高考物理最新教案-高中物理教师备课资料：微观世界与量子论 精品

【知识点名称】量子世界 【课标内容对照

(沪科J)《课程标准》的要求

*(沪科J)初步了解经典时空观和相对论时空观，知道相对论对人类认识世界的影响。

*(沪科J)初步了解微观世界中的量子化现象，知道宏观物体和微观粒子的能量变化的特点，体会量子论的建立深化了人类对物质世界的认识。

*(沪科J)通过实例，了解经典力学的发展历程和伟大成就，体会经典力学创立的价值与意义，认识经典力学的实用范围和局限性。

*(沪科J)体会科学研究方法对人们认识自然的重要作用。举例说明物理学的进展对自然科学的促进作用。 【三维目标】

1．（鲁科J）初步了解普朗克?量子假说?的背景，体会经典力学的局限性。知道普朗克?量子假说?的主要内容。

2．（鲁科J）初步了解爱因斯坦?光量子说?的含义，了解光的微粒说与波动说之争，知道光具有波粒二象性。体会辩论和质疑在科学研究中所起的积极作用。 3．（鲁科J）养成敢于发表自己观点，既坚持原则又尊重他人的良好习惯，具有大胆质疑的勇气和创新的精神。 【知识与能力】

（鲁科J）初步了解微观世界中的量子化现象，知道宏观物体和微观粒子的能量变化的特点，体会量子论的建立深化了人类对物质世界的认识。 【过程与方法】

（鲁科J）经历科学家建立相对论和量子论的思维探索过程，认识科学思维的意义，学习科学的思维方法，从中体验成功的乐趣。

（鲁科J）了解物理学的研究方法，认识理想实验、物理模型和数学工具在科学研究中的重要作用，以及物理验证实验在物理学发展过程中的作用。

（鲁科J） 认识到发现问题和提出问题的意义，认识到在科学理论建立过程中猜想和假设的重要性，以及科学争论和自由争鸣对科学发展所起的作用，培养学生的质疑能力和想像能力。

（鲁科J）能尝试运用物理原理和研究方法解决一些相关的实际问题,培养解决实际问题的能力。

【情感态度与价值观】

（鲁科J）领略到自然界的奇妙与和谐，发展学生对科学的好奇心与求知欲。

（鲁科J） 养成敢于发表自己观点，既坚持原则又尊重他人的良好习惯。培养有根据的怀疑精神和批判意识，敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学态度和科学精神以及判断大众传媒等有关信息是否科学的意识。

（鲁科J）了解科学理论的相对性，知道科学理论发展过程的继承与扬弃。 （鲁科J）体会科学、技术与社会之间的互动关系。 【重难点知识】 【内容结构概述】

第2节?量子世界?，从热辐射的规律人手，揭示经典物理学理论与实验结果的严重背

离，阐述普朗克的?量子假说?，初步认识玻尔理论的重要意义，同时让学生认识光的粒子性和波动性。通过实例，初步了解微观世界的量子化现象。 【教学建议】

1．（鲁科J）本节从世纪之交经典物理学无法解释?黑体辐射实验?的?紫外灾难?，引出普朗克的?量子假说?。教师应让学生了解?量子假说?产生的历史背景，体会物理问题的研究往往是从模型的建立和假说入手。教学中学生应通过自主学习和交流讨论的方式，完成对学习过程的体验。

2．（鲁科J）认识科学问题的研究总是经历：提出问题一猜想假设一实践论证一修改理论……最终揭示自然规律的过程。

3．（鲁科J）关于光的波动性、粒子性及量子理论初步等内容的教学，应强调科学真理发现的道路并不平坦，需要一个漫长的过程；学习中应认真体会辩论和质疑在科学研究中所起的积极作用，通过典型的实例让学生充分认识量子理论的发展如何推动现代科学技术的迅猛发展，理解科学对技术发展的促进作用。 4．（鲁科J）教学中要充分利用物理学史知识，围绕核心问题展开师生之间的交流互动。教师要不局限于教材，可以根据学生的实际情况，做到用教材而不是教教材。充分利用多媒体教学手段，提高学生学习的兴趣和学习效率。 【导语引入】

(沪科K)一个人要是对量子物理学不感到震惊，他就根本没有理解它。

——尼尔斯·玻尔

【知识点讲解】

(沪科K)我们周围到处都有光。那么．光是什么？它来自何处？在物理学发展的过程中，对这个问题的探索，不仅导致了相对论的建立，而且导致了量子论(auantum theory)的建立。

(沪科K)德国物理学家普朗克于1900年12月14日在德国物理学公年会上，宣读了题为“关于正常光谱的能量分布定律”的沦文。在论文中．他提出了与经典理论相矛盾的能量量子化假设。

(沪科K)量子概念是一个“伟大的创造性概念”，极小的普朗克常量h?6.62?10?34J?s是其定量的标志。量子论断言：自然界的变化是以不连续的方式发生的，而不是像经典物理牛京预言的那样是连续的。

(沪科K)量子论的实际影响延伸到每—种基于微观世界细节的器件，如品体管、硅片、集成电路，以及全部信息技术，大部分现代化学和生物学、原子物理学、核物理学、核能和核武器技术等等。

1．（鲁科K）“紫外灾难”

（鲁科K）我们都有这样的经验：放在炉火上加热到发红的螺丝刀可以将木柴点燃，说明它有很高的温度。因为物体在温度升高时颜色会发生变化，有经验的炼钢工人，根据钢水的颜色就能比较准确地判定钢水的温度。一般说来，暗红色约500℃，橙黄色约800℃，明亮的白色就有1 000℃以上了(图6-14)。

在高温的物体附近，你会明显地感觉到它所辐射出来的热。物理学研究表明，物体在任何温度下都会发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射出电磁波的现象称为热辐射(图6-15)。

为了研究热辐射的规律，物理学家设想了一个理想模型：一个能完全吸收热辐射而不反射热辐射的物体，称之为黑体 (blackbody)(图6-16)。黑体辐射涉及热、光、

电磁现象，对黑体辐射的研究是19世纪后期的重要课题之一。

人们发现黑体的辐射能力与黑体的辐射波长和温度有关，并得出了黑体的辐射强度与辐射波长?(? m)、温度T(K)之间关系的实验曲线(图6-17)。为了从理论上导出符合实验曲线的公式，许多物理学家根据经典物理的理论做了大量的尝试，但是导出的结果与实验曲线不相符合。其中，维恩公式在短波区与实验较吻合，长波区偏离较大；瑞利一金斯公式在长波区域(即绿、黄、红光区域)与实验较一致，而在短波区域，即接近蓝、紫、紫外光时，与实验不相符，更为严重的是，理论计算表明，随着波长变短，即向紫外区域延伸时，瑞利一金斯公式的计算结果竟导致辐射能量无限大(图6—18)，而实验结果在紫外区域却是趋于零。由于这个与实验不符的结果出现在紫外区，所以人们称其为黑体辐射的“紫外灾难”。这也就是开尔文所说的第二朵乌云。

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