàn)證美國(guó)物理學(xué)家密立根，花了十年時(shí)間做了“光電效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)，結(jié)果在1915年證實(shí)了愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，h 的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確。展示演示文稿資料：愛(ài)因斯坦和密立根由于愛(ài)因斯坦提出的光子假說(shuō)成功地說(shuō)明了光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。密立根由于研究基本電荷和光電效應(yīng)，特別是通過(guò)著名的油滴實(shí)驗(yàn)，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。點(diǎn)評(píng)：應(yīng)用物理學(xué)家的歷史資料，不僅有真實(shí)感，增強(qiáng)了說(shuō)服力，同時(shí)也能對(duì)學(xué)生進(jìn)行發(fā)放教育，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，激發(fā)學(xué)生的探索精神。例題 （教材36頁(yè)）學(xué)生通過(guò)運(yùn)算得出相應(yīng)的正確結(jié)果。點(diǎn)評(píng)：理論聯(lián)系實(shí)際，適量的練習(xí)題可以進(jìn)一步鞏固和掌握所學(xué)理論知識(shí)。6光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用（1）光控繼電器可以用于自動(dòng)控制，自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)跟蹤等。（2）光電倍增管可對(duì)微弱光線進(jìn)行放大，可使光電流放大105108倍，靈敏度高，用在工程、天文、科研、軍事等方面。7康普頓效應(yīng)（1）光的散射光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的散射。（2）康普頓效應(yīng)1923年康普頓在做 X 射線通過(guò)物質(zhì)散射的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)散射線中除有與入射線波長(zhǎng)相同的射線外，還有比入射線波長(zhǎng)更長(zhǎng)的射線，其波長(zhǎng)的改變量與散射角有關(guān)，而與入射線波長(zhǎng) 和散射物質(zhì)都無(wú)關(guān)。（3）康普頓散射的實(shí)驗(yàn)裝置與規(guī)律：按經(jīng)典電磁理論：如果入射X光是某種波長(zhǎng)的電磁波，散射光的波長(zhǎng)是不會(huì)改變的！散射中出現(xiàn)的現(xiàn)象，稱(chēng)為康普頓散射?？灯疹D散射曲線的特點(diǎn)： 除原波長(zhǎng)外出現(xiàn)了移向長(zhǎng)波方向的新的散射波長(zhǎng) 新波長(zhǎng)隨散射角的增大而增大。波長(zhǎng)的偏移為波長(zhǎng)的偏移只與散射角有關(guān)，而與散射物質(zhì)種類(lèi)及入射的X射線的波長(zhǎng)無(wú)關(guān)， = 0.0241=2.4110-3nm（實(shí)驗(yàn)值）稱(chēng)為電子的Compton波長(zhǎng)只有當(dāng)入射波長(zhǎng)與可比擬時(shí)，康普頓效應(yīng)才顯著，因此要用X射線才能觀察到康普頓散射，用可見(jiàn)光觀察不到康普頓散射。（4）經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應(yīng)時(shí)遇到的困難根據(jù)經(jīng)典電磁波理論，當(dāng)電磁波通過(guò)物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)中帶電粒子將作受迫振動(dòng)，其頻率等于入射光頻率，所以它所發(fā)射的散射光頻率應(yīng)等于入射光頻率。無(wú)法解釋波長(zhǎng)改變和散射角的關(guān)系。（5）光子理論對(duì)康普頓效應(yīng)的解釋若光子和外層電子相碰撞，光子有一部分能量傳給電子，散射光子的能量減少，于是散射光的波長(zhǎng)大于入射光的波長(zhǎng)。 若光子和束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞，光子將與整個(gè)原子交換能量，由于光子質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子質(zhì)量，根據(jù)碰撞理論， 碰撞前后光子能量幾乎不變，波長(zhǎng)不變。因?yàn)榕鲎仓薪粨Q的能量和碰撞的角度有關(guān)，所以波長(zhǎng)改變和散射角有關(guān)。（6）康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義有力地支持了愛(ài)因斯坦“光量子”假設(shè)； 首次在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了“光子具有動(dòng)量”的假設(shè)；證實(shí)了在微觀世界的單個(gè)碰撞事件中，動(dòng)量和能量守恒定律仍然是成立的。展示演示文稿資料：康普頓康普頓的成功也不是一帆風(fēng)順的，在他早期的幾篇論文中，一直認(rèn)為散射光頻率的改變是由于“混進(jìn)來(lái)了某