4.5 粒子的波动性和量子力学的建立 教学设计-2024-2025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 课题 粒子的波动性和量子力学的建立 课型 新授课☑ 章/单元复习课□ 专题复习课□ 实验探究课□ 习题/试卷讲评课□ 课题研究课□ 学科实践活动课□ 其他□ 教学内容分析 本节内容比较少主要由物质波和量子力学的建立组成。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。量子力学与我们的生活息息相关，只是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。 学情分析 学生已经学习了光的粒子性和波动性的相关知识，动量知识也已储备，宏观物体具有动量，那么微观物体也是否具有动量，这样比较起来学生很容易学习，学习了本节，学生能够利用波粒二象性关系式解释实物粒子的波动性，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，能在生活中发现量子力学的具体应用情形，并作出解释。 学习目标 1物理观念：.通过实验了解实物粒子的波动性假设和实验验证. 2科学探究与思维.通过宏观物体与微观物体的比较与实验结合，知道实物粒子和光一样也具有波粒二象性。 3科学态度与思维.体会量子力学的建立对人们认识物质世界的影响。 学习重点难点 教学重点：物质波、量子力学的建立 。 教学难点：体会实物粒子的波粒二象性。 教学辅助支持 视频、多媒体 教学活动设计 过程 学习内容与教师活动 学生任务/活动设计 设计意图及对应目标 达成 环节一 引入新课 内容1.引入新课 教师活动：有记者曾问英国物理学家、诺贝尔获奖者布拉格教授：光是波还是粒子？ 布拉格幽默地回答道：“星期一、三、五它是一个波，星期二、四、六它是一个粒子，星期天物理学家休息。” 如果你是布拉格教授，将如何机智地回答？ 那么光的本性到底是什么？ 阅读物理小故事，了解科学家对于光的波粒二象性的探索历程。 让学生了解科学家对于光的波粒二象性的探索历程，体会科学家不畏困难的探索精神。 坚持实事求是的科学态度，激发学习科学的兴趣。 环节二讲授新课 活动任务一：教师：（1）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? 根据光的波粒二象性思考问题。 由光的波粒二象性思考实物粒子是否也具有这种性质，引起学生的思考。 （2）教师播放德布罗意历史材料。 了解实物粒子的波动性。 让学生通过阅读徳布罗意波的提出过程，理解徳布罗意波的含义。 （3）播放视频.物质波的实验验证。 观看视频。 了解电子衍射实验。 探究活动一： （4）根据测算,速度v=300m/s飞行的子弹，质量为m=0.01kg，对应的德布罗意波长为多少？,我们能观察到子弹的波动性吗? 速度v=10m/s跑步的人，质量为m=60kg，对应的德布罗意波长为多少 ？ 计算解决问题。 让学生通过计算来更好的理解物质波的存在，之所以观察不到，是因为常见物体的物质波波长太小了。 （5）情境探究 (a)经典力学是否适用于质子束的运动规律?如何研究质子束的运动规律? (b)经典力学是否适用于中子星表面的物理规律?如何研究中子星表面的物理规律? 小组讨论，梳理经典理论的局限性。 让学生理解经典理论的局限性，才能让学生更深入的了解新的理论和知识。 （6）量子力学的学习。 阅读课本，了解量子力学在现代科技中的应用。 学习量子力学在现代科技中的应用和对人类社会进步起到的积极作用的学习，激发学习科学的兴趣。 作业与拓展学习设计 1.下列说法正确的是(　　)（掌握波粒二象性的实质以及德布罗意波） A.物质波属于机械波 B.只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性 C.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、太阳都具有一种波和它对应,这种波叫作物质波 D.宏观物体运动时,看不到它的衍射或干涉现象,所以宏观物体运动时不具有波动性 2、 (多选)关于经典力学、相对论与量子论的说法正确的是(　　)（掌握量子力学的意义） A.当物体的速度接近光速时,经典力学就不适用了 B.相对论和量子力学的出现,使经典力学失去了意义 C.量子力学能够描述微观粒子运动的规律性 D.万有引力定律也适用于强相互作用力 教学反思与改进 量子力学的诞生是上世纪的物理界的一件大事，它并不是一个人努力的结果，而是群英荟萃的结果。在学习量子力学时，可能学生会感到困惑，为什么不像牛顿力学一样就有具体的公式呢？其实量子力学也有公式的，只是比较多，也不是一个人的，如本节的物质波的两个关系式。那么在讲量子力学时就有必要讲重新梳理本章书例出现过的科学家，已经他们的理论。让学生有一个清晰的脉络。最后介绍量子力学在生活中的应用。 学科网（北京）股份有限公司 $$