高二英語(yǔ)口語(yǔ)教學(xué)設(shè)計(jì)及高二物理選修3-5 全套教案

則：根據(jù)已知量，可求出陰極射線的比荷。思考：利用磁場(chǎng)使帶電的陰極射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，能否根據(jù)磁場(chǎng)的特點(diǎn)和帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)計(jì)算陰極射線的比荷？湯姆孫發(fā)現(xiàn)，用不同材料的陰極和不同的方法做實(shí)驗(yàn)，所得比荷的數(shù)值是相等的。這說(shuō)明，這種粒子是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分。并由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的陰極射線粒子的比荷是氫離子比荷的近兩千倍。若這種粒子的電荷量與氫離子的電荷量機(jī)同，則其質(zhì)量約為氫離子質(zhì)量的近兩千分之一。湯姆孫后續(xù)的實(shí)驗(yàn)粗略測(cè)出了這種粒子的電荷量確實(shí)與氫離子的電荷量差別不大，證明了湯姆孫的猜測(cè)是正確的。湯姆生把新發(fā)現(xiàn)的這種粒子稱(chēng)之為電子。電子的電荷量e＝1.60217733×10－19第一次較為精確測(cè)量出電子電荷量的是美國(guó)物理學(xué)家密立根利用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量出的。密立根通過(guò)實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，電荷具有量子化的特征。即任何電荷只能是e的整數(shù)倍。電子的質(zhì)量m＝9.1093897×10－31課堂例題例題1：一只陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方，放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線徑跡向下偏，則：（）ABABC．若要使電子束的徑跡往上偏，可以通過(guò)改變AB中的電流方向來(lái)實(shí)現(xiàn)D．電子束的徑跡與AB中的電流方向無(wú)關(guān)例題2：有一電子（電荷量為e）經(jīng)電壓為U0的電場(chǎng)加速后，進(jìn)入兩塊間距為d，電壓為U的平行金屬板間，若電子從兩板正中間垂直電場(chǎng)方向射入，且正好能穿過(guò)電場(chǎng)，求：（1）金屬板AB的長(zhǎng)度ABABU0v0++++－－－－第二節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解原子結(jié)構(gòu)模型建立的歷史過(guò)程及各種模型建立的依據(jù)；（2）知道粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，及原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容。2、過(guò)程與方法（1）通過(guò)對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論與交流，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的分析中歸納中得出結(jié)論的邏輯推理能力；（2）通過(guò)核式結(jié)構(gòu)模型的建立，體會(huì)建立模型研究物理問(wèn)題的方法，理解物理模型的演化及其在物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中的作用；（3）了解研究微觀現(xiàn)象。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）通過(guò)對(duì)原子模型演變的歷史的學(xué)習(xí)，感受科學(xué)家們細(xì)致、敏銳的科學(xué)態(tài)度和不畏權(quán)威、尊重事實(shí)、尊重科學(xué)的科學(xué)精神；（2）通過(guò)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)的不斷深入，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到人類(lèi)對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)是不斷擴(kuò)大和加深的，領(lǐng)悟和感受科學(xué)研究方法的正確使用對(duì)科學(xué)發(fā)展的重要意義。教學(xué)重點(diǎn)：（1）引導(dǎo)學(xué)生自主思考討論在于對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析從而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式結(jié)構(gòu)；（2）在教學(xué)中滲透和讓學(xué)生體會(huì)物理學(xué)研究方法，滲透三個(gè)物理學(xué)方法：模型方法，黑箱方法和微觀粒子的碰撞方法。教學(xué)難點(diǎn)：引導(dǎo)學(xué)生小組自主思考討論在于對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析從而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式結(jié)構(gòu)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。（一）引入新課湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，根據(jù)原子呈電中性，提出了原子的葡萄干布丁模型。用動(dòng)畫(huà)展示原子葡萄干布丁模型。（二）進(jìn)行新課1、粒子散射實(shí)驗(yàn)原理、裝置（1）粒子散射實(shí)驗(yàn)原理：?jiǎn)栴}：湯姆生提出的葡萄干布丁原子模型是否對(duì)呢？原子的結(jié)構(gòu)非常緊密，用一般的方法是無(wú)法探測(cè)它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的，要認(rèn)識(shí)原子的結(jié)構(gòu)，需要用高速粒子對(duì)它進(jìn)行轟擊。而粒子具有足夠的能量，可以接近原子中心。它還可以使熒光屏物質(zhì)發(fā)光。如果粒子與其他粒子發(fā)生相互作用，改變了運(yùn)動(dòng)方向，熒光屏就能夠顯示出它的方向變化。研究高速的粒子穿過(guò)原子的散射情況，是研究原子結(jié)構(gòu)的有效手段。指出：研究原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)要用到的方法：黑箱法、微觀粒子碰撞方法。（2）粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置，主要由放射源、金箔、熒光屏、望遠(yuǎn)鏡和轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤(pán)幾部分組成。粒子散射實(shí)驗(yàn)在課堂上無(wú)法直接演示，希望借助多媒體系統(tǒng)，利用動(dòng)畫(huà)向?qū)W生模擬實(shí)驗(yàn)的裝置、過(guò)程和現(xiàn)象，使學(xué)生獲得直觀的切身體驗(yàn)，留下深刻的印象。通過(guò)多媒體重點(diǎn)指出，熒光屏和望遠(yuǎn)鏡能夠圍繞金箔在一個(gè)圓周上運(yùn)動(dòng)，從而可以觀察到穿透金箔后偏轉(zhuǎn)角度不同的粒子。并且要讓學(xué)生了解，這種觀察是非常艱苦細(xì)致的工作，所用的時(shí)間也是相當(dāng)長(zhǎng)的。動(dòng)畫(huà)展示粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置動(dòng)畫(huà)展示實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)顯微鏡觀察到的現(xiàn)象。（3）實(shí)驗(yàn)的觀察結(jié)果明確：入射的粒子分為三部分。大部分沿原來(lái)的方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。2、原子的核式結(jié)構(gòu)的提出三個(gè)問(wèn)題：用湯姆生的葡萄干布丁模型能否解釋粒子大角度散射？請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)以下三方面去考慮：（1）粒子出現(xiàn)大角度散射有沒(méi)有可能是與電子碰撞后造成的？（2）按照葡萄干布丁模型，粒子在原子附近或穿越原子內(nèi)部后有沒(méi)有可能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)？（3）你認(rèn)為原子中的正電荷應(yīng)如何分布，才有可能造成粒子的大角度偏轉(zhuǎn)？為什么？小結(jié)：對(duì)于問(wèn)題1、2：按照葡萄干布丁模型，①碰撞前后，質(zhì)量大的粒子速度幾乎不變。只可能是電子的速度發(fā)生大的改變，因此不可能出現(xiàn)反彈的現(xiàn)象，即使是非對(duì)心碰撞，也不會(huì)有大角散射。②對(duì)于粒子在原子附近時(shí)由于原子呈中性，與粒子之間沒(méi)有或很小的庫(kù)侖力的作用，正電荷在原子內(nèi)部均勻的分布，粒子穿過(guò)原子時(shí)，由于原子兩側(cè)正電荷將對(duì)它的斥力有相當(dāng)大一部分互相抵消，使粒子偏轉(zhuǎn)的力不會(huì)很大所以粒子大角度散射說(shuō)明葡萄干布丁模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況。對(duì)于問(wèn)題3：討論、推理、分析得到盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型。小結(jié)：實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)極少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來(lái)，表明這些粒子在原子中某個(gè)地方受到了質(zhì)量、電量均比它本身大得多的物體的作用，可見(jiàn)原子中的正電荷、質(zhì)量應(yīng)都集中在一個(gè)中心上。①絕大多數(shù)粒子不偏移→原子內(nèi)部絕大部分是“空”的。②少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)→原子內(nèi)部有“核”存在。③極少數(shù)粒子被彈回表明：作用力很大；質(zhì)量很大；電量集中。點(diǎn)評(píng)：教師進(jìn)行科學(xué)研究方法教育：模型法（實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）→（分析推理）→（構(gòu)造模型）（通過(guò)湯姆生的原子結(jié)構(gòu)模型到盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型的建立，既滲透科學(xué)探究的因素教學(xué)，又進(jìn)行了模型法的教學(xué)，并將盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型與行星結(jié)構(gòu)相類(lèi)比，指出大自然的和諧統(tǒng)一的美，滲透哲學(xué)教育。通過(guò)學(xué)生對(duì)這三個(gè)問(wèn)題的討論與交流，順理成章地否定了葡萄干布丁模型，并開(kāi)始建立新的模型。希望這一部分由學(xué)生自己完成，教師總結(jié)，總結(jié)時(shí)，突出湯姆生原子模型與粒子散射實(shí)驗(yàn)之間的矛盾，可以將粒子分別穿過(guò)葡萄干布丁模型和核式結(jié)構(gòu)模型的不同現(xiàn)象用動(dòng)畫(huà)模擬，形成強(qiáng)烈的對(duì)比，突破難點(diǎn)）得到盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型后再展示立體動(dòng)畫(huà)粒子散射模型，使學(xué)生有更清晰的直觀形象、生動(dòng)的認(rèn)識(shí)。3、原子核的電荷與大小關(guān)于原子的大小應(yīng)該讓學(xué)生有個(gè)數(shù)量級(jí)的概念，即原子的半徑在10-10m左右，原子核的大小在10-15～10-14半徑大?。〝?shù)量級(jí)）類(lèi)比原子10-10m足球場(chǎng)原子核10-15m~10-14m一枚硬幣附1：教學(xué)主線設(shè)計(jì)第三節(jié)波爾的原子模型三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解玻爾原子理論的主要內(nèi)容；（2）了解能級(jí)、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)的概念。2、過(guò)程與方法：通過(guò)玻爾理論的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步了解氫光譜的產(chǎn)生。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)我們對(duì)科學(xué)的探究精神，養(yǎng)成獨(dú)立自主、勇于創(chuàng)新的精神。教學(xué)重點(diǎn)：玻爾原子理論的基本假設(shè)。教學(xué)難點(diǎn)：玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。（一）引入新課提問(wèn)：（1）α粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是什么？（2）原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的內(nèi)容是什么？（3）盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)與經(jīng)典電磁理論的矛盾？電子繞核運(yùn)動(dòng)（有加速度）電子繞核運(yùn)動(dòng)（有加速度）輻射電磁波頻率等于繞核運(yùn)行的頻率能量減少、軌道半徑減少頻率變化電子沿螺旋線軌道落入原子核原子光譜應(yīng)為連續(xù)光譜（矛盾：實(shí)際上是不連續(xù)的亮線）原子是不穩(wěn)定的（矛盾：實(shí)際上原子是穩(wěn)定的）為了解決上述矛盾，丹麥物理學(xué)家玻爾，在1913年提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說(shuō)。（二）進(jìn)行新課1、玻爾的原子理論（1）能級(jí)（定態(tài)）假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫定態(tài)。（本假設(shè)是針對(duì)原子穩(wěn)定性提出的）（2）躍遷假設(shè)：原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為En）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為Em）時(shí)，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即（h為普朗克恒量）（本假設(shè)針對(duì)線狀譜提出）（3）軌道量子化假設(shè)：原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的。（針對(duì)原子核式模型提出，是能級(jí)假設(shè)的補(bǔ)充）2、玻爾根據(jù)經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計(jì)算出氫原子的電子的各條可能軌道半徑和電子在各條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量（包括動(dòng)能和勢(shì)能）公式：軌道半徑：n=1，2，3……能量：n=1，2，3……式中r1、E1、分別代表第一條（即離核最近的）可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，rn、En分別代表第n條可能軌道的半徑和電子在第n條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，n是正整數(shù)，叫量子數(shù)。3、氫原子的能級(jí)圖從玻爾的基本假設(shè)出發(fā)，運(yùn)用經(jīng)典電磁學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的理論，可以計(jì)算氫原子中電子的可能軌道半徑和相應(yīng)的能量。（1）氫原子的大?。簹湓拥碾娮拥母鳁l可能軌道的半徑rn：rn=n2r1，r1代表第一條（離核最近的一條）可能軌道的半徑r1=0.53×10-10例如：n=2，r2=2.12×10-10（2）氫原子的能級(jí)：原子在各個(gè)定態(tài)時(shí)的能量值En稱(chēng)為原子的能級(jí)。它對(duì)應(yīng)電子在各條可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量En（包括動(dòng)能和勢(shì)能）En=E1/n2n=1，2，3，······E1代表電子在第一條可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，E1=-13.6eV注意：計(jì)算能量時(shí)取離核無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為零，電子帶負(fù)電，在正電荷的場(chǎng)中為負(fù)值，電子的動(dòng)能為電勢(shì)能絕對(duì)值的一半，總能量為負(fù)值。例如：n=2，E2=-3.4eV，n=3，E3=-1.51eV，n=4，E4=-0.85eV，……氫原子的能級(jí)圖如圖所示：4、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋?zhuān)?）基態(tài)和激發(fā)態(tài)基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級(jí)，這時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)，叫基態(tài)。激發(fā)態(tài)：原子處于較高能級(jí)時(shí)，電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)，叫激發(fā)態(tài)。課堂練習(xí)（1）對(duì)玻爾理論的下列說(shuō)法中，正確的是（ACD）A．繼承了盧瑟福的原子模型，但對(duì)原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè)B．對(duì)經(jīng)典電磁理論中關(guān)于“做加速運(yùn)動(dòng)的電荷要輻射電磁波”的觀點(diǎn)表示贊同C．用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關(guān)系D．玻爾的兩個(gè)公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計(jì)算出來(lái)的（2）下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說(shuō)法是（C）A．原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個(gè)狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一定的能量B．原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動(dòng)，但只要能量狀態(tài)不改變，就不會(huì)向外輻射能量C．原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，一定要輻射一定頻率的光子D．原子的每一個(gè)能量狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一個(gè)電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的（3）根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)N越大，則下列說(shuō)法中正確的是（ACD）A．電子軌道半徑越大B．核外電子的速率越大C．氫原子能級(jí)的能量越大D．核外電子的電勢(shì)能越大（4）根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑（D）A．可以取任意值B．可以在某一范圍內(nèi)取任意值C．可以取一系列不連續(xù)的任意值D．是一系列不連續(xù)的特定值（5）按照玻爾理論，一個(gè)氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為rb的圓軌道上，已知ra>rb，則在此過(guò)程中（C）A．原子要發(fā)出一系列頻率的光子B．原子要吸收一系列頻率的光子C．原子要發(fā)出某一頻率的光子D．原子要吸收某一頻率的光子第四節(jié)氫原子光譜與能級(jí)結(jié)構(gòu)三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解光譜的定義和分類(lèi)；（2）了解氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，知道巴耳末系；（3）了解經(jīng)典原子理論的困難。2、過(guò)程與方法：通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，感受科學(xué)發(fā)展與進(jìn)步的坎坷。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)我們探究科學(xué)、認(rèn)識(shí)科學(xué)的能力，提高自主學(xué)習(xí)的意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)：氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。教學(xué)難點(diǎn)：經(jīng)典理論的困難。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。（一）引入新課粒子散射實(shí)驗(yàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子具有核式結(jié)構(gòu)，但電子在核外如何運(yùn)動(dòng)呢？它的能量怎樣變化呢？通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)我們就來(lái)進(jìn)一步了解有關(guān)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。（二）進(jìn)行新課1、光譜（結(jié)合課件展示）早在17世紀(jì)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了日光通過(guò)三棱鏡后的色散現(xiàn)象，并把實(shí)驗(yàn)中得到的彩色光帶叫做光譜。（如圖所示）光譜是電磁輻射（不論是在可見(jiàn)光區(qū)域還是在不可見(jiàn)光區(qū)域）的波長(zhǎng)成分和強(qiáng)度分布的記錄。有時(shí)只是波長(zhǎng)成分的記錄。（1）發(fā)射光譜物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜。發(fā)射光譜可分為兩類(lèi)：連續(xù)光譜和明線光譜。問(wèn)題：什么是連續(xù)光譜和明線光譜？（連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種色光的光譜叫做連續(xù)光譜。只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜叫做明線光譜。明線光譜中的亮線叫譜線，各條譜線對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)的光）熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜。例如白熾燈絲發(fā)出的光、燭焰、熾熱的鋼水發(fā)出的光都形成連續(xù)光譜。如圖所示。稀薄氣體或金屬的蒸氣的發(fā)射光譜是明線光譜。明線光譜是由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的，所以也叫原子的光譜。實(shí)踐證明，原子不同，發(fā)射的明線光譜也不同，每種原子只能發(fā)出具有本身特征的某些波長(zhǎng)的光，因此明線光譜的譜線也叫原子的特征譜線。如圖所示。（2）吸收光譜高溫物體發(fā)出的白光（其中包含連續(xù)分布的一切波長(zhǎng)的光）通過(guò)物質(zhì)時(shí)，某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜，叫做吸收光譜。各種原子的吸收光譜中的每一條暗線都跟該種原子的原子的發(fā)射光譜中的一條明線相對(duì)應(yīng)。這表明，低溫氣體原子吸收的光，恰好就是這種原子在高溫時(shí)發(fā)出的光。因此吸收光譜中的暗譜線，也是原子的特征譜線。太陽(yáng)的光譜是吸收光譜。如圖所示。課件展示：氫、鈉的光譜、太陽(yáng)光譜：投影各種光譜的特點(diǎn)及成因知識(shí)結(jié)構(gòu)圖：（3）光譜分析由于每種原子都有自己的特征譜線，因此可以根據(jù)光譜來(lái)鑒別物質(zhì)和確定的化學(xué)組成。這種方法叫做光譜分析。原子光譜的不連續(xù)性反映出原子結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性，所以光譜分析也可以用于探索原子的結(jié)構(gòu)。2、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律氫原子是最簡(jiǎn)單的原子，其光譜也最簡(jiǎn)單。（課件展示）4、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋?zhuān)?）基態(tài)和激發(fā)態(tài)基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級(jí)，這時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)，叫基態(tài)。激發(fā)態(tài)：原子處于較高能級(jí)時(shí)，電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)，叫激發(fā)態(tài)。（2）原子發(fā)光：原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷的過(guò)程是吸收能量的過(guò)程。原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過(guò)程，是輻射能量的過(guò)程，這個(gè)能量以光子的形式輻射出去，吸收或輻射的能量恰等于發(fā)生躍遷的兩能級(jí)之差。說(shuō)明：氫原子中只有一個(gè)核外電子，這個(gè)電子在某個(gè)時(shí)刻只能在某個(gè)可能軌道上，或者說(shuō)在某個(gè)時(shí)間內(nèi)，由某軌道躍遷到另一軌道——可能情況只有一種?？墒?，通常容器盛有的氫氣，總是千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)原子在一起，這些原子核外電子躍遷時(shí)，就會(huì)有各種情況出現(xiàn)了。但是這些躍遷不外乎是能級(jí)圖中表示出來(lái)的那些情況。（1）夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)的歷史背景及意義1911年，盧瑟福根據(jù)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型。1913年，玻爾將普朗克量子假說(shuō)運(yùn)用到原子核式結(jié)構(gòu)模型，建立了與經(jīng)典理論相違背的兩個(gè)重要概念：原子定態(tài)能級(jí)和能級(jí)躍遷概念。電子在能級(jí)之間躍遷時(shí)伴隨電磁波的吸收和發(fā)射，電磁波頻率的大小取決于原子所處兩定態(tài)能級(jí)間的能量差。隨著英國(guó)物理學(xué)家埃萬(wàn)斯對(duì)光譜的研究，玻爾理論被確立。但是任何重要的物理規(guī)律都必須得到至少兩種獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)方法的驗(yàn)證。隨后，在1914年，德國(guó)科學(xué)家夫蘭克和他的助手赫茲采用電子與稀薄氣體中原子碰撞的方法（與光譜研究相獨(dú)立），簡(jiǎn)單而巧妙地直接證實(shí)了原子能級(jí)的存在，從而為玻爾原子理論提供了有力的證據(jù)。1925年，由于他二人的卓越貢獻(xiàn)，他們獲得了當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)（1926年于德國(guó)洛丁根補(bǔ)發(fā)）。夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)至今仍是探索原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要手段之一。所以，在近代物理實(shí)驗(yàn)中，仍把它作為傳統(tǒng)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。（2）夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)根據(jù)玻爾的原子理論，原子只能處于一系列不連續(xù)的穩(wěn)定狀態(tài)之中，其中每一種狀態(tài)相應(yīng)于一定的能量值En（n=1，2，3‥），這些能量值稱(chēng)為能級(jí)。最低能級(jí)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)稱(chēng)為基態(tài)，其它高能級(jí)所對(duì)應(yīng)的態(tài)稱(chēng)為激發(fā)態(tài)。當(dāng)原子從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)就會(huì)吸收或輻射一定頻率的電磁波，頻率大小決定于原子所處兩定態(tài)能級(jí)間的能量差。（h為普朗克恒量）本實(shí)驗(yàn)中是利用一定能量的電子與原子碰撞交換能量而實(shí)現(xiàn)，并滿足能量選擇定則：（V為激發(fā)電位）夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)玻璃容器充以需測(cè)量的氣體，本實(shí)驗(yàn)用的是汞。電子由陰級(jí)K發(fā)出，K與柵極G之間有加速電場(chǎng)，G與接收極A之間有減速電場(chǎng)。當(dāng)電子在KG空間經(jīng)過(guò)加速、碰撞后，進(jìn)入KG空間時(shí)，能量足以沖過(guò)減速電場(chǎng)，就成為電流計(jì)的電流。（3）實(shí)驗(yàn)原理改進(jìn)的夫蘭克-赫茲管的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。電子由陰極K發(fā)出，陰極K和第一柵極G1之間的加速電壓VG1K及與第二柵極G2之間的加速電壓VG2K使電子加速。在板極A和第二柵極G2之間可設(shè)置減速電壓VG2A。設(shè)汞原子的基態(tài)能量為E0，第一激發(fā)態(tài)的能量為E1，初速為零的電子在電位差為V的加速電場(chǎng)作用下，獲得能量為eV，具有這種能量的電子與汞原子發(fā)生碰撞，當(dāng)電子能量eV<E1-E0時(shí)，電子能量幾乎不損失。如果eV≥E1-E0=ΔE，則汞原子從電子中取得能量ΔE，而由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，ΔE=eVC。相應(yīng)的電位差VC即為汞原子的第一激發(fā)電位。在實(shí)驗(yàn)中，逐漸增加VG2K，由電流計(jì)讀出板極電流IA，得到如下圖所示的變化曲線：（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論夫蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)證明了原子被激發(fā)到不同的狀態(tài)時(shí)，吸收的能量是不連續(xù)的，進(jìn)而說(shuō)明原子能量是量子化的。6、玻爾理論的局限性玻爾理論雖然把量子理論引入原子領(lǐng)域，提出定態(tài)和躍遷概念，成功解釋了氫原子光譜，但對(duì)多電子原子光譜無(wú)法解釋?zhuān)驗(yàn)椴柪碚撊匀灰越?jīng)典理論為基礎(chǔ)。如粒子的觀念和軌道。量子化條件的引進(jìn)沒(méi)有適當(dāng)?shù)睦碚摻忉尅５谌略雍伺c放射性第一節(jié)原子核結(jié)構(gòu)新課標(biāo)要求1、知識(shí)與技能（1）知道原子核的組成，知道核子和同位素的概念。2、過(guò)程與方法（1）通過(guò)觀察，思考，討論，初步學(xué)會(huì)探究的方法；（2）通過(guò)對(duì)知識(shí)的理解，培養(yǎng)自學(xué)和歸納能力。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）樹(shù)立正確的，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度；（2）樹(shù)立辨證唯物主義的科學(xué)觀和世界觀。教學(xué)重點(diǎn)：原子核的組成。教學(xué)難點(diǎn)：如何利用磁場(chǎng)區(qū)分質(zhì)子與中子教學(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1、原子核的組成問(wèn)提：質(zhì)子：由誰(shuí)發(fā)現(xiàn)的？怎樣發(fā)現(xiàn)的？中子：發(fā)現(xiàn)的原因是什么？由誰(shuí)發(fā)現(xiàn)的？（盧瑟福用粒子轟擊氮核，發(fā)現(xiàn)質(zhì)子。查德威克發(fā)現(xiàn)中子。發(fā)現(xiàn)原因：如果原子核中只有質(zhì)子，那么原子核的質(zhì)量與電荷量之比應(yīng)等于質(zhì)子的質(zhì)量與電荷量之比，但實(shí)際卻是，絕大多數(shù)情況是前者的比值大些，盧瑟福猜想核內(nèi)還有另一種粒子）小結(jié)：①質(zhì)子(proton)帶正電荷，電荷量與一個(gè)電子所帶電荷量相等，中子(nucleon)不帶電，②數(shù)據(jù)顯示：質(zhì)子和中子的質(zhì)量十分接近，統(tǒng)稱(chēng)為核子，組成原子核。提問(wèn)：③原子核的電荷數(shù)是不是電荷量？④原子荷的質(zhì)量數(shù)是不是質(zhì)量？提示：③不是，原子核所帶的電荷量總是質(zhì)子電荷的整數(shù)倍，那這個(gè)倍數(shù)就叫做原子核的電荷數(shù)。④原子核的質(zhì)量幾乎等于單個(gè)核子質(zhì)量的整數(shù)倍，那這個(gè)倍數(shù)叫做原子核的質(zhì)量數(shù)。小結(jié)：③原子核的電荷數(shù)=質(zhì)子數(shù)=核外電子數(shù)=原子序數(shù)④原子核的質(zhì)量數(shù)=核子數(shù)=質(zhì)子數(shù)+中子數(shù)⑤符號(hào)表示原子核，X：元素符號(hào)；A：核的質(zhì)量數(shù)；Z：核電荷數(shù)一種鈾原子核的質(zhì)量數(shù)是235，問(wèn)：它的核子數(shù)，質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)分別是多少？（核子數(shù)是235，質(zhì)子數(shù)是92，中子數(shù)是143）2、同位素(isotope)（1）定義：具有相同質(zhì)子數(shù)而中子數(shù)不同的原子，在元素周期表中處于同一位置，因而互稱(chēng)同位素。（2）性質(zhì)：原子核的質(zhì)子數(shù)決定了核外電子數(shù)目，也決定了電子在核外的分布情況，進(jìn)而決定了這種元素的化學(xué)性質(zhì)，因而同種元素的同位素具有相同的化學(xué)性質(zhì)。提問(wèn)：列舉一些元素的同位素？提示：氫有三種同位素：氕（通常所說(shuō)的氫），氘（也叫重氫），氚（也叫超重氫），符號(hào)分別是：。碳有兩種同位素，符號(hào)分別是。原子核衰變及半衰期新課標(biāo)要求1、知識(shí)與技能（1）了解天然放射現(xiàn)象及其規(guī)律；（2）知道三種射線的本質(zhì)，以及如何利用磁場(chǎng)區(qū)分它們；（3）知道放射現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是原子核的衰變；（4）知道兩種衰變的基本性質(zhì)，并掌握原子核的衰變規(guī)律；（5）理解半衰期的概念。2、過(guò)程與方法（1）能夠熟練運(yùn)用核衰變的規(guī)律寫(xiě)出核的衰變方程式；（2）能夠利用半衰期來(lái)進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算（課后自學(xué)）。（3）通過(guò)觀察，思考，討論，初步學(xué)會(huì)探究的方法；（4）通過(guò)對(duì)知識(shí)的理解，培養(yǎng)自學(xué)和歸納能力。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）樹(shù)立正確的，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)研究態(tài)度；（2）樹(shù)立辨證唯物主義的科學(xué)觀和世界觀。教學(xué)重點(diǎn)：天然放射現(xiàn)象及其規(guī)律，原子核的衰變規(guī)律及半衰期。教學(xué)難點(diǎn)：知道三種射線的本質(zhì)，以及如何利用磁場(chǎng)區(qū)分它們及半衰期描述的對(duì)象。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（一）引入新課本節(jié)課我們來(lái)學(xué)習(xí)新的一章：原子核。本章主要介紹了核物理的一些初步知識(shí)，核物理研究的是原子核的組成及其變化規(guī)律，是微觀世界的現(xiàn)象。讓我們走進(jìn)微觀世界，一起探索其中的奧秘！我們已經(jīng)知道原子由原子核與核外電子組成。那原子核內(nèi)部又是什么結(jié)構(gòu)呢？原子核是否可以再分呢？它是由什么微粒組成？用什么方法來(lái)研究原子核呢？人類(lèi)認(rèn)識(shí)原子核的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和它的變化規(guī)律，是從發(fā)現(xiàn)天然放射現(xiàn)象開(kāi)始的，1896年，法國(guó)物理學(xué)家貝克勒爾發(fā)現(xiàn)，鈾和含鈾的礦物能夠發(fā)出看不見(jiàn)的射線，這種射線可以穿透黑紙使照相底片感光。居里和居里夫人在貝克勒爾的建議下，對(duì)鈾和鈾的各種礦石進(jìn)行了深入研究，又發(fā)現(xiàn)了發(fā)射性更強(qiáng)的新元素。其中一種，為了紀(jì)念她的祖國(guó)波蘭而命名為釙（Po），另一種命名為鐳（Ra）。（二）進(jìn)行新課1、天然放射現(xiàn)象（1）物質(zhì)發(fā)射射線的性質(zhì)稱(chēng)為放射性(radioactivity)。元素這種自發(fā)的放出射線的現(xiàn)象叫做天然放射現(xiàn)象，具有放射性的元素稱(chēng)為放射性元素。（2）放射性不是少數(shù)幾種元素才有的，研究發(fā)現(xiàn)，原子序數(shù)大于82的所有元素，都能自發(fā)的放出射線，原子序數(shù)小于83的元素，有的也具有放射性。2、射線到底是什么那這些射線到底是什么呢？把放射源放入由鉛做成的容器中，射線只能從容器的小孔射出，成為細(xì)細(xì)的一束。在射線經(jīng)過(guò)的空間施加磁場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)射線如圖所示：（投影）思考與討論：①你觀察到了什么現(xiàn)象？為什么會(huì)有這樣的現(xiàn)象？②如果射線，射線都是帶電粒子流的話，根據(jù)圖判斷，他們分別帶什么電荷。③如果不用磁場(chǎng)判斷，還可以用什么方法判斷三種射線的帶電性質(zhì)？①射線分成三束，射線在磁場(chǎng)中發(fā)生偏轉(zhuǎn)，是受到力的作用。這個(gè)力是洛倫茲力，說(shuō)明其中的兩束射線是帶電粒子。②根據(jù)左手定則，可以判斷射線都是正電荷，射線是負(fù)電荷。③帶電粒子在電場(chǎng)中要受電場(chǎng)力作用，可以加一偏轉(zhuǎn)電場(chǎng)，也能判斷三種射線的帶電性質(zhì)，如圖：我們已經(jīng)研究了這三種射線的帶電性質(zhì)，那么這些射線還有哪些性質(zhì)呢？請(qǐng)同學(xué)們閱讀課文后填寫(xiě)表格?？磿?shū)總結(jié)。小結(jié)：①實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：元素具有放射性是由原子核本身的因素決定的，跟原子所處的物理或化學(xué)狀態(tài)無(wú)關(guān)。不管該元素是以單質(zhì)的形式存在，還是和其他元素形成化合物，或者對(duì)它施加壓力，或者升高它的溫度，它都具有放射性。②三種射線都是高速運(yùn)動(dòng)的粒子，能量很高，都來(lái)自于原子核內(nèi)部，這也使我們認(rèn)識(shí)到原子核蘊(yùn)藏有巨大的核能，原子核內(nèi)也有其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。例題：下列說(shuō)法正確的是（）A．射線粒子和電子是兩種不同的粒子B．紅外線的波長(zhǎng)比X射線的波長(zhǎng)長(zhǎng)C．粒子不同于氦原子核D．射線的貫穿本領(lǐng)比粒子強(qiáng)點(diǎn)評(píng)：本題考查了粒子的性質(zhì)及電磁波波長(zhǎng)的比較等基本知識(shí)。19世紀(jì)末20世紀(jì)初，人們發(fā)現(xiàn)X，，，射線，經(jīng)研究知道，X，射線均為電磁波，只是波長(zhǎng)不同。可見(jiàn)光，紅外線也是電磁波，波長(zhǎng)從短到長(zhǎng)的電磁波波譜要牢記。另外，射線是電子流，粒子是氦核。從，，三者的穿透本領(lǐng)而言：射線最強(qiáng)，射線最弱，這些知識(shí)要牢記。3、原子核的衰變（1）原子核的衰變?cè)雍朔懦靓粱颚铝Ｗ?，由于核電荷?shù)變了，它在周期表中的位置就變了，變成另一種原子核。我們把這種變化稱(chēng)為原子核的衰變。一種物質(zhì)變成另一種物質(zhì)。（2）α衰變鈾238核放出一個(gè)α粒子后，核的質(zhì)量數(shù)減少4，核電荷數(shù)減少2，變成新核--釷234核。那這種放出α粒子的衰變叫做α衰變。這個(gè)過(guò)程可以用衰變方程式來(lái)表示：23892U→23490Th+42He（3）衰變方程式遵守的規(guī)律第一、質(zhì)量數(shù)守恒第二、核電荷數(shù)守恒α衰變規(guī)律：AZX→A-4Z-2Y+42He（4）β衰變釷234核也具有放射性，它能放出一個(gè)β粒子而變成23491Pa（鏷），那它進(jìn)行的是β衰變，請(qǐng)同學(xué)們寫(xiě)出釷234核的衰變方程式？β粒子用0-1e表示。釷234核的衰變方程式：23490Th→23491Pa+0-1e衰變前后核電荷數(shù)、質(zhì)量數(shù)都守恒，新核的質(zhì)量數(shù)不會(huì)改變但核電荷數(shù)應(yīng)加1β衰變規(guī)律：AZX→AZ+1Y+0-1e提問(wèn)：β衰變?nèi)绻此プ兎匠淌降囊?guī)律來(lái)寫(xiě)的話應(yīng)該沒(méi)有問(wèn)題，但并不象α衰變那樣容易理解，因?yàn)楹穗姾蓴?shù)要增加，學(xué)生會(huì)問(wèn)為什么會(huì)增加？哪來(lái)的電子？原子核內(nèi)雖然沒(méi)有電子，但核內(nèi)的的質(zhì)子和中子是可以相互轉(zhuǎn)化的。當(dāng)核內(nèi)的中子轉(zhuǎn)化為質(zhì)子時(shí)同時(shí)要產(chǎn)生一個(gè)電子：10n→11H＋0-1e這個(gè)電子從核內(nèi)釋放出來(lái)，就形成了β衰變?？梢钥闯鲂潞松倭艘粋€(gè)中子，卻增加了一個(gè)質(zhì)子，并放出一個(gè)電子。（5）γ射線是由于原子核在發(fā)生α衰變和β衰變時(shí)原子核受激發(fā)而產(chǎn)生的光（能量）輻射，通常是伴隨α射線和β射線而產(chǎn)生。γ射線的本質(zhì)是能量。理解γ射線的本質(zhì)，不能單獨(dú)發(fā)生。4、半衰期提問(wèn)：閱讀教材半衰期部分放射性元素的衰變的快慢有什么規(guī)律？用什么物理量描述？這種描述的對(duì)象是誰(shuí)？氡的衰變圖的投影：m/m0＝(1/2)n學(xué)生交流閱讀體會(huì)：（1）氡每隔3.8天質(zhì)量就減少一半。（2）用半衰期來(lái)表示。（3）大量的氡核。總結(jié)：半衰期表示放射性元素的衰變的快慢；放射性元素的原子核，有半數(shù)發(fā)生衰變所需的時(shí)間，叫做這種元素的半衰期；半衰期描述的對(duì)象是大量的原子核，不是個(gè)別原子核，這是一個(gè)統(tǒng)計(jì)規(guī)律。例如：數(shù)學(xué)上的概率問(wèn)題（拋硬幣）將1萬(wàn)枚硬幣拋在地上，那正反兩面的個(gè)數(shù)大概為5000對(duì)5000，但就某個(gè)硬幣來(lái)看要么是正面，要么是反面。這個(gè)事實(shí)告訴我們統(tǒng)計(jì)規(guī)律的對(duì)象僅僅對(duì)大量事實(shí)適用，對(duì)個(gè)別不適用。元素的半衰期反映的是原子核內(nèi)部的性質(zhì)，與原子所處的化學(xué)狀態(tài)和外部條件無(wú)關(guān)。簡(jiǎn)單介紹：鐳226→氡222的半衰期為1620年鈾238→釷234的半衰期為4.5億年說(shuō)明：一種元素的半衰期與這種元素是以單質(zhì)形式還是以化合物形式存在，或者加壓，增溫均不會(huì)改變。教師給出課堂鞏固練習(xí)題例1：配平下列衰變方程23492U→23090Th+(42He)23490U→23491Pa+(0-1e)例2：釷232（23290Th）經(jīng)過(guò)________次α衰變和________次β衰變，最后成為鉛208（20882Pb）分析：因?yàn)棣了プ兏淖冊(cè)雍说馁|(zhì)量數(shù)而β衰變不能，所以應(yīng)先從判斷α衰變次數(shù)入手：α衰變次數(shù)==6每經(jīng)過(guò)1次α衰變，原子核失去2個(gè)基本電荷，那么，釷核經(jīng)過(guò)6次α衰變后剩余的電荷數(shù)與鉛核實(shí)際的電荷數(shù)之差，決定了β衰變次數(shù)：β衰變次數(shù)==4放射性的應(yīng)用與防護(hù)三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）知道什么是核反應(yīng)，會(huì)寫(xiě)出人工轉(zhuǎn)變方程；（2）知道什么是放射性同位素，人造和天然放射性物質(zhì)的主要不同點(diǎn)；（3）了解放射性在生產(chǎn)和科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用；（4）知道放射性污染及其對(duì)人類(lèi)和自然產(chǎn)生的嚴(yán)重危害，了解防范放射線的措施，建立防范意識(shí)。2、過(guò)程與方法：滲透和安全地開(kāi)發(fā)利用自然資源的教育。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)學(xué)生收集信息、應(yīng)用已有知識(shí)、處理加工信息、探求新知識(shí)的能力。教學(xué)重點(diǎn)：人工轉(zhuǎn)變的兩個(gè)核反應(yīng)方程及反應(yīng)過(guò)程中遵循的規(guī)律。教學(xué)難點(diǎn)：人工轉(zhuǎn)變的兩個(gè)核反應(yīng)方程及反應(yīng)過(guò)程中遵循的規(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：（1）掛圖，實(shí)驗(yàn)器材模型，課件等；（2）多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實(shí)物投影、放像、課件播放等。（一）引入新課前面已經(jīng)學(xué)習(xí)了核反應(yīng)的一種形式：衰變。本節(jié)課我們要學(xué)習(xí)核反應(yīng)的另一種形式：人工轉(zhuǎn)變以及人工轉(zhuǎn)變產(chǎn)生的放射性同位素的應(yīng)用和核輻射的防護(hù)。（二）進(jìn)行新課1、核反應(yīng)：原子核在其它粒子的轟擊下產(chǎn)生新原子核的過(guò)程叫核反應(yīng)。在核反應(yīng)中質(zhì)量數(shù)守恒、電荷數(shù)守恒。人工轉(zhuǎn)變核反應(yīng)方程：例如：寫(xiě)出下列原子核人工轉(zhuǎn)變的核反應(yīng)方程。（1）1123Na俘獲1個(gè)α粒子后放出1個(gè)質(zhì)子（2）1327Al俘獲1個(gè)α粒子后放出1個(gè)中子（3）816O俘獲1個(gè)中子后放出1個(gè)質(zhì)子（4）1430Si俘獲1個(gè)質(zhì)子后放出1個(gè)中子理解并記住核反應(yīng)方程，通過(guò)方程理解核反應(yīng)中遵循的規(guī)律。2、人工放射性同位素（1）放射性同位素：有些同位素具有放射性，叫做放射性同位素。放射性同位素有天然和人造兩種，它們的化學(xué)性質(zhì)相同。（2）人工放射性同位素AlHeP（3）人工放射性同位素的優(yōu)點(diǎn)：放射強(qiáng)度容易控制；形狀容易控制；半衰期短，廢料容易處理。（4）凡是用到射線時(shí)，都用人造放射性同位素。3、放射性同位素的應(yīng)用：（1）利用射線：射線測(cè)厚裝置：煙霧報(bào)警器；放射治療；培育新品種，延長(zhǎng)保質(zhì)期。作為示蹤原子：棉花對(duì)磷肥的吸收；甲狀腺疾病的診斷。4、輻射與安全通過(guò)看書(shū)與上網(wǎng)查找資料，了解放射性輻射的用處以及危害，知道只要控制好輻射量，我們就可以利用它的射線，知道身邊的一些放射性物質(zhì)，以及如何防護(hù)一些有害的放射性物質(zhì)。第四章核能第一節(jié)核力與核能三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）知道核力的概念、特點(diǎn)及自然界存在的四種基本相互作用；（2）知道穩(wěn)定原子核中質(zhì)子與中子的比例隨著原子序數(shù)的增大而減小；（3）理解結(jié)合能的概念，知道核反應(yīng)中的質(zhì)量虧損；（4）知道愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程，理解質(zhì)量與能量的關(guān)系。2、過(guò)程與方法（1）會(huì)根據(jù)質(zhì)能方程和質(zhì)量虧損的概念計(jì)算核反應(yīng)中釋放的核能；（2）培養(yǎng)學(xué)生的理解能力、推理能力、及數(shù)學(xué)計(jì)算能力。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）使學(xué)生樹(shù)立起實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的標(biāo)準(zhǔn)、科學(xué)理論對(duì)實(shí)踐有著指導(dǎo)和預(yù)見(jiàn)作用的能力；（2）認(rèn)識(shí)開(kāi)發(fā)和利用核能對(duì)解決人類(lèi)能源危機(jī)的重要意義。教學(xué)重點(diǎn)：質(zhì)量虧損及愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程的理解。教學(xué)難點(diǎn)：結(jié)合能的概念、愛(ài)因斯坦的質(zhì)能方程、質(zhì)量與能量的關(guān)系。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：多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實(shí)物投影、放像、課件播放等。（一）引入新課提問(wèn)1：氦原子核中有兩個(gè)質(zhì)子，質(zhì)子質(zhì)量為mp=1.67×10-27kg，帶電量為元電荷e=1.6×10-19C，原子核的直徑的數(shù)量級(jí)為10-15m，那么兩個(gè)質(zhì)子之間的庫(kù)侖斥力與萬(wàn)有引力兩者相差多少倍?（兩者相差1036倍）提問(wèn)2：在原子核那樣狹小的空間里，帶正電的質(zhì)子之間的庫(kù)侖斥力為萬(wàn)有引力的1036倍，那么質(zhì)子為什么能擠在一起而不飛散？會(huì)不會(huì)在原子核中有一種過(guò)去不知道的力，把核子束縛在一起了呢？今天就來(lái)學(xué)習(xí)這方面的內(nèi)容。（二）進(jìn)行新課1、核力與四種基本相互作用提示：20世紀(jì)初人們只知道自然界存在著兩種力：一種是萬(wàn)有引力，另一種是電磁力(庫(kù)侖力是一種電磁力)。在相同的距離上，這兩種力的強(qiáng)度差別很大。電磁力大約要比萬(wàn)有引力強(qiáng)1036倍。基于這兩種力的性質(zhì)，原子核中的質(zhì)子要靠自身的引力來(lái)抗衡相互間的庫(kù)侖斥力是不可能的。核物理學(xué)家猜想，原子核里的核子間有第三種相互作用存在，即存在著一種核力，是核力把核子緊緊地束縛在核內(nèi)，形成穩(wěn)定的原子核，后來(lái)的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了科學(xué)家的猜測(cè)。提問(wèn)1：那么核力有怎樣特點(diǎn)呢？（1）核力特點(diǎn)：第一、核力是強(qiáng)相互作用(強(qiáng)力)的一種表現(xiàn)。第二、核力是短程力，作用范圍在1.5×10-15m之內(nèi)。第三、核力存在于核子之間，每個(gè)核子只跟相鄰的核子發(fā)生核力作用，這種性質(zhì)稱(chēng)為核力的飽和性。總結(jié)：除核力外，核物理學(xué)家還在原子核內(nèi)發(fā)現(xiàn)了自然界的第四種相互作用—弱相互作用(弱力)，弱相互作用是引起原子核β衰變的原因，即引起中子轉(zhuǎn)變質(zhì)子的原因。弱相互作用也是短程力，其力程比強(qiáng)力更短，為10-18m，作用強(qiáng)度則比電磁力小。（2）四種基本相互作用力：弱力、強(qiáng)力、電磁力、引力和分別在不同的尺度上發(fā)揮作用：①弱力（弱相互作用）：弱相互作用是引起原子核β衰變的原因→短程力；②強(qiáng)力（強(qiáng)相互作用）：在原子核內(nèi)，強(qiáng)力將核子束縛在一起→短程力；③電磁力：電磁力在原子核外，電磁力使電子不脫離原子核而形成原子，使原了結(jié)合成分子，使分子結(jié)合成液體和固體→長(zhǎng)程力；④引力：引力主要在宏觀和宇觀尺度上“獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷”。是引力使行星繞著恒星轉(zhuǎn)，并且聯(lián)系著星系團(tuán)，決定著宇宙的現(xiàn)狀→長(zhǎng)程力。2、原子核中質(zhì)子與中子的比例隨著原子序數(shù)的增加，穩(wěn)定原子核中的中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)。思考：隨著原子序數(shù)的增加，穩(wěn)定原子核中的質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)有怎樣的關(guān)系？（隨著原子序數(shù)的增加，較輕的原子核質(zhì)子數(shù)與中子數(shù)大致相等，但對(duì)于較重的原子核中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)，越重的元素，兩者相差越多）思考：為什么隨著原子序數(shù)的增加，穩(wěn)定原子核中的中子數(shù)大于質(zhì)子數(shù)？提示：學(xué)生從電磁力和核力的作用范圍去考慮?？偨Y(jié)：若質(zhì)子與中子成對(duì)地人工構(gòu)建原子核，隨原子核的增大，核子間的距離增大，核力和電磁力都會(huì)減小，但核力減小得更快。所以當(dāng)原子核增大到一定程度時(shí)，相距較遠(yuǎn)的質(zhì)子間的核力不足以平衡它們之間的庫(kù)侖力，這個(gè)原子核就不穩(wěn)定了；若只增加中子，中子與其他核子沒(méi)有庫(kù)侖斥力，但有相互吸引的核力，所以有助于維系原子核的穩(wěn)定，所以穩(wěn)定的重原子核中子數(shù)要比質(zhì)子數(shù)多。由于核力的作用范圍是有限的，以及核力的飽和性，若再增大原子核，一些核子間的距離會(huì)大到其間恨本沒(méi)有核力的作用，這時(shí)候再增加中子，形成的核也一定是不穩(wěn)定的。因此只有200多種穩(wěn)定的原子核長(zhǎng)久地留了下來(lái)。3、結(jié)合能由于核子間存在著強(qiáng)大的核力，原子核是一個(gè)堅(jiān)固的集合體。要把原子核拆散成核子，需要克服核力做巨大的功，或者需要巨大的能量。例如用強(qiáng)大的γ光子照射氘核，可以使它分解為一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子。從實(shí)驗(yàn)知道只有當(dāng)光子能量等于或大于2.22MeV時(shí)，這個(gè)反應(yīng)才會(huì)發(fā)生。相反的過(guò)程一個(gè)質(zhì)子和一個(gè)中子結(jié)合成氘核，要放出2.22MeV的能量。這表明要把原子核分開(kāi)成核子要吸收能量，核子結(jié)合成原子核要放出能量，這個(gè)能量叫做原子核的結(jié)合能。原子核越大，它的結(jié)合能越高，因此有意義的是它的結(jié)合能與核子數(shù)之比，稱(chēng)做比結(jié)合能，也叫平均結(jié)合能。比結(jié)合能越大，表示原子核中核子結(jié)合得越牢固,原子核越穩(wěn)定。那么如何求原子核的結(jié)合能呢？愛(ài)因斯坦從相對(duì)論得出了物體能量與它的質(zhì)量的關(guān)系，指出了求原子核的結(jié)合能的方法。4、質(zhì)量虧損（1）質(zhì)量虧損科學(xué)家研究證明在核反應(yīng)中原子核的總質(zhì)量并不相等，例如精確計(jì)算表明：氘核的質(zhì)量比一個(gè)中子和一個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量之和要小一些，這種現(xiàn)象叫做質(zhì)量虧損，質(zhì)量虧損只有在核反應(yīng)中才能明顯的表現(xiàn)出來(lái)?；仡欃|(zhì)量、能量的定義、單位，向?qū)W生指出質(zhì)量不是能量、能量也不是質(zhì)量，質(zhì)量不能轉(zhuǎn)化能量，能量也不能轉(zhuǎn)化質(zhì)量，質(zhì)量只是物體具有能量多少及能量轉(zhuǎn)變多少的一種量度。（2）愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程：E＝mc2相對(duì)論指出，物體的能量（E）和質(zhì)量（m）之間存在著密切的關(guān)系，即E＝mc2式中，c為真空中的光速。愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程表明：物體所具有的能量跟它的質(zhì)量成正比。由于c2這個(gè)數(shù)值十分巨大，因而物體的能量是十分可觀的。（3）核反應(yīng)中由于質(zhì)量虧損而釋放的能量：△E=△mc2物體貯藏著巨大的能量是不容置疑的，但是如何使這樣巨大的能量釋放出來(lái)？從愛(ài)因斯坦質(zhì)能方程同樣可以得出，物體的能量變化△E與物體的質(zhì)量變化△m的關(guān)系：△E=Δmc2單個(gè)的質(zhì)子、中子的質(zhì)量已經(jīng)精確測(cè)定。用質(zhì)譜儀或其他儀器測(cè)定某種原子核的質(zhì)量，與同等數(shù)量的質(zhì)子、中子的質(zhì)量之和相比較，看一看兩條途徑得到的質(zhì)量之差，就能推知原子核的結(jié)合能。說(shuō)明：①物體的質(zhì)量包括靜止質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)質(zhì)量，質(zhì)量虧損指的是靜止質(zhì)量的減少，減少的靜止質(zhì)量轉(zhuǎn)化為和輻射能量有關(guān)的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量。②質(zhì)量虧損并不是這部分質(zhì)量消失或轉(zhuǎn)變?yōu)槟芰?，只是靜止質(zhì)量的減少。③在核反應(yīng)中仍然遵守質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律。④質(zhì)量只是物體具有能量多少及能量轉(zhuǎn)變多少的一種量度。閱讀原子核的比結(jié)合能，指出中等大小的核的比結(jié)合能最大(平均每個(gè)核子的質(zhì)量虧損最大)，這些核最穩(wěn)定。另一方面如果使較重的核分裂成中等大小的核，或者把較小的核合并成中等大小的核，核子的比結(jié)合能都會(huì)增加，這樣可以釋放能量供人使用。鞏固練習(xí)已知：1個(gè)質(zhì)子的質(zhì)量mp=1.007277u，1個(gè)中子的質(zhì)量mn=1.008665u.氦核的質(zhì)量為4.001509u.這里u表示原子質(zhì)量單位，1u=1.660566×10-27kg.由上述數(shù)值，計(jì)算2個(gè)質(zhì)子和2個(gè)中子結(jié)合成氦核時(shí)釋放的能量。（28.3MeV）第二節(jié)核裂變?nèi)S教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）知道核裂變的概念，知道重核裂變中能釋放出巨大的能量；（2）知道什么是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；（3）會(huì)計(jì)算重核裂變過(guò)程中釋放出的能量；（4）知道什么是核反應(yīng)堆。了解常用裂變反應(yīng)堆的類(lèi)型，了解核電站及核能發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)。2、過(guò)程與方法（1）通過(guò)對(duì)核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)關(guān)系的理解，培養(yǎng)學(xué)生的邏輯推理能力及應(yīng)用教學(xué)圖像處理物理問(wèn)題的能力；（2）通過(guò)讓學(xué)生自己閱讀課本，查閱資料，培養(yǎng)學(xué)生歸納與概括知識(shí)的能力和提出問(wèn)題的能力。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）激發(fā)學(xué)生熱愛(ài)科學(xué)、探求真理的激情，樹(shù)立實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，培養(yǎng)學(xué)生基本的科學(xué)素養(yǎng)，通過(guò)核能的利用，思考科學(xué)與社會(huì)的關(guān)系；（2）通過(guò)教學(xué)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到和平利用核能及開(kāi)發(fā)新能源的重要性；（3）確立世界是物質(zhì)的，物質(zhì)是運(yùn)動(dòng)變化的，而變化過(guò)程必然遵循能量守恒的觀點(diǎn)。教學(xué)重點(diǎn)：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)及其釋放核能的計(jì)算；重核裂變的核反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)。教學(xué)難點(diǎn)：通過(guò)核子平均質(zhì)量與原子序數(shù)的關(guān)系，推理得出由質(zhì)量數(shù)較大的原子核分裂成質(zhì)量數(shù)較小的原子核釋放能量這一結(jié)論。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：多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實(shí)物投影、放像、課件播放等。（一）引入新課大家都知道在第二次世界大戰(zhàn)即將結(jié)束的時(shí)候，美國(guó)于1945年8月6日、9日先后在日本的廣島、長(zhǎng)崎上空投下了兩顆原子彈，剎那間，這兩座曾經(jīng)十分美麗的城市變成一片廢墟。大家還知道目前世界上有少數(shù)國(guó)家建成了許多核電站，我國(guó)也相繼建成了浙江秦山核電站和廣東大亞灣核電站等。我想，現(xiàn)在大家一定想知道原子彈爆炸及核發(fā)電的原理，那么，我們這節(jié)課就來(lái)學(xué)習(xí)裂變，通過(guò)學(xué)習(xí)，大家就會(huì)對(duì)上述問(wèn)題有初步的了解。（二）進(jìn)行新課1、核裂變（fission）提問(wèn)：核裂變的特點(diǎn)是什么？（重核分裂成質(zhì)量較小的核的反應(yīng)，稱(chēng)為裂變）總結(jié)：重核分裂成質(zhì)量較小的核，釋放出核能的反應(yīng)，稱(chēng)為裂變。提問(wèn)：是不是所有的核裂變都能放出核能？（只有核子平均質(zhì)量減小的核反應(yīng)才能放出核能）總結(jié)：不是所有的核反應(yīng)都能放出核能，有的核反應(yīng)，反應(yīng)后生成物的質(zhì)量比反應(yīng)前的質(zhì)量大，這樣的核反應(yīng)不放出能量，反而在反應(yīng)過(guò)程中要吸收大量的能量。只有重核裂變和輕核聚變能放出大量的能量。2、鈾核的裂變（1）鈾核的裂變的一種典型反應(yīng)。提問(wèn)：鈾核的裂變的產(chǎn)物是多樣的，最典型的一種核反應(yīng)方程式是什么樣的？（2）鏈?zhǔn)椒磻?yīng)：提問(wèn)：鏈?zhǔn)椒磻?yīng)〔chainreaction〕是怎樣進(jìn)行的？（這種由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過(guò)程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）（3）臨界體積（臨界質(zhì)量）：提問(wèn)：什么是臨界體積（臨界質(zhì)量）？（通常把裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積，相應(yīng)的質(zhì)量叫做臨界質(zhì)量）（4）裂變反應(yīng)中的能量的計(jì)算。裂變前的質(zhì)量：kg，kg裂變后的質(zhì)量：kg，kg，kg，學(xué)生計(jì)算：質(zhì)量虧損：kg，J=201MeV總結(jié)：由重核裂變產(chǎn)生的中子使裂變反應(yīng)一代接一代繼續(xù)下去的過(guò)程，叫做核裂變的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。裂變物質(zhì)能夠發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的最小體積叫做它的臨界體積。鈾核裂變的產(chǎn)物不同，釋放的能量也不同。3、核電站提問(wèn)：核核反應(yīng)堆各組成部分在核反應(yīng)中起什么作用？學(xué)生回答：鈾棒由濃縮鈾制成，作為核燃料。學(xué)生回答：控制棒由鎘做成，用來(lái)控制反應(yīng)速度。學(xué)生回答：減速劑由石墨、重水或普通水（有時(shí)叫輕水）做成，用來(lái)跟快中子碰撞，使快中子能量減少，變成慢中子，以便讓U235俘獲。學(xué)生回答：冷卻劑由水或液態(tài)的金屬鈉等流體做成，在反應(yīng)堆內(nèi)外循環(huán)流動(dòng)，把反應(yīng)堆內(nèi)的熱量傳輸出，確保反應(yīng)堆的安全。學(xué)生回答：水泥防護(hù)層用來(lái)屏蔽裂變產(chǎn)物放出的各種射線，防止核輻射。提問(wèn)：核能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)？?jī)?yōu)點(diǎn)：①污染小；②可采儲(chǔ)量大；③比較經(jīng)濟(jì)。缺點(diǎn)：①一旦核泄漏會(huì)造成嚴(yán)重的核污染；②核廢料處理困難。點(diǎn)評(píng)：學(xué)生用自己的語(yǔ)言敘述，基本正確即可。補(bǔ)充：了解常用裂變反應(yīng)堆的類(lèi)型：秦山二期、大亞灣二期是壓水堆，秦山三期是沸水堆。例題1、下列核反應(yīng)中，表示核裂變的是（）A、B、C、D、分析：核反應(yīng)中有四種不同類(lèi)型的核反應(yīng)，它們分別是衰變、人工轉(zhuǎn)變、重核裂變、輕核聚變。其中衰變中有衰變、衰變等。是衰變，是衰變，是人工轉(zhuǎn)變，只的C選項(xiàng)是重核裂變。解：表示核裂變的是C例題2、秦山核電站第一期工程裝機(jī)容量為30萬(wàn)kW，如果1g鈾235完全裂變時(shí)產(chǎn)生的能量為8.21010J，并且假定產(chǎn)生的能量都變成了電能，那么，每年要消耗多少鈾235?（一年按365天計(jì)算）學(xué)生回答：解：核電站每天的發(fā)電量為W=Pt=3×108×24×3600J=2.592×1013J，每年的發(fā)電量W總=365W=9.46×1015J而1g鈾完全裂變時(shí)產(chǎn)生的能量為：8.2×1010J 所以，每年消耗的鈾的量為：點(diǎn)評(píng)：培養(yǎng)學(xué)生推理及公式演算的能力。注意速度單位的換算，運(yùn)算過(guò)程中帶單位運(yùn)算。適當(dāng)進(jìn)行愛(ài)國(guó)主義教育。核聚變?nèi)S教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解聚變反應(yīng)的特點(diǎn)及其條件；（2）了解可控?zé)岷朔磻?yīng)及其研究和發(fā)展；（3）知道輕核的聚變能夠釋放出很多的能量,如果能加以控制將為人類(lèi)提供廣闊的能源前景。2、過(guò)程與方法：通過(guò)讓學(xué)生自己閱讀課本，培養(yǎng)他們歸納與概括知識(shí)的能力和提出問(wèn)題的能力3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）通過(guò)學(xué)習(xí)，使學(xué)生進(jìn)一步認(rèn)識(shí)導(dǎo)科學(xué)技術(shù)的重要性，更加熱愛(ài)科學(xué)、勇于獻(xiàn)身科學(xué)；（2）認(rèn)識(shí)核能的和平利用能為人類(lèi)造福，但若用于戰(zhàn)爭(zhēng)目的將給人類(lèi)帶來(lái)災(zāi)難，希望同學(xué)們努力學(xué)習(xí)，為人類(lèi)早日和平利用核聚變能而作出自己的努力。教學(xué)重點(diǎn):聚變核反應(yīng)的特點(diǎn)。聚變反應(yīng)的條件。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：多媒體教學(xué)設(shè)備一套：可供實(shí)物投影、放像、課件播放等。（一）引入新課1967年6月17日，我國(guó)第一顆氫彈爆炸成功。從第一顆原子彈爆炸成功到第一顆氫彈爆炸成功，我國(guó)僅用了兩年零八個(gè)月。前蘇聯(lián)用了四年，美國(guó)用了7年。氫彈爆炸釋放核能是通過(guò)輕核的聚變來(lái)實(shí)現(xiàn)的。這節(jié)課我們就來(lái)研究聚變的問(wèn)題。（二）進(jìn)行新課1、聚變及其條件提問(wèn)：什么叫輕核的聚變？（兩個(gè)輕核結(jié)合成質(zhì)量較大的核，這樣的反應(yīng)叫做聚變）提問(wèn)：為什么輕核的聚變反應(yīng)能夠比重核的裂變反應(yīng)釋放更多的核能？（因?yàn)檩^輕的原子核比較重的原子核核子的平均質(zhì)量更大，聚變成質(zhì)量較大的原子核能產(chǎn)生更多的質(zhì)量虧損，所以平均每個(gè)核子釋放的能量就更大）歸納補(bǔ)充：（1）氫的聚變反應(yīng)：21H+21H→31He+11H+4MeV、21H+31H→42He+10n+17.6MeV（2）釋放能量：ΔE＝Δmc2＝17.6MeV，平均每個(gè)核子釋放能量3MeV以上，約為裂變反應(yīng)釋放能量的3～4倍提問(wèn)：請(qǐng)同學(xué)們?cè)噺奈⒂^和宏觀兩個(gè)角度說(shuō)明核聚變發(fā)生的條件？結(jié)論：微觀上：參與反應(yīng)的原子核必須接近到原子核大小的尺寸范圍，即10-15m，要使原子核接近到這種程度，必須使它們具有很大的動(dòng)能以克服原子核之間巨大的庫(kù)侖斥力。宏觀上：要使原子核具有如此大的動(dòng)能，就要把它加熱到幾百萬(wàn)攝氏度的高溫。聚變反應(yīng)一旦發(fā)生，就不再需要外界給它能量，靠自身產(chǎn)生的熱就可以維持反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行下去，在短時(shí)間釋放巨大的能量，這就是聚變引起的核爆炸。說(shuō)明：（1）熱核反應(yīng)在宇宙中時(shí)時(shí)刻刻地進(jìn)行著，太陽(yáng)和很多恒星的內(nèi)部溫度高達(dá)107K以上，因而在那里進(jìn)行著激烈的熱核反應(yīng)，不斷向外界釋放著巨大的能量。太陽(yáng)每秒釋放的能量約為3.8×1026J，地球只接受了其中的二十億分之一。太陽(yáng)在“核燃燒”的過(guò)程中“體重”不斷減輕。它每秒有７億噸原子核參與碰撞，轉(zhuǎn)化為能量的物質(zhì)是400萬(wàn)噸?？茖W(xué)家估計(jì)，太陽(yáng)的這種“核燃燒”還能維持90億~100億年。當(dāng)然，與人類(lèi)歷史相比，這個(gè)時(shí)間很長(zhǎng)很長(zhǎng)?。?）上世紀(jì)四十年代，人們利用核聚變反應(yīng)制成了用于戰(zhàn)爭(zhēng)的氫彈，氫彈是利用熱核反應(yīng)制造的一種在規(guī)模殺傷武器，在其中進(jìn)行的是不可控?zé)岷朔磻?yīng)，它的威力是原子彈的十幾倍。提問(wèn)：氫彈爆炸原理是什么？閱讀教材：課本圖19.7-1是氫彈原理圖，它需要用原子炸藥來(lái)引爆，以獲得熱核反應(yīng)所需要的高溫，而這些原子炸藥又要用普通炸藥來(lái)點(diǎn)燃。2、可控?zé)岷朔磻?yīng)（1）聚變與裂變相比有很多優(yōu)點(diǎn)提問(wèn)：目前，人們還不能控制核聚變的速度，但科學(xué)家們正在努力研究和嘗試可控?zé)岷朔磻?yīng)，以使核聚變?cè)旄Ｓ谌祟?lèi)。我國(guó)在這方面的研究和實(shí)驗(yàn)也處于世界領(lǐng)先水平。請(qǐng)同學(xué)們自學(xué)教材，了解聚變與裂變相比有哪些優(yōu)點(diǎn)？可控?zé)岷朔磻?yīng)發(fā)展進(jìn)程：例1：一個(gè)氘核和一個(gè)氚核發(fā)生聚變，其核反應(yīng)方程是21H+31H→42He+10n，其中氘核的質(zhì)量：mD=2.014102u、氚核的質(zhì)量：mT=3.016050u、氦核的質(zhì)量：mα=4.002603u、中子的質(zhì)量：mn=1.008665u、1u=1.6606×10-27kg，e=1.6022×10-19C，請(qǐng)同學(xué)們求出該核反應(yīng)所釋放出來(lái)的能量。根據(jù)質(zhì)能方程，釋放出的能量為：平均每個(gè)核子放出的能量約為3.3MeV，而鈾核裂變時(shí)平均每個(gè)核子釋放的能量約為1MeV。總結(jié)：聚變與裂變相比，這是優(yōu)點(diǎn)之一，即輕核聚變產(chǎn)能效率高。常見(jiàn)的聚變反應(yīng)：21H+21H→31He+11H+4MeV、21H+31H→42He+10n+17.6MeV。在這兩個(gè)反應(yīng)中，前一反應(yīng)的材料是氘，后一反應(yīng)的材料是氘和氚，而氚又是前一反應(yīng)的產(chǎn)物，所以氘是實(shí)現(xiàn)這兩個(gè)反應(yīng)的原始材料，而氘是重水的組成部分，在覆蓋地球表面三分之二的海水中是取之不盡的。從這個(gè)意義上講，輕核聚變是能源危機(jī)的終結(jié)者。總結(jié)：聚變與裂變相比，這是優(yōu)點(diǎn)之二，即地球上聚變?nèi)剂系膬?chǔ)量豐富。如1L海水中大約有0.03g氘，如果發(fā)生聚變，放出的能量相當(dāng)于燃燒300L汽油?？偨Y(jié)：聚變與裂變相比，優(yōu)點(diǎn)之三，是輕核聚變反應(yīng)更為安全、清潔。實(shí)現(xiàn)核聚變需要高溫，一旦出現(xiàn)故障，高溫不能維持，反應(yīng)就自動(dòng)終止了。另外，氘和氚聚就反應(yīng)中產(chǎn)生的氦是沒(méi)有放射性的，放射性廢物主要是泄漏的氚以及聚變時(shí)高速中子、質(zhì)子與其他物質(zhì)反應(yīng)而生成的放射性物質(zhì)，比裂就所生成的廢物的數(shù)量少，容易處理。（2）我國(guó)在可控?zé)岷朔磻?yīng)方面的研究和實(shí)驗(yàn)發(fā)展情況。EAST全超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置以探索無(wú)限而清潔的核聚變能源為目標(biāo)，這個(gè)裝置也被通稱(chēng)為“人造太陽(yáng)”，能夠像太陽(yáng)一樣給人類(lèi)提供無(wú)限清潔的能源。目前，由中科院等離子體物理研究所設(shè)計(jì)制造的EAST全超導(dǎo)非圓截面托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置大部件已安裝完畢，進(jìn)入抽真空降溫試驗(yàn)階段。我國(guó)的科學(xué)家就率先建成了世界上第一個(gè)全超導(dǎo)核聚變“人造太陽(yáng)”實(shí)驗(yàn)裝置，模擬太陽(yáng)產(chǎn)生能量。第五章波與粒子第一節(jié)光電效應(yīng)三維教學(xué)目標(biāo)1、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2、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。3、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)備一）引入新課回顧前面的學(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。）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)實(shí)驗(yàn)演示1：（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。上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么？（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①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。②截止頻率νc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νc，當(dāng)入射光頻率ν>νc時(shí)，電子才能逸出金屬表面；當(dāng)入射光頻率ν<νc時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)多大也無(wú)電子逸出金屬表面。③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hν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ν的光是由大量能量為E=hν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①光強(qiáng)大，光子數(shù)多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。②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。③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④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。6、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。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105~108倍，靈敏度高，用在工程、天文、科研、軍事等方面。第二節(jié)康普頓效應(yīng)三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解康普頓效應(yīng)，了解光子的動(dòng)量（2）了解光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性；（3）知道實(shí)物粒子和光子一樣具有波粒二象性；（4）了解光是一種概率波。2、過(guò)程與方法：（1）了解物理真知形成的歷史過(guò)程；（2）了解物理學(xué)研究的基礎(chǔ)是實(shí)驗(yàn)事實(shí)以及實(shí)驗(yàn)對(duì)于物理研究的重要性；（3）知道某一物質(zhì)在不同環(huán)境下所表現(xiàn)的不同規(guī)律特性。3、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)：實(shí)物粒子和光子一樣具有波粒二象性教學(xué)難點(diǎn)：實(shí)物粒子的波動(dòng)性的理解。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（一）引入新課提問(wèn)：前面我們學(xué)習(xí)了有關(guān)光的一些特性和相應(yīng)的事實(shí)表現(xiàn)，那么我們究竟怎樣來(lái)認(rèn)識(shí)光的本質(zhì)和把握其特性呢？（光是一種物質(zhì)，它既具有粒子性，又具有波動(dòng)性。在不同條件下表現(xiàn)出不同特性，分別舉出有關(guān)光的干涉衍射和光電效應(yīng)等實(shí)驗(yàn)事實(shí)）。我們不能片面地認(rèn)識(shí)事物，能舉出本學(xué)科或其他學(xué)科或生活中類(lèi)似的事或物嗎？（二）進(jìn)行新課1、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)：①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)②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?=2.41×10-3nm（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①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。②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①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)。②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。③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①有力地支持了愛(ài)因斯坦“光量子”假設(shè)；②首次在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了“光子具有動(dòng)量”的假設(shè)；③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。2、光的波粒二象性講述光的波粒二象性，進(jìn)行歸納整理。（1）我們所學(xué)的大量事實(shí)說(shuō)明：光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和連續(xù)性是相對(duì)的，是不同條件下的表現(xiàn)，光子的行為服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。（2）光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的概率遵從波動(dòng)規(guī)律，物理學(xué)中把光波叫做概率波。3、光的波動(dòng)性與粒子性是不同條件下的表現(xiàn)：大量光子行為顯示波動(dòng)性；個(gè)別光子行為顯示粒子性；光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越強(qiáng)；光的波長(zhǎng)越短，粒子性越強(qiáng)。光的波動(dòng)性不是光子之間相互作用引起的，是光子本身的一種屬性。例題：已知每秒從太陽(yáng)射到地球上垂直于太陽(yáng)光的每平方米截面上的輻射能為1.4×103J，其中可見(jiàn)光部分約占45%，假設(shè)認(rèn)為可見(jiàn)光的波長(zhǎng)均為0.55μm，太陽(yáng)向各個(gè)方向的輻射是均勻的，日地之間距離為R=1.5×1011m，估算出太陽(yáng)每秒輻射出的可見(jiàn)光的光子數(shù)。（保留兩位有效數(shù)字）第三節(jié)實(shí)物粒子的波粒二象性三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性；（2）知道實(shí)物粒子和光子一樣具有波粒二象性；（3）知道德布羅意波的波長(zhǎng)和粒子動(dòng)量關(guān)系。（4）了解不確定關(guān)系的概念和相關(guān)計(jì)算；2、過(guò)程與方法（1）了解物理真知形成的歷史過(guò)程；（2）了解物理學(xué)研究的基礎(chǔ)是實(shí)驗(yàn)事實(shí)以及實(shí)驗(yàn)對(duì)于物理研究的重要性；（3）知道某一物質(zhì)在不同環(huán)境下所表現(xiàn)的不同規(guī)律特性。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）通過(guò)學(xué)生閱讀和教師介紹講解，使學(xué)生了解科學(xué)真知的得到并非一蹴而就，需要經(jīng)過(guò)一個(gè)較長(zhǎng)的歷史發(fā)展過(guò)程，不斷得到糾正與修正；（2）通過(guò)相關(guān)理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，使學(xué)生逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度；（3）通過(guò)了解電子衍射實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解創(chuàng)造條件來(lái)進(jìn)行有關(guān)物理實(shí)驗(yàn)的方法。教學(xué)重點(diǎn)：實(shí)物粒子和光子一樣具有波粒二象性，德布羅意波長(zhǎng)和粒子動(dòng)量關(guān)系。教學(xué)難點(diǎn)：實(shí)物粒子的波動(dòng)性的理解。教學(xué)方法：學(xué)生閱讀－討論交流－教師講解－歸納總結(jié)。教學(xué)用具：課件：PP演示文稿（科學(xué)家介紹，本節(jié)知識(shí)結(jié)構(gòu)）。多媒體教學(xué)設(shè)備（一）引入新課提問(wèn)：前面我們學(xué)習(xí)了有關(guān)光的一些特性和相應(yīng)的事實(shí)表現(xiàn)，那么我們究竟怎樣來(lái)認(rèn)識(shí)光的本質(zhì)和把握其特性呢？（光是一種物質(zhì)，它既具有粒子性，又具有波動(dòng)性。在不同條件下表現(xiàn)出不同特性，分別舉出有關(guān)光的干涉衍射和光電效應(yīng)等實(shí)驗(yàn)事實(shí)）。我們不能片面地認(rèn)識(shí)事物，能舉出本學(xué)科或其他學(xué)科或生活中類(lèi)似的事或物嗎？（二）進(jìn)行新課1、光的波粒二象性講述光的波粒二象性，進(jìn)行歸納整理。（1）我們所學(xué)的大量事實(shí)說(shuō)明：光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和連續(xù)性是相對(duì)的，是不同條件下的表現(xiàn)，光子的行為服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。（2）光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的概率遵從波動(dòng)規(guī)律，物理學(xué)中把光波叫做概率波。2、光子的能量與頻率以及動(dòng)量與波長(zhǎng)的關(guān)系。＝提問(wèn)：作為物質(zhì)的實(shí)物粒子(如電子、原子、分子等)是否也具有波動(dòng)性呢？3、粒子的波動(dòng)性提問(wèn)：誰(shuí)大膽地將光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子？只是因?yàn)樗竽憜幔浚ǚ▏?guó)科學(xué)家德布羅意考慮到普朗克能量子和愛(ài)因斯坦光子理論的成功，大膽地把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子。）（1）德布羅意波：實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，這種波稱(chēng)之為物質(zhì)波，也叫德布羅意波。（2）物質(zhì)波波長(zhǎng)：＝提問(wèn)：各物理量的意義？（為德布羅意波長(zhǎng)，h為普朗克常量，p為粒子動(dòng)量）閱讀課本有關(guān)內(nèi)容，為什么德布羅意波觀點(diǎn)很難通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證？又是在怎樣的條件下使實(shí)物粒子的波動(dòng)性得到了驗(yàn)證？4、物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證提問(wèn)：粒子波動(dòng)性難以得到驗(yàn)證的原因？（宏觀物體的波長(zhǎng)比微觀粒子的波長(zhǎng)小得多，這在生活中很難找到能發(fā)生衍射的障礙物，所以我們并不認(rèn)為它有波動(dòng)性，作為微觀粒子的電子，其德布羅意波波長(zhǎng)為10－10m數(shù)量級(jí)，找與之相匹配的障礙物也非易事）例題：某電視顯像管中電子的運(yùn)動(dòng)速度是4.0×107m/s；質(zhì)量為10g的一顆子彈的運(yùn)動(dòng)速度是200m/s。分別計(jì)算它們的德布羅意波長(zhǎng)。（根據(jù)公式計(jì)算得1.8×10-11m和3.3×10-34m）電子波動(dòng)性的發(fā)現(xiàn)者——戴維森和小湯姆遜電子波動(dòng)性的發(fā)現(xiàn),使得德布羅意由于提出實(shí)物粒子具有波動(dòng)性這一假設(shè)得以證實(shí)，并因此而獲得1929年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，而戴維森和小湯姆遜由于發(fā)現(xiàn)了電子的波動(dòng)性也同獲1937年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。閱讀有關(guān)物理學(xué)歷史資料，了解物理學(xué)有關(guān)知識(shí)的形成建立和發(fā)展的真是過(guò)程。（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）電子衍射實(shí)驗(yàn)：1927年，兩位美國(guó)物理學(xué)家使電子束投射到鎳的晶體上，得到了電子束的衍射圖案，從而證實(shí)了德布羅意的假設(shè)。除了電子以外，后來(lái)還陸續(xù)證實(shí)了質(zhì)子、中子以及原子、分子的波動(dòng)性。提問(wèn)：衍射現(xiàn)象對(duì)高分辨率的顯微鏡有影響否？如何改進(jìn)？（顯微鏡的分辨本領(lǐng)）5、德布羅意波的統(tǒng)計(jì)解釋1926年，德國(guó)物理學(xué)玻恩（Born，1882--1972）提出了概率波，認(rèn)為個(gè)別微觀粒子在何處出現(xiàn)有一定的偶然性，但是大量粒子在空間何處出現(xiàn)的空間分布卻服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。6、經(jīng)典波動(dòng)與德布羅意波（物質(zhì)波）的區(qū)別經(jīng)典的波動(dòng)（如機(jī)械波、電磁波等）是可以測(cè)出的、實(shí)際存在于空間的一種波動(dòng)。而德布羅意波（物質(zhì)波）是一種概率波。簡(jiǎn)單的說(shuō)，是為了描述微觀粒子的波動(dòng)性而引入的一種方法。7、不確定度關(guān)系（uncertaintyrelatoin）經(jīng)典力學(xué)：運(yùn)動(dòng)物體有完全確定的位置、動(dòng)量、能量等。微觀粒子：位置、動(dòng)量等具有不確定量（概率）。（1）電子衍射中的不確定度如圖所示，一束電子以速度v沿oy軸射向狹縫。電子在中央主極大區(qū)域出現(xiàn)的幾率最大。在經(jīng)典力學(xué)中，粒子（質(zhì)點(diǎn)）的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用位置坐標(biāo)和動(dòng)量來(lái)描述，而且這兩個(gè)量都可以同時(shí)準(zhǔn)確地予以測(cè)定。然而，對(duì)于具有二象性的微觀粒子來(lái)說(shuō)，是否也能用確定的坐標(biāo)和確定的動(dòng)量來(lái)描述呢？下面我們以電子通過(guò)單縫衍射為例來(lái)進(jìn)行討論。設(shè)有一束電子沿oy軸射向屏AB上縫寬為a的狹縫，于是，在照相底片CD上，可以觀察到如下圖所示的衍射圖樣。如果我們?nèi)杂米鴺?biāo)x和動(dòng)量p來(lái)描述這一電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，那么，我們不禁要問(wèn)：一個(gè)電子通過(guò)狹縫的瞬時(shí)，它是從縫上哪一點(diǎn)通過(guò)的呢?也就是說(shuō)，電子通過(guò)狹縫的瞬時(shí)，其坐標(biāo)x為多少?顯然，這一問(wèn)題，我們無(wú)法準(zhǔn)確地回答，因?yàn)榇藭r(shí)該電子究竟在縫上哪一點(diǎn)通過(guò)是無(wú)法確定的，即我們不能準(zhǔn)確地確定該電子通過(guò)狹縫時(shí)的坐標(biāo)。研究表明：對(duì)于第一衍射極小，式中為電子的德布羅意波長(zhǎng)。電子的位置和動(dòng)量分別用x和p來(lái)表示。電子通過(guò)狹縫的瞬間，其位置在x方向上的不確定量為，同一時(shí)刻，由于衍射效應(yīng)，粒子的速度方向有了改變，縫越小，動(dòng)量的分量px變化越大。分析計(jì)算可得：式中h為普朗克常量。這就是著名的不確定性關(guān)系，簡(jiǎn)稱(chēng)不確定關(guān)系。上式表明：①許多相同粒子在相同條件下實(shí)驗(yàn)，粒子在同一時(shí)刻并不處在同一位置。②用單個(gè)粒子重復(fù)，粒子也不在同一位置出現(xiàn)。例題解析：例1：一顆質(zhì)量為10g的子彈，具有200m·s-1的速率，若其動(dòng)量的不確定范圍為動(dòng)量的0.01%(這在宏觀范圍是十分精確的了)，則該子彈位置的不確定量范圍為多大?解：子彈的動(dòng)量動(dòng)量的不確定范圍由不確定關(guān)系式，得子彈位置的不確定范圍我們知道，原子核的數(shù)量級(jí)為10-15m，所以，子彈位置的不確定范圍是微不足道的。可見(jiàn)子彈的動(dòng)量和位置都能精確地確定，不確定關(guān)系對(duì)宏觀物體來(lái)說(shuō)沒(méi)有實(shí)際意義。例2：一電子具有200m/s的速率，動(dòng)量的不確定范圍為動(dòng)量的0.01%(這已經(jīng)足夠精確了)，則該電子的位置不確定范圍有多大?解

:電子的動(dòng)量為：動(dòng)量的不確定范圍由不確定關(guān)系式，得電子位置的不確定范圍我們知道原子大小的數(shù)量級(jí)為10-10m，電子則更小。在這種情況下，電子位置的不確定范圍比原子的大小還要大幾億倍，可見(jiàn)企圖精確地確定電子的位置和動(dòng)量已是沒(méi)有實(shí)際意義。8、微觀粒子和宏觀物體的特性對(duì)比