《5能量量子化》設計

《5能量量子化》教學設計教學目標知識與技能1.初步了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象，知道量子論的主要內(nèi)容；2.知道宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點，了解光的波粒二象性。過程與方法1.通過了解經(jīng)典物理學能量連續(xù)性觀點在解釋“黑體輻射”現(xiàn)象時的失敗，體會普朗克提出量子假說的偉大意義；2.通過列舉量子論的發(fā)展所帶來的科學技術的重大變革和對其他自然科學領域的影響，體會量子論對人類認識世界的深遠影響。情感、態(tài)度與價值觀體會科學家們探求真理的無限艱辛和他們非凡的創(chuàng)造性思維的光芒，使學生不僅從中獲取科學知識，更受到科學思維的熏陶。教學重點熱輻射及熱輻射的特性；黑體與黑體輻射。教學難點黑體輻射的實驗規(guī)律，黑體輻射的強度與波長的關系。教學過程導入19世紀末20世紀初的許多現(xiàn)象與經(jīng)典物理學王理論相矛盾，從而引發(fā)了物理學的另一場革命——量子論的建立，從矛盾出發(fā)去理解量子論誕生的理論背景和必然性。一、黑體與黑體輻射1.熱輻射我們周圍的一切物體都在輻射電磁波．這種輻射與物體的溫度有關，所以叫作熱輻射。物體熱輻射中隨溫度的升高，輻射的較短波長的電磁波的成分越來越強。2.黑體某種物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體。對黑體的理解絕對的黑體實際上是不存在的，但可以用某裝置近似地代替．如圖所示，如果在一個空腔壁上開一個小孔，那么射入小孔的電磁波在空腔內(nèi)表面會發(fā)生多次反射和吸收，最終不能從空腔射出，這個小孔就成了一個絕對黑體。3.黑體輻射的實驗規(guī)律(1)一般材料的物體，輻射電磁波的情況，除與溫度有關外，還與材料的種類及表面狀況有關。(2)黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關．隨著溫度的升高，一方面，各種波長的輻射強度都有增加；另一方面，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。（3）黑體輻射的實驗規(guī)律總結(jié)A溫度一定時，黑體輻射強度隨波長的分布有一個極大值。B隨著溫度的升高。C各種波長的輻射強度都有增加。D輻射強度的極大值向波長較短的方向移動．如圖所示。4.維恩和瑞利的理論解釋(1)建立理論的基礎：依據(jù)熱學和電磁學的知識尋求黑體輻射的理論解釋。(2)維恩公式：在短波區(qū)與實驗非常接近，在長波區(qū)則與實驗偏離很大。(3)瑞利公式：在長波區(qū)與實驗基本一致，但在短波區(qū)與實驗嚴重不符，由理論得出的荒謬結(jié)果被稱為“紫外災難”。二、能量子1.普朗克的假設振動著的帶電微粒能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍．即能的輻射或者吸收只能是一份一份的。這個不可再分的最小能量值ε叫作能量子。2.能量子公式ε＝hν，其中ν是電磁波的頻率，h稱為普朗克常量。h＝6.626×10－34J·s.(一般取h＝6.63×10－34J·s)3.能量的量子化在微觀世界中能量是量子化的，或者說微觀粒子的能量是分立的，這種現(xiàn)象叫能量的量子化。4.普朗克理論(1)借助于能量子的假說，普朗克得出了黑體輻射的強度按波長分布的公式，與實驗符合之好令人擊掌叫絕。(2)普朗克在1900年把能量子列入物理學，正確地破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，成為新物理學思想的基石之一。普朗克的量子化假設的意義(1)普朗克的能量子假設，使人類對微觀世界的本質(zhì)有了全新的認識，對現(xiàn)