粒子的波动性和量子力学的建立学案--高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册.docx

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1、5粒子的波动性和量子力学的建立核心素养目标物理观念：德布罗意波的波长和粒子动量关系科学思维：量子力学的建立过程科学探究：了解电子衍射实验，了解创造条件来进行有关物理实验的方法科学态度与责任：科学真知的得到并非一蹴而就，需要经过一个较长的历史发展过程，不断得到纠正与修正通过相关理论的实验验证，逐步形成严谨求实的科学态度知识点一、粒子的波动性1德布罗意波：(1)定义：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波后来被称为德布罗意波，也叫作物质波(2)物质波波长、频率的计算公式：_，_.2我们之所以看不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体的动量太大，德布罗意波长太_的缘故3德布罗意

2、假说是光的波粒二象性的推广，即光子和实物粒子都既具有粒子性又具有_，即具有波粒二象性与光子对应的波是_波，与实物粒子对应的波是_知识点二、物质波的实验验证11927年戴维森和汤姆孙分别利用晶体做了_衍射的实验，从而证实了_的波动性2人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的_和_关系同样正确拓展：我们生活中却体会不到物质波的原因平时所见的宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，运动的动量很大，由可知，它们对应的物质波的波长很短，因此，无法观察到它们的波动性如质量为m102kg、速度v500 m/s飞行的子弹，对应的德布罗意波长为：1.3261034 m.知识点三

3、、量子力学的建立119、20世纪之交，人们在_、_、_等许多类问题中，都发现了经典物理学无法解释的现象德国物理家海森堡和玻恩等人对玻尔的氢原子理论进行了推广和改造，使之可以适用于更普遍的情况他们建立的理论被称为_21926年，奥地利物理学家薛定谔提出了物质波满足的方程_使玻尔理论的局限得以消除由于这个理论的关键是物质波，因此被称为_31926年，薛定谔和美国物理学家埃卡特很快又证明，波动力学和矩阵力学在数学上是_的，它们是同一种理论的两种表达方式4随后数年，在以玻恩、海森堡、薛定谔以及英国的狄拉克和奥地利的泡利为代表的众多物理学家的共同努力下，描述微观世界行为的理论被逐步完善并最终完整地建立起

4、来，它被称为_知识点四、量子力学的应用量子力学被应用到众多具体物理系统中，得到了与实验符合得很好的结果，获得了极大的成功1借助量子力学，人们深入认识了原子、原子核、基本粒子等各个_的物质结构2量子力学推动了核物理、粒子物理的发展3量子力学推动了原子、分子物理和_的发展(1)认识了原子的结构，以及原子、分子和电磁场的相互作用的方式(2)发展了激光技术，第一次拥有了纯净可控的光源(3)核磁共振技术的发展4量子力学推动了_的发展(1)弄清了固体有导体、绝缘体和半导体之分(2)低能耗高亮度的半导体发光技术(3)认识超导现象.拓展：量子力学是反映微观世界运动规律的完整理论，它是沿着两条不同道路发展的一条

5、道路源于德布罗意的物质波，并由薛定谔的波动力学最后完成；另一条道路是海森堡等通过对玻尔的对应原理等理论的深入的、批判性的研究而形成的矩阵力学后来证明，波动力学和矩阵力学这两种描述微观世界的理论在数学上是等价的，于是两种理论融合为量子力学至此，现代量子理论巳经基本建立起来，并在以后的几十年中得以迅速完善和发展要点一物质波的理解【例1】下列关于德布罗意波的认识正确的是()A不管静止的还是运动的物体都有一种波和它对应，这就是物质波BX光的衍射证实了物质波的假设是正确的C电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性点睛：一切运动着的物体都具有

6、波动性，宏观物体观察不到其波动性，但并不否定其波动性要注意大量光子、个别光子、宏观物体、微观粒子等相关概念的区别要点二物质波的公式的应用【例2】法国物理学家德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，波长，人们把这种波称为物质波，也叫德布罗意波如果有两个电子的速度分别为v1和v2，且v12v2.则这两个电子对应的德布罗意波的波长关系为()A1:21:2B1:24:1C1:22:1D1:21:4点睛：根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式pmv.根据波长公式求解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h，动量p；微观粒子的动

7、能Ekmv2，动量pmv.【随堂演练】1波粒二象性是微观世界的基本特征，以下说法正确的是()A光电效应和康普顿效应都揭示了光的波动性B热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有粒子性C光的波粒二象性表明一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子 D速度相同的质子和电子相比，电子的波动性更为明显2(多选)下列说法中正确的是()A电子的衍射图样表明电子具有波动性B粒子的运动速率增大，其德布罗意波的波长也增大C奥地利物理学家薛定谔提出了物质波满足的方程薛定谔方程，使玻尔理论的局限得以消除D在以玻恩、海森堡、薛定谔以及英国的狄拉克和奥地利的泡利为代表的众多物理学家的共同努力下，描述微观世界行为的理论被逐

8、步完善并最终完整地建立起来，它被称为量子力学3一个质量为m、电荷量为q的带电粒子，由静止开始经加速电场加速后(加速电压为U)，该粒子的德布罗意波长为()A. B.C. D.4(多选)关于物质波，下列认识正确的是()A只要是运动着的物体，不论是宏观物体，还是微观粒子，都有相应的波动性，这就是物质波B只有运动着的微观粒子才有物质波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的物质波C由于宏观物体的德布罗意波长太小，所以难以观察到它们的波动性D电子束照射到金属晶体上得到了电子束的衍射图样，从而证实了德布罗意的假设是正确的5某电视显像管中电子的运动速度是4.0107 m/s；质量为10 g的一颗子弹的

9、运动速度是200 m/s.(1)分别计算电子和子弹的德布罗意波长(2)试根据计算结果分析它们表现的波粒二象性(电子的质量为me9.11031 kg，普朗克常量为h6.631034 Js)5粒子的波动性和量子力学的建立基础导学研读教材一、1.(2)2小3波动性电磁物质波二、1.电子束电子2三、1.黑体辐射光电效应氢原子光谱矩阵力学2薛定谔方程波动力学3等价4量子力学四、1.微观层次3光学4固体物理课堂互动合作探究要点一【例1】【解析】A错：只有运动的物体才具有波动性B错：X光是波长很短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在C对：电子是实物粒子，其衍射证实了物质波的存在D错：宏观物体由于动

10、量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但宏观物体仍具有波动性【答案】C要点二【例2】【解析】两个电子的速度之比v1：v22：1根据动量公式pmv得两个电子的动量之比p1：p2mv1：mv22：1根据德布罗意波长公式可知两个电子的德布罗意波的波长之比为1：21：2所以选项A正确【答案】A随堂演练1解析：光电效应和康普顿效应都揭示了光的粒子性，故A错误；热中子束射到晶体上产生的衍射图样说明中子具有波动性，衍射是波的特征，故B错误；光都具有波粒二象性，光同时具有波和粒子的特性，并非有的光是波，有的光是粒子，故C错误；质子和电子都有波动性，由，可知，相同速度的电子和质子，由于质子的质

11、量较大，所以其物质波波长较短，所以电子的波动性更为明显故D正确答案：D2解析：衍射是波特有的性质，因此电子的衍射图样表明电子具有波动性，故A正确；运动的速度越大则其动量越大，由可知其对应的德布罗意波的波长越小，故B错误；C、D说法均正确故选A、C、D.答案：ACD3解析：设加速后的速度为v，根据动能定理可得：qUmv2所以v，由德布罗意波长公式可得：所以选项C正确故选C.答案：C4解析：由物质波的定义可知，只要物体运动就会有波动性，其波长，B错误，A正确；宏观物体的德布罗意波长太小，难以观测，C正确；电子束照射在金属晶体上得到电子束的衍射图样，说明了德布罗意的假设是正确的，D正确故选A、C、D.答案：ACD5解析：(1)根据德布罗意波的波长的公式则电子的德布罗意波的波长为1m1.81011m子弹的德布罗意波的波长为2m3.31034m(2)电子的德布罗意波的波长比可见光短得多，故波动性不太明显，子弹的德布罗意波的波长更短，故子弹的波动性非常小，所以它们的波动性不明显，主要表现为粒子性答案：(1)1.81011 m 3.31034 m(2)电子的德布罗意波的波长比可见光短得多，故波动性不太明显，子弹的德布罗意波的波长更短，故子弹的波动性非常小，所以它们的波动性不明显，主要表现为粒子性8学科网（北京）股份有限公司