4.5粒子的波动性和量子力学的建立 教案-2021-2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修3

4.5粒子的波动性和量子力学的建立 〖教材分析〗 本节内容比较少主要由物质波和量子力学的建立量大部分组成。物质波的概念使我们对自然界的认识又上升了一个层次，更加丰富了学生的世界观。在验证物质波的教学中，要求学生认识实验技术手段与科学发现的关系。能够进一步了解验证物理理论的基本方法——实验。量子力学的与我们的生活息息相关，知识大家不知道这就是量子力学罢了，教学时注意举例子来丰富学生的见识。 〖教学目标与核心素养〗 物理观念∶形成实物粒子也具有波粒二象性的观念，了解量子力学在生活中的应用。 科学思维∶能够利用波粒二象性关系式解释实物粒子的波动性，能在生活中发现量子力学的具体应用情形，并作出解释。 科学探究：通过物质波的验证，掌握验证物理理论的基本方法——实验。 科学态度与责任∶量子力学不是一天建成的，也不是一个人就能建立，告诫学生做事要懂得合作，要持之以恒。 〖教学重难点〗 教学重点：实物粒子的波粒二象性，实验验证物质波，量子力学的建立。 教学难点：实物粒子的波粒二象性，实验验证物质波。 〖教学准备〗 多媒体课件等。 〖教学过程〗 一、新课引入 通过对双缝干涉、光电效应等一系列问题的研究，人们终于认识到光既有粒子性，又有波动性。 我们已经认识到如电子、质子等实物粒子是具有粒子性的，那么，实物粒子是否也会同时具有波动性呢? 二、新课教学 （一）粒子的波动性 前面说到光具有波粒二象性，受此启发德布罗意，在他的博士论文中提出了一个大胆的假设： 如同光波具有粒子性一样，实物粒子也可能具有波动性，每一个运动的粒子都和一个波相对应，这种波叫做物质波，也叫德布罗意波。 问题：它的波长和频率分别是多少呢？ 和光波类比一下，我们知道光的频率和光子能量有关，所以光波的频率 问题：光的波长跟什么有关呢？ 它可以用光速除以频率来计算，把频率的式子带入进去，可以整理成这样，所以波长就是 德布罗意猜测物质波的频率和波长，也满足这两个式子。 （二）物质波的实验验证 1.实验思路 我们知道，光的干涉和衍射现象是光具有波动性的有力证据。 物质波验证方法：找到电子、质子等实物粒子干涉和衍射的图样。 2.实验材料 比如电子的质量m=9.1×10-31kg，用200V的加速电压给他加速能量就是200eV。此时它的波长是多少呢？ 波长和动量有关，所以咱俩计算电子速度。这也可以通过动能，它比光速慢很多，用这个速度