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1、-光的波粒二象性高三物理实物粒子的波粒二象性教案34 第三节实物粒子的波粒二象性三维教学目标1、学问与技能（1）了解光既具有波动性，又具有粒子性；（2）知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性；（3）知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。（4）了解不确定关系的概念和相关计算；2、过程与方法（1）了解物理真知形成的历史过程；（2）了解物理学探讨的基础是试验事实以及试验对于物理探讨的重要性；（3）知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。3、情感、看法与价值观（1）通过学生阅读和老师介绍讲解，使学生了解科学真知的得到并非一蹴而就，须要经过一个较长的历史发展过程，不断得到订正与修正；（2）通过相关理论

2、的试验验证，使学生逐步形成严谨求实的科学看法；（3）通过了解电子衍射试验，使学生了解创建条件来进行有关物理试验的方法。教学重点：实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系。教学难点：实物粒子的波动性的理解。教学方法：学生阅读探讨沟通老师讲解归纳总结。教学用具：课件：PP演示文稿（科学家介绍，本节学问结构）。多媒体教学设备（一）引入新课提问：前面我们学习了有关光的一些特性和相应的事实表现，那么我们原委怎样来相识光的本质和把握其特性呢？（光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动性。在不同条件下表现出不同特性，分别举出有关光的干涉衍射和光电效应等试验事实）。我们不能片面地相识事物，

3、能举出本学科或其他学科或生活中类似的事或物吗？（二）进行新课1、光的波粒二象性讲解并描述光的波粒二象性，进行归纳整理。（1）我们所学的大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为听从统计规律。（2）光子在空间各点出现的概率遵从波动规律，物理学中把光波叫做概率波。2、光子的能量与频率以及动量与波长的关系。提问：作为物质的实物粒子(如电子、原子、分子等)是否也具有波动性呢？3、粒子的波动性提问：谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子？只是因为他大胆吗？（法国科学家德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的胜利，大胆地把

4、光的波粒二象性推广到实物粒子。）（1）德布罗意波：实物粒子也具有波动性，这种波称之为物质波，也叫德布罗意波。（2）物质波波长：提问：各物理量的意义？（为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒子动量）阅读课本有关内容，为什么德布罗意波观点很难通过试验验证？又是在怎样的条件下使实物粒子的波动性得到了验证？4、物质波的试验验证提问：粒子波动性难以得到验证的缘由？（宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性，作为微观粒子的电子，其德布罗意波波长为1010m数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事）例题：某电视显像管中电子的运动速度是4.0107m/

5、s；质量为10g的一颗子弹的运动速度是200m/s。分别计算它们的德布罗意波长。（依据公式计算得1.810-11m和3.310-34m）电子波动性的发觉者戴维森和小汤姆逊电子波动性的发觉,使得德布罗意由于提出实物粒子具有波动性这一假设得以证明，并因此而获得1929年诺贝尔物理学奖，而戴维森和小汤姆逊由于发觉了电子的波动性也同获1937年诺贝尔物理学奖。阅读有关物理学历史资料，了解物理学有关学问的形成建立和发展的真是过程。（应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增加了劝服力，同时也能对学生进行发放教化，有利于培育学生的科学看法和科学精神，激发学生的探究精神）电子衍射试验：1927年，两位美国物理

6、学家使电子束投射到镍的晶体上，得到了电子束的衍射图案，从而证明了德布罗意的假设。除了电子以外，后来还接连证明了质子、中子以及原子、分子的波动性。提问：衍射现象对高辨别率的显微镜有影响否？如何改进？（显微镜的辨别本事）5、德布罗意波的统计说明1926年，德国物理学玻恩（Born，1882-1972）提出了概率波，认为个别微观粒子在何处出现有肯定的偶然性，但是大量粒子在空间何处出现的空间分布却听从肯定的统计规律。6、经典波动与德布罗意波（物质波）的区分经典的波动（如机械波、电磁波等）是可以测出的、实际存在于空间的一种波动。而德布罗意波（物质波）是一种概率波。简洁的说，是为了描述微观粒子的波动性而引

7、入的一种方法。7、不确定度关系（uncertaintyrelatoin）经典力学：运动物体有完全确定的位置、动量、能量等。微观粒子：位置、动量等具有不确定量（概率）。（1）电子衍射中的不确定度如图所示，一束电子以速度v沿oy轴射向狭缝。电子在中心主极大区域出现的几率最大。在经典力学中，粒子（质点）的运动状态用位置坐标和动量来描述，而且这两个量都可以同时精确地予以测定。然而，对于具有二象性的微观粒子来说，是否也能用确定的坐标和确定的动量来描述呢？ 下面我们以电子通过单缝衍射为例来进行探讨。设有一束电子沿oy轴射向屏AB上缝宽为a的狭缝，于是，在照相底片CD上，可以视察到如下图所示的衍射图样。假如

8、我们仍用坐标x和动量p来描述这一电子的运动状态，那么，我们不禁要问：一个电子通过狭缝的瞬时，它是从缝上哪一点通过的呢?也就是说，电子通过狭缝的瞬时，其坐标x为多少?明显，这一问题，我们无法精确地回答，因为此时该电子原委在缝上哪一点通过是无法确定的，即我们不能精确地确定该电子通过狭缝时的坐标。探讨表明：对于第一衍射微小，式中为电子的德布罗意波长。电子的位置和动量分别用x和p来表示。电子通过狭缝的瞬间，其位置在x方向上的不确定量为，同一时刻，由于衍射效应，粒子的速度方向有了变更，缝越小，动量的重量px改变越大。分析计算可得：式中h为普朗克常量。这就是闻名的不确定性关系，简称不确定关系。上式表明：很

9、多相同粒子在相同条件下试验，粒子在同一时刻并不处在同一位置。用单个粒子重复，粒子也不在同一位置出现。 例题解析：例1：一颗质量为10g的子弹，具有200ms-1的速率，若其动量的不确定范围为动量的0.01%(这在宏观范围是非常精确的了)，则该子弹位置的不确定量范围为多大?解：子弹的动量动量的不确定范围由不确定关系式，得子弹位置的不确定范围我们知道，原子核的数量级为10-15m，所以，子弹位置的不确定范围是微乎其微的。可见子弹的动量和位置都能精确地确定，不确定关系对宏观物体来说没有实际意义。例2：一电子具有200m/s的速率，动量的不确定范围为动量的0.01%(这已经足够精确了)，则该电子的位置

10、不确定范围有多大?解:电子的动量为：动量的不确定范围由不确定关系式，得电子位置的不确定范围我们知道原子大小的数量级为10-10m，电子则更小。在这种状况下，电子位置的不确定范围比原子的大小还要大几亿倍，可见企图精确地确定电子的位置和动量已是没有实际意义。8、微观粒子和宏观物体的特性对比 宏观物体微观粒子具有确定的坐标和动量，可用牛顿力学描述。没有确定的坐标和动量，需用量子力学描述。有连续可测的运动轨道，可追踪各个物体的运动轨迹。有概率分布特性，不行能辨别出各个粒子的轨迹。体系能量可以为随意的、连续改变的数值。能量量子化。不确定度关系无实际意义遵循不确定度关系9、不确定关系的物理意义和微观本质（

11、1）物理意义：微观粒子不行能同时具有确定的位置和动量。粒子位置的不确定量越小，动量的不确定量就越大，反之亦然。（2）微观本质：是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必定结果。不确定关系式表明：微观粒子的坐标测得愈精确()，动量就愈不精确()；微观粒子的动量测得愈精确()，坐标就愈不精确()。但这里要留意，不确定关系不是说微观粒子的坐标测不准；也不是说微观粒子的动量测不准；更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准；而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准。为什么微观粒子的坐标和动量不能同时测准？这是因为微观粒子的坐标和动量原来就不同时具有确定量。这本质上是微观粒子具有波粒二象性的必定反映。

12、由以上探讨可知，不确定关系是自然界的一条客观规律，不是测量技术和主观实力的问题。不确定关系供应了一个判据：当不确定关系施加的限制可以忽视时，则可以用经典理论来探讨粒子的运动。当不确定关系施加的限制不行以忽视时，那只能用量子力学理论来处理问题。 高考物理第一轮波粒二象性导学案复习 20xx届高三物理一轮复习导学案十七、波粒二象性 【课题】波粒二象性【目标】1、理解光电效应现象，驾驭光电效应规律2、了解黑体、黑体辐射、光的波粒二象性和德布罗意波【导入】一、黑体与黑体辐射1热辐射：四周的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与温度有关。2黑体：能完全汲取入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体称为肯定

13、黑体。简称黑体。3黑体辐射的试验规律：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。随着温度的上升，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。4.能量子：普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量（称为能量子）的整数倍，即：,1,2,3,.n.n为正整数，这个不行再分的最小能量值称为能量子。能量子的表达式：=h（其中普朗克常量h=6.62610-34JS）二、光电效应：1内容：在光（包括不行见光）的照耀下从物体表面放射出电子（光电子）的现象叫光电效应，光电子是物体表面的电子汲取光子能量产生的。2光电效应的规律：（1）任何一种金属材料都有

14、一个极限频率，入射光的频率必需大于这个极限频率，才能产生光电效应；低于这个频率的光不能产生光电效应。（2）光电子最大初动能与入射光的强度无关；只随着入射光的频率的增大而增大。（3）入射光照耀到金属上时，光电子的放射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s。（4）当入射光的频率大于极限频率时，光电流的强度与入射光的强度成正比。3光子说：爱因斯坦提出，在空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子的能量与其频率成正比，即Eh.4光子说对光电效应的说明（见课本P31-34）5爱因斯坦光电方程：Ek=h一w；其中为入射光子的频率，W为逸出功，Ek表示光电子所具有的最大初动能三、光的波粒二

15、象性光的干涉，衍射等现象充分表明光是波，而光电效应现象和康普顿效应又无可辩驳地证明白光是粒子。事实上，光具有波动和粒子二重特性。俗称光的波粒二象性。光在传播时更多地表现为波动特性，在与物质微粒发生作用时更多地表现为粒子特征；波长越长的光波动性越显著，频率越高的光粒子性越显著；大量光子的整体行为表现为波动性，少量光子的个别行为表现为粒子性。光是一种概率波，一切微观粒子都有波粒二象性四、概率波、物质波：法国物理学家德布罗意提出：任何一个运动物体，都有一种波和它对应，波长为，这种波叫做物质波。P=h/，其中p是运动物体的动量，h是普朗克恒量。 【导研】例1（2022年江苏卷8、）2022年度诺贝尔物

16、理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发觉了宇宙微波背景辐射的黑体谱形态及其温度在不同方向上的微小改变。他们的精彩工作被誉为是宇宙学探讨进入精密科学时代的起点，下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是（）A、微波是指波长在10-3m到10m之间的电磁波、微波和声波一样都只能在介质中传播、黑体的热辐射事实上是电磁辐射、普朗克在探讨黑体的热辐射问题中提出了能量子假说 例2某金属在一束黄光照耀下，恰好有电子逸出，在下述状况中，正确的是（）A增大光强度而不变更光的频率，光电子最大初动能不变B用一束强度更大的红光代替黄光，仍可发生光电效应C用强度相同的紫光代替黄光，单位时间内逸出的电子数削减D当

17、入射光频率增为原来的两倍时，光电子的最大初动能也增为原来的两倍 例3如图所示是用光照耀某种金属时逸出的光电子的最大初动能随入射光频率的改变图线，由图可知（）A该金属的极限频率为4.271014zB该金属的极限频率为5.51014zC该图线的斜率表示普朗克常量D该金属的逸出功为0.5eV 例4（20xx天津8）用同一光管探讨a、b两种单色光产生的光电效应，得到光电流I与光电管两极间所加电压U的关系如图。则这两种光（）A照耀该光电管时a光使其逸出的光电子最大初动能大B.从同种玻璃射入空气发生全反射时，a光的临界角大C.通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距大D.通过同一玻璃三棱镜时，a光的偏

18、折程度大 例5现用电子显微镜观测线度为d的某生物大分子的结构。为满意测量要求，将显微镜工作时电子的德布罗意波长设定为d/n，其中。已知普朗克常量h、电子质量m和电子电荷量e，电子的初速度不计，则显微镜工作时电子的加速电压应为（）ABCD【导练】1、（2022年上海市高三物理质量抽查卷）热辐射是指全部物体在肯定的温度下都要向外辐射电磁波的现象。辐射强度指垂直于电磁波方向的单位面积在单位时间内所接收到的辐射能量。在探讨同一物体于不同温度下向外辐射的电磁波的波长与其辐射强度的关系时，得到如图所示的图线：图中横轴表示电磁波的波长，纵轴M表示物体在不同温度下辐射电磁的强度，则由M图线可知，同一物体在不同

19、温度下，将（）A向外辐射相同波长的电磁波的辐射强度相同。B向外辐射的电磁波的波长范围是相同的。C向外辐射的最大辐射强度随温度上升而减小。D向外辐射的最大辐射强度电磁波的波长向短波方向偏移。 2、关于黑体和黑体辐射，下列说法正确的是（）A普朗克依据能量子假说的观点得出黑体辐射的强度按波长分布的公式，且公式与试验特别吻合，揭示了微观世界量子化的观点。B试验表明，对于一般材料的物体，辐射电磁波的状况除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关。C虽然我们用肉眼看不见黑暗中的人，但此人也向外发出热辐射，我们可用红外摄像拍摄到此人D黑体辐射的试验规律中

20、，维恩公式在短波区与试验特别接近。 3、下列四个试验示意图中，能揭示光的粒子性的是() 4、下列说法正确的是（）A电子的衍射现象说明粒子的波动性，电子流通过狭缝是电子间相互作用产生的。B用质子流工作的显微镜比用相同速度的电子流工作的显微镜辨别率高C光电效应深化地揭示了光的粒子性的一面。光电效应表明光子具有能量。D物质波既是一种电磁波，又是一种概率波，在微观物理学中可以用“轨迹”来描述粒子的运动 5、在验证光的波粒二象性的试验中，下列说法正确的是（）A使光子一个一个地通过单缝，假如时间足够长，底片上会出现衍射图样B单缝宽度越小，可以更精确地确定粒子的位置，但是粒子的动量的不确定量更大C光子通过单

21、缝的运动路途像水波一样起伏D单个光子通过单缝后打在底片的状况呈现出随机性，大量光子通过单缝后打在底片上的状况呈现出规律性 6（20xx江苏物理12C）(1)探讨光电效应电路如图所示，用频率相同、强度不同的光分别照耀密封真空管的钠极板（阴极K），钠极板放射出的光电子被阳极A汲取，在电路中形成光电流。下列光电流I与AK之间的电压的关系图象中，正确的是（） （2）钠金属中的电子汲取光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子。光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小_(选填“增大、“减小”或“不变”)，缘由是_。 （3）已知氢原子处在第一、其次激发态的能级分别为-3.4eV和-1.51eV，金属钠的截

22、止频率为Hz,普朗克常量h=Js.请通过计算推断，氢原子从其次激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照耀金属钠板，能否发生光电效应。 高三物理教案：物粒子的波粒二象性教学设计 实物粒子的波粒二象性 三维教学目标 1、学问与技能 (1)了解光既具有波动性，又具有粒子性; (2)知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性; (3)知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。 (4)了解不确定关系的概念和相关计算; 2、过程与方法 (1)了解物理真知形成的历史过程; (2)了解物理学探讨的基础是试验事实以及试验对于物理探讨的重要性; (3)知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。 3、情感、看法与价值观 (1

23、)通过学生阅读和老师介绍讲解，使学生了解科学真知的得到并非一蹴而就，须要经过一个较长的历史发展过程，不断得到订正与修正; (2)通过相关理论的试验验证，使学生逐步形成严谨求实的科学看法; (3)通过了解电子衍射试验，使学生了解创建条件来进行有关物理试验的方法。 教学重点：实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系。 教学难点：实物粒子的波动性的理解。 教学方法：学生阅读-探讨沟通-老师讲解-归纳总结。 教学用具：课件：PP演示文稿(科学家介绍，本节学问结构)。多媒体教学设备 (一)引入新课 提问：前面我们学习了有关光的一些特性和相应的事实表现，那么我们原委怎样来相识光的本质和

24、把握其特性呢?(光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动性。在不同条件下表现出不同特性，分别举出有关光的干涉衍射和光电效应等试验事实)。 我们不能片面地相识事物，能举出本学科或其他学科或生活中类似的事或物吗? (二)进行新课 1、光的波粒二象性 讲解并描述光的波粒二象性，进行归纳整理。 (1)我们所学的大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为听从统计规律。 (2)光子在空间各点出现的概率遵从波动规律，物理学中把光波叫做概率波。 2、光子的能量与频率以及动量与波长的关系。 = 提问：作为物质的实物粒子(如电子、原子、

25、分子等)是否也具有波动性呢? 3、粒子的波动性 提问：谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子?只是因为他大胆吗?(法国科学家德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的胜利，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子。) (1)德布罗意波：实物粒子也具有波动性，这种波称之为物质波，也叫德布罗意波。 (2)物质波波长： = 提问：各物理量的意义?( 为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒子动量) 阅读课本有关内容，为什么德布罗意波观点很难通过试验验证?又是在怎样的条件下使实物粒子的波动性得到了验证? 4、物质波的试验验证 提问：粒子波动性难以得到验证的缘由?(宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这

26、在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性，作为微观粒子的电子，其德布罗意波波长为10-10m数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事) 例题：某电视显像管中电子的运动速度是4.0107m/s;质量为10g的一颗子弹的运动速度是200m/s。分别计算它们的德布罗意波长。(依据公式 计算得1.810-11m和3.310-34m) 电子波动性的发觉者戴维森和小汤姆逊 电子波动性的发觉,使得德布罗意由于提出实物粒子具有波动性这一假设得以证明，并因此而获得1929年诺贝尔物理学奖，而戴维森和小汤姆逊由于发觉了电子的波动性也同获1937年诺贝尔物理学奖。 阅读有关物理学历史资料，了解物理

27、学有关学问的形成建立和发展的真是过程。(应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增加了劝服力，同时也能对学生进行发放教化，有利于培育学生的科学看法和科学精神，激发学生的探究精神) 电子衍射试验：1927年，两位美国物理学家使电子束投射到镍的晶体上，得到了电子束的衍射图案，从而证明了德布罗意的假设。除了电子以外，后来还接连证明了质子、中子以及原子、分子的波动性。 提问：衍射现象对高辨别率的显微镜有影响否?如何改进?(显微镜的辨别本事) 5、德布罗意波的统计说明 1926年，德国物理学玻恩 (Born ， 1882-1972) 提出了概率波，认为个别微观粒子在何处出现有肯定的偶然性，但是大量粒子在空

28、间何处出现的空间分布却听从肯定的统计规律。 6、经典波动与德布罗意波(物质波)的区分 经典的波动(如机械波、电磁波等)是可以测出的、实际存在于空间的一种波动。而德布罗意波(物质波)是一种概率波。简洁的说，是为了描述微观粒子的波动性而引入的一种方法。 7、不确定度关系(uncertainty relatoin) 经典力学：运动物体有完全确定的位置、动量、能量等。微观粒子：位置、动量等具有不确定量(概率)。 (1)电子衍射中的不确定度 如图所示，一束电子以速度 v 沿 oy 轴射向狭缝。电子在中心主极大区域出现的几率最大。在经典力学中，粒子(质点)的运动状态用位置坐标和动量来描述，而且这两个量都可

29、以同时精确地予以测定。然而，对于具有二象性的微观粒子来说，是否也能用确定的坐标和确定的动量来描述呢? 下面我们以电子通过单缝衍射为例来进行探讨。 设有一束电子沿oy轴射向屏AB上缝宽为a的狭缝，于是，在照相底片CD上，可以视察到如下图所示的衍射图样。假如我们仍用坐标x和动量p来描述这一电子的运动状态，那么，我们不禁要问：一个电子通过狭缝的瞬时，它是从缝上哪一点通过的呢?也就是说，电子通过狭缝的瞬时，其坐标x为多少?明显，这一问题，我们无法精确地回答，因为此时该电子原委在缝上哪一点通过是无法确定的，即我们不能精确地确定该电子通过狭缝时的坐标。 探讨表明： 对于第一衍射微小， 式中 为电子的德布罗

30、意波长。电子的位置和动量分别用x和p来表示。电子通过狭缝的瞬间，其位置在 x 方向上的不确定量为 ，同一时刻，由于衍射效应，粒子的速度方向有了变更，缝越小，动量的重量 px改变越大。 分析计算可得： 式中h为普朗克常量。这就是闻名的不确定性关系，简称不确定关系。 上式表明： 很多相同粒子在相同条件下试验，粒子在同一时刻并不处在同一位置。 用单个粒子重复，粒子也不在同一位置出现。 例题解析： 例1：一颗质量为10g 的子弹，具有200m?s-1的速率，若其动量的不确定范围为动量的0. 01%(这在宏观范围是非常精确的了)，则该子弹位置的不确定量范围为多大? 解：子弹的动量 动量的不确定范围 由不

31、确定关系式 ，得子弹位置的不确定范围 我们知道，原子核的数量级为10-15m，所以，子弹位置的不确定范围是微乎其微的。可见子弹的动量和位置都能精确地确定，不确定关系对宏观物体来说没有实际意义。 例2：一电子具有200 m/s的速率，动量的不确定范围为动量的0.01%(这已经足够精确了)，则该电子的位置不确定范围有多大? 解 : 电子的动量为： 动量的不确定范围 由不确定关系式，得电子位置的不确定范围 我们知道原子大小的数量级为10-10m，电子则更小。在这种状况下，电子位置的不确定范围比原子的大小还要大几亿倍，可见企图精确地确定电子的位置和动量已是没有实际意义。 8、微观粒子和宏观物体的特性对

32、比 宏观物体 微观粒子 具有确定的坐标和动量，可用牛顿力学描述。 没有确定的坐标和动量，需用量子力学描述。 有连续可测的运动轨道，可追踪各个物体的运动轨迹。 有概率分布特性，不行能辨别出各个粒子的轨迹。 体系能量可以为随意的、连续改变的数值。 能量量子化 。 不确定度关系无实际意义 遵循不确定度关系 9、不确定关系的物理意义和微观本质 (1)物理意义： 微观粒子不行能同时具有确定的位置和动量。粒子位置的不确定量 越小，动量的不确定量 就越大，反之亦然。 (2) 微观本质：是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必定结果。 不确定关系式表明： 微观粒子的坐标测得愈精确( ) ，动量就愈

33、不精确( ) ;微观粒子的动量测得愈精确( ) ，坐标就愈不精确( ) 。但这里要留意，不确定关系不是说微观粒子的坐标测不准;也不是说微观粒子的动量测不准;更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准;而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准。 为什么微观粒子的坐标和动量不能同时测准?这是因为微观粒子的坐标和动量原来就不同时具有确定量。这本质上是微观粒子具有波粒二象性的必定反映。由以上探讨可知，不确定关系是自然界的一条客观规律，不是测量技术和主观实力的问题。 不确定关系供应了一个判据：当不确定关系施加的限制可以忽视时，则可以用经典理论来探讨粒子的运动。当不确定关系施加的限制不行以忽视时，那只能用量子力学

34、理论来处理问题。 第3节实物粒子的波粒二象性第4节“基本粒子”与恒星演化第3节实物粒子的波粒二象性第4节“基本粒子”与恒星演化学习目标学问脉络1.知道实物粒子具有波动性，会计算物质波的波长，知道电子云，初步了解不确定性关系(重点、难点)2.初步了解粒子物理学的基础学问(重点)3.初步了解恒星的演化(重点)4.了解人类相识世界的发展性，体会人类对世界的探究是不断深化的.德布罗意假设及其试验探究先填空1德布罗意波德布罗意提出实物粒子也具有波动性称这种波为物质波或德布罗意波2物质波的波长、频率与粒子能量、动量的关系(1)粒子能量E与相应波的频率之间的关系为Eh.(2)动量p与相应波长之间的关系为ph

35、.3物质波的试验验证(1)1927年，戴维孙和革末通过试验首次发觉了电子的衍射现象(2)1927年，汤姆孙用试验证明，电子在穿过金属片后像X射线一样产生衍射现象，也证明了电子的波动性(3)1960年，约恩孙干脆做了电子双缝干涉试验，从屏上摄得了类似杨氏双缝干涉图样的照片再推断1电子不但具有粒子性也具有波动性()2物质波的波长由粒子的大小确定()3物质波的波长和粒子运动的动量有关()后思索运动着的宏观物体具有波动性，为什么我们很难视察到宏观物体的波动性？【提示】由ph得，hp，宏观物体的动量比微观粒子的动量大得多，运动着的宏观物体的波长都很短，而波长越长波动性越明显，所以我们很难视察到宏观物体的

36、波动性核心点击1任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以视察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的原因2粒子在空间各处出现的几率受统计规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波3德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了全部的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波1(多选)以下说法正确的是()A宏观粒子也具有波动性B抖动细绳一端，绳上的波就是物质波C物质波也是一种概率波D物质波就是光波【解析】任何物体都具有波动性，故A正确对宏观物体而言，其波动性难以观测，我们所看到的绳波是机

37、械波，不是物质波，故B错误物质波与光波一样，也是一种概率波，即粒子在各点出现的概率遵循波动规律，但物质波不是光波，故C正确，D错误【答案】AC2假如一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的_也相等【解析】由hp可知，假如一个电子和一个中子的德布罗意波长相等，则它们的动量p相等【答案】动量3质量为10g、速度为300m/s在空中飞行的子弹，其德布罗意波长是多少？为什么我们无法视察出其波动性？【解析】子弹在空中飞行时的动量pmv10103300kgm/s3kgm/s子弹的德布罗意波长为hp6.6310343m2.211034m由于子弹的德布罗意波长极短，故无法视察到其波动性【答案】2.21

38、1034m由于子弹的德布罗意波长极短，无法视察到其波动性有关德布罗意波计算的一般方法(1)计算物体的速度，再计算其动量假如知道物体动能也可以干脆用p2mEk计算其动量(2)依据hp计算德布罗意波长(3)须要留意的是：德布罗意波长一般都很短，比一般的光波波长还要短，可以依据结果的数量级大致推断结果是否合理(4)宏观物体的波长小到可以忽视，其波动性很不明显不确定性关系及电子云先填空1在微观世界中，粒子的位置和动量存在不确定性，不能同时测量2不确定性关系：xph4.式中，x为位置的不确定范围，p为动量的不确定范围，h为普朗克常量3此式表明，不能同时精确测定一个微观粒子的位置和动量4电子云(1)定义在

39、原子核四周用点的疏密表示的电子出现的概率分布(2)电子的分布某一空间范围内电子出现概率大的地方点密，电子出现概率小的地方点疏电子云反映了原子核外电子位置的可能性再推断1无论宏观世界还是微观世界，粒子的位置都是确定的()2我们可以依据电子的运动轨迹推断电子的出现位置()3微观世界中不行以同时测量粒子的动量和位置()后思索在微观物理学中，我们不行能同时精确地知道某个粒子的位置和动量，那么粒子出现的位置是否就是无规律可循的？【提示】粒子出现的位置还是有规律可循的，那就是统计规律，比如干涉、衍射的亮斑位置就是粒子出现概率大的位置核心点击1粒子位置的不确定性：单缝衍射现象中，入射的粒子有确定的动量，但它

40、们可以处于挡板左侧的任何位置，也就是说，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的2粒子动量的不确定性(1)微观粒子具有波动性，会发生衍射大部分粒子到达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子跑到投影位置以外这些粒子具有与其原来运动方向垂直的动量(2)由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的，所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性，不确定量的大小可以由中心亮条纹的宽度来衡量3位置和动量的不确定性关系：xph4由xph4可以知道，在微观领域，要精确地确定粒子的位置，动量的不确定性就更大；反之，要精确地确定粒子的动量，那么位置的不确定性就更大4微观粒子的运动没有特定的轨道：由不确定关系xph

41、4可知，微观粒子的位置和动量是不能同时被确定的，这也就确定了不能用“轨迹”的观点来描述粒子的运动5经典物理和微观物理的区分(1)在经典物理学中，可以同时用位置和动量精确地描述质点的运动，假如知道质点的加速度，还可以预言质点在以后随意时刻的位置和动量，从而描绘它的运动轨迹(2)在微观物理学中，不行能同时精确地知道粒子的位置和动量因而也就不行能用“轨迹”来描述粒子的运动但是，我们可以精确地知道大量粒子运动时的统计规律4(多选)关于不确定性关系xph4有以下几种理解，正确的是()【导学号：64772067】A微观粒子的动量不行确定B微观粒子的位置不行确定C微观粒子的动量和位置不行同时确定D不确定性关

42、系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于宏观物体【解析】由xph4可知，当粒子的位置不确定性小时，粒子动量的不确定性大；反之，当粒子的位置不确定性大时，粒子动量的不确定性小故不能同时测量粒子的位置和动量，故A、B错，C对不确定性关系是自然界中的普遍规律，对微观粒子的影响显著，对宏观物体的影响可忽视，故D正确【答案】CD5已知h45.31035Js，试求下列状况中速度测定的不确定量(1)一个球的质量m1.0kg，测定其位置的不确定量为106m.(2)电子的质量m9.01031kg，测定其位置的不确定量为1010m(即在原子的数量级)【解析】(1)m1.0kg，x1106m，由xph4，pmv知

43、v1h41xm5.310351061.0m/s5.31029m/s.(2)me9.01031kg，x21010mv2h4x2me5.3103510109.01031m/s5.89105m/s.【答案】(1)5.31029m/s(2)5.89105m/s对不确定性关系的三点提示(1)在宏观世界中物体的质量与微观世界中粒子的质量相比较，相差许多倍(2)依据计算的数据可以看出，宏观世界中的物体的质量较大，位置和速度的不确定量较小，可同时较精确地测出物体的位置和动量(3)在微观世界中粒子的质量较小，不能同时精确地测出粒子的位置和动量，不能精确把握粒子的运动状态“基本粒子”与恒星的演化先填空1对粒子的相

44、识过程(1)“基本粒子”：电子、质子和中子曾认为它们是组成物质的基本粒子，后来又相识到“基本粒子”的困难内部结构(2)新粒子：1932年发觉了正电子，1937年发觉了子，1947年发觉k介子和介子及以后发觉的超子等2粒子的分类：已发觉的粒子分为媒介子、轻子和强子三类3影响“粒子”的相互作用力引力、电磁力、强相互作用、弱相互作用4夸克模型(1)夸克：强子是由夸克构成的(2)分类：上夸克、下夸克、粲夸克、奇异夸克、顶夸克、底夸克；它们所带的电荷是电子或质子所带电荷的2/3或1/3.5恒星的演化(1)恒星的形成：大爆炸后，在万有引力作用下形成星云团，进一步凝合起先发光形成恒星(2)恒星的归宿：聚变反

45、应层级递进地在恒星内发生，直到各种热核反应不再发生，恒星的中心密度达到极大，在强大的引力下形成白矮星、中子星或黑洞(3)恒星的演化过程：原恒星主序星(现在太阳正处于此阶段)红巨星或超新星白矮星、中子星或黑洞再推断1强子是参加强相互作用的粒子()2目前发觉的轻子有8种()3宇宙将始终会膨胀下去()后思索星云是怎样形成恒星的？恒星形成时是怎样发光的？恒星在哪个阶段停留时间最长？【提示】星云在外界影响下聚集，某些区域在引力作用下起先向内收缩，密度不断增加，星云团中引力势能转化为内能，温度上升当温度上升到肯定程度时，起先发光，形成原恒星恒星在主序星阶段停留时间最长核心点击1新粒子的发觉及特点发觉时间1

46、932年1937年1947年20世纪60年头后新粒子反粒子子K介子与介子超子基本特点质量与相对应的粒子相同而电荷及其他一些物理性质相反比质子的质量小质量介于电子与核子之间其质量比质子大2.粒子的分类分类参加的相互作用发觉的粒子备注强子参加强相互作用质子、中子、介子、超子强子有内部结构，由“夸克”构成；强子又可分为介子和重子轻子不参加强相互作用电子、电子中微子、子、子中微子、子、子中微子未发觉内部结构媒介子传递各种相互作用光子、中间玻色子、胶子光子、中间玻色子、胶子分别传递电磁、弱、强相互作用3.夸克的分类夸克有6种，它们是上夸克、下夸克、奇异夸克、粲夸克、底夸克、顶夸克，它们带的电荷是电子或质子所带电荷的23或13.每种夸克都有对应的反夸克4两点提示(1)质子是最早发觉的强子，电子是最早发觉的轻子，子的质量比核子的质量大，但力的性质确定了它属于轻子(2)粒子具有对称性，有一个粒子，必存在一个反粒子，它们相遇时会发生“湮灭”，即同时消逝而转化成其他的粒子6(多选)关于粒子，下列说法正确的是()A电子、质子和中