4.1 普朗克黑体辐射理论 教学设计 -2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

教学设计 课程基本信息 学科 物理 年级 二年级 学期 春季 课题 普朗克黑体辐射理论 教学目标 1.知道黑体及黑体辐射，知道黑体辐射的实验规律和理论解释； 2.了解能量子假说，体会假说在科学解释中的作用； 3.了解宏观、微观粒子能量变化的特点，体会量子化对人类认识物质世界的影响。 教学内容 教学重点： 1. 能量子的概念 教学难点： 1. 黑体辐射实验规律的量子化解释。 教学过程 一、新课引入 19世纪末，经典物理学在各个领域都取得了很大的成功，比如在力学、热学和电磁学，当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中，认为物理学已经发展到头了。 开尔文勋爵也说道：科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云。 但就是这两朵乌云，浇灌出了两个重要的理论，量子力学和相对论。本课要学习的就是量子理论的第一步是如何踏出的。 二．新课讲解 1.热辐射 在炉火旁边，会感到温暖，火炉以辐射的形式向外辐射能量，即使火焰熄灭了，火炉仍然向外辐射红外线，只是感受不到。 热辐射：一切物体在任何温度下都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关。 热辐射的两条规律：1.温度升高，辐射强度变大，温度降低，辐射强度变小；2.室温下，辐射电磁波波长较长，高温下，辐射电磁波波长较短。 2.黑体与黑体辐射 （1）概念 在空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔中会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出。这个小孔就可以看成一个绝对黑体。 定义：如果一个物体在任何温度下，都能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，则称这种物体为绝对黑体，简称黑体。 黑体辐射电磁波的规律只与黑体的温度有关，因而可以反映某种具有普通意义的客观规律。 （2）实验探究 按照当时物理学的认识，每个带电微粒的振动都产生变化的电磁场，从而产生电磁辐射。于是，人们很自然地要依据热学和电磁学的知识寻求黑体辐射的理论解释。 维恩公式在短波部分与实验结果吻合得很好，但长波却不行。瑞利公式在长波部分与实验结果比较吻合。但在紫外区竟算得辐射强度为无穷大。 普朗克的大胆假设: ①震动着的带电微粒的能量是某一最小能量的ε的整数倍；②带电微粒吸收和辐射能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射和吸收的；③对于频率为v的能量子的能量为v，其中h是普朗克常量。 ②能量子假说的成就 普朗克的能量子观点不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且开创物理学研究新局面，标志着人类对自然规律的认识已经从从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础。1918年，普朗克为此获得了诺贝尔物理学奖。 三．巩固训练与总结 1.联系生活实际说说你心中的连续性与量子化有什么区别 米袋里存放的大米，在我们人类看来，其质量是可以连续增加的，可以多装入0.1kg或减少3.1kg。如果让蚂蚁来搬运这些大米，那么它们会认为存放的大米的质量是不连续的，每次只能1粒1粒地搬运，而不能一次搬运1.1粒等。 2.光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400~600nm。400nm、760nm电磁辐射的能量子的值是多少？ 学科网（北京）股份有限公司 $$