第四章 第四节-第五节-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册同步全程学习全书word（粤教版）

学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 第四节 德布罗意波 第五节不确定性关系 [课标引领] 建构核心素养 知道德布罗意波、不确定性关系的基本观点和相关实 物理观念 验证据 科学思维 理解德布罗意波和不确定性关系，会解释相关现象 通过学习电子衍射的探究，学会观察与讨论，并能得 科学探究 出实验结论 科学态度与责 学习科学家们的探究精神，体会建立量子力学的艰辛 任 基础探究 彩戒就金，掌撬新加 ⑧情境化导学 一、德布罗意波 @问题情境 光既有粒子性，又有波动性.那么，实物粒子是否也像光一样，既有粒 子性，又有波动性呢？如图是电子束通过铝箔后的图样，请思考： (1)这个图样是什么图样？ ·独家授权侵权必究· 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 量b.2 xxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 (2)这个图样说明了什么？ 答案：(1)衍射图样 (2)说明电子束具有波动性. 1.德布罗意波假说 (1)德布罗意波， 法国物理学家德布罗意在1924年提交的博士学位论文中首次提出了 一个大胆的假设：实物粒子和光一样具有波粒二象性.这种与实物粒 子相联系的波后来被称为德布罗意波，也叫物质波。 (2)德布罗意假设实物粒子的波长与其动量之间的关系为入=号， 式中入是德布罗意波的波长，P是相应的实物粒子的动量. 2.电子衍射 (1)实验验证 ①1925年，美国工程师戴维森在一次实验中发现了电子的衍射现象 ②英国物理学家G.P.汤姆孙也独立发现了电子在晶体上的衍射现象， 如图甲所示是电子束在单晶MO3上的电子衍射图样，如图乙所示是电 子束在多晶Au上的电子衍射图样 单晶MnO的 多晶Au的 电子衍射图样 电子衍射图样 甲 乙 (2)说明. ·独家授权侵权必究· 学科网书城画 品牌书店·知名教捕·正版资源 量b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 ①电子衍射实验证明了德布罗意波假说. ②电子不仅会发生衍射，而且会发生王涉.实验表明，微弱电子束的干 涉图样和弱光干涉图样是非常相似的.由此可见，实物粒子的确具有 波动性 ③不仅仅电子，其他微观粒子都具有波动性.同时，各种实物粒子也具 有粒子性，这就是说实物粒子具有与光一样的波粒二象性. 二、不确定性关系 )问题情境 如果光子是经典的粒子，它在从光源飞向屏的过程中不受力的作用， 应该做匀速直线运动，它在屏上的落点应该在缝的投影之内，如图甲 但是，由于衍射，它到达屏上的位置会超出单缝投影的范围，如图乙 由于其他粒子也具有波动性，所以其他粒子经过单缝时也有同样的现 象.那么，微观粒子还遵守牛顿运动定律吗？我们还能不能像必修物理 中学习的那样，同时用质点的位置和动量来描述微观粒子的运动？ 单 单 甲 答案：不遵守；不能 1.微观粒子的位置与动量不可同时被确定，其位置的不确定量△x与 动量的不确定量△p遵守不等式△x△p≥杂 式中h是普朗克常量.这就是著名的不确定性关系， ·独家授权侵权必究· 学科网书城画 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 2.在微观领域中，如果要更准确地确定粒子的位置，那么粒子的动量 一定会更不准确，也就是说，不可能同时准确地知道粒子的位置和动 量，因而也就不可能用“轨迹”来描述粒子的运动，只能通过概率波作 统计性的描述 3.量子力学的建立 (1)从1924年到1928年短短几年里，海森伯、薛定谔、狄拉克等人就 完成了量子力学的建立，使得量子力学成为一个理论严谨、方法齐备 的崭新理论，与相对论共同成为当今物理科学的两大基础理论， (2)量子力学的产生和发展，标志着人类认识自然实现了从宏观世界 向微观世界的重大飞跃，是人类史上又一次物理学革命，对于人类认 识自然产生深远的影响. 思考与自测 1.判断正误 (1)一切宏观物体都伴随着一种波，即物质波.(×) (2)湖面上的水波就是物质波.(×) (③)电子通过狭缝后运动的轨迹是确定的.(×) (④)经典的粒子可以同时确定位置和动量.（√) (5)微观粒子可以同时确定位置和动量.(×) 2.一个电子和一个质子具有同样的动能时，它们的德布罗意波长哪个 大？为什么？ ·独家授权侵权必究· 学科网书城 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 答案：电子的德布罗意波长大由器可知，动能相同时，电子质量 小，其动量就小；又由入知，动量小，德布罗意波长大.因此当具有 同样的动能时，电子比质子的德布罗意波长大 3.请举例说明：在经典物理学中，我们可以同时确定物体的位置和动 量；在微观物理学中，粒子的位置和动量具有不确定性关系，这时，牛 顿运动定律还成立吗？ 答案：火车以一定的速度在一定时刻经过某站，可以准确确定其位置