5.能量量子化-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

本讲义聚焦“能量量子化”核心内容，系统梳理热辐射（概念及黑体特点）、能量子（普朗克常量与能量量子化）、能级（能级跃迁理论）等知识点，构建从宏观热辐射现象到微观能量量子化再到原子能级跃迁的认知支架。 该资料通过师生互动任务（如探讨黑体是否为黑色、热辐射是否需高温）和对比归纳（一般物体与黑体的热辐射及吸收反射特点），培养科学思维与科学探究能力。课中辅助教师引导学生深化理解，课后借助针对练帮助学生巩固知识，有效查漏补缺。

5．能量量子化 【素养目标】　1．理解热辐射、黑体的概念及特点。2．初步了解微观世界的量子化特征，知道普朗克常量。3．了解能级及能级跃迁理论。 知识点一　热辐射 【教材梳理】(阅读教材P124－P125，完成下列填空) 1．热辐射 (1)我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射。 (2)特点：当温度升高时，热辐射中波长较短的成分越来越强。 2．黑体 (1)如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就叫作黑体。 (2)特点：黑体虽然不反射电磁波，但是却可以向外辐射电磁波。黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关。 【师生互动】　任务1．黑体一定是黑色的吗？ 任务2．热辐射只有在高温下才能发生吗？ 提示：任务1．不一定。只有当自身辐射的可见光非常微弱时看上去才是黑色的；有些可看成黑体的物体由于有较强的辐射，看起来还会很明亮。 任务2．热辐射不需要高温，任何温度下物体都能发生热辐射，即使是冰块，也在向外辐射电磁波，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强。 【探究归纳】 1．黑体实际上是不存在的，只是一种理想化模型。 2．黑体同其他物体一样也在辐射电磁波，黑体的辐射规律最为简单，黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关。 3．一般物体和黑体的热辐射及反射、吸收的特点 热辐射特点 吸收、反射的特点 一般 物体 辐射电磁波的情况与温度、材料的种类及表面状况有关 既吸收又反射，其能力与材料的种类及入射波的波长等因素有关 黑体 辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关 完全吸收各种入射电磁波，不反射 (多选)下列叙述正确的是(　　) A．一切物体都在辐射电磁波 B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关 C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关 D．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 答案：ACD 解析：根据热辐射的概念可知，A正确；一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关，B错误，C正确；根据黑体的概念可知，D正确。故选ACD。 针对练1．关于对热辐射的认识，下列说法正确的是(　　) A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波 B．温度越高，物体辐射的电磁波越强 C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关 D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色 答案：B 解析：一切物体都在辐射电磁波，且温度越高，辐射的电磁波越强，A错误，B正确；一般物体辐射电磁波的情况与温度、材料的种类及表面状况有关，C错误；除光源外，常温下看到的物体的颜色是反射光的颜色，D错误。故选B。 针对练2．关于黑体与黑体辐射，下列说法正确的是(　　) A．黑体只吸收电磁波，不辐射电磁波 B．黑体是黑色的 C．不可以用经典电磁理论解释黑体辐射的实验规律 D．煤烟很接近黑体，若将其置于阳光下照射，煤烟温度会持续上升 答案：C 解析：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，A错误；黑体不一定是黑色的，B错误；经典电磁理论不能解释黑体辐射的实验规律，C正确；置于阳光下照射的煤烟的温度不会持续上升，因为不断吸收能量的同时，还伴随着能量的辐射，最终将趋于平衡，D错误。故选C。 学生用书第128页 知识点二　能量子 【教材梳理】(阅读教材P125－P126，完成下列填空) 1．概念：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 2．大小：ε＝hν，其中h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为h＝6.626 070 15×10-34 J·s，ν为电磁波的频率。 3．爱因斯坦光子说：光是由一个个不可分割的能量子组成的，能量子的能量大小为hν，光的能量子称为光子。 关于能量量子化，下列说法正确的是(　　) A．能量子假说最早是由爱因斯坦提出来的 B．微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍 C．电磁波的波长越长，其能量子越大 D．能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，因而它一定是错误的观点 答案：B 解析：能量子假说最早是由普朗克提出的，故A错误；微观粒子的能量是不连续的，只能是某一最小能量值的整数倍，故B正确；根据ε＝hν＝h可知，电磁波的波长越长，其能量子越小，故C错误；能量子假说与宏观世界中对能量的认识相矛盾，但它的观点是正确的，故D错误。故选B。 1．能量的量子化 在微观世界里，能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化。 2．对能量量子化的理解 (1)物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。 (2)在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；但在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。 3．光子的能量与入射光的强度 (1)光子的能量即一个光子的能量，其值为ε＝hν(ν为光子的频率)，可见光子的能量由光的频率决定。 (2)入射光的强度指单位时间内照射到单位面积上的总能量，等于光子能量hν与入射光子数n的乘积，即光强等于nhν。　　 人眼对绿光最为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm的绿光时，只要每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉。已知普朗克常量为6.63 ×10-34 J·s，光速为3.0×108 m/s，则人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率是(　　) A．2.3×10-18 W B．3.8×10-19 W C．7.0×10-10 W D．1.2×10-18 W 答案：A 解析：因每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉，所以察觉到绿光所接收的最小功率P＝，式中E＝6ε，t＝1 s，又ε＝hν＝h，可得P＝ W≈2.3×10-18 W。故选A。 针对练．(多选)某光源放出波长在500～600 nm之间的各种光子，若已知该光源的发光功率为1 mW，则它每秒内发射的光子数可能是(普朗克常量h＝6.63×10-34 J·s，光速c＝3×108 m/s)(　　) A．2.0×1015个 B．3.0×1015个 C．2.6×1015个 D．1.5×1015个 答案：BC 解析：该光源每秒内发光的能量E光源＝Pt＝1×10-3 J，而波长为λ的光子的能量为ε＝hν＝h，则每秒内发射的光子数为n＝，代入数据得2.5×1015个≤n≤3.0×1015个。故选BC。 知识点三　能级 【教材梳理】(阅读教材P126，完成下列填空) 1．原子的能量是量子化的，量子化的能量值叫作能级。 2．原子从高能态向低能态跃迁时放出光子，放出的光子的能量等于前后两个能级之差。 3．原子的能级是分立的，放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 (多选)下列说法正确的是(　　) A．原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可以连续变化 学生用书第129页 B．原子从低能态向高能态跃迁时放出光子 C．原子从高能态向低能态跃迁时放出光子，且光子的能量等于前后两个能级之差 D．由于能级的存在，原子放出的光子的能量是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线 答案：CD 解析：原子的能量是量子化的，原子从高能态会自发地向低能态跃迁，放出光子，光子的能量等于前后两个能级之差，由于能级的分立性，放出的光子的能量也是分立的，所以原子的发射光谱只有一些分立的亮线。故选CD。 1．原子处于能量最低的状态是最稳定的。 2．原子获得能量有可能跃迁到较高的能量状态，这些状态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁。 3．原子从高能态向低能态跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差，原子从低能态向高能态跃迁时吸收的光子的能量也等于前后两个能级之差。　　 针对练1．一个氢原子从低能态跃迁到高能态，该氢原子(　　) A．吸收光子，吸收光子的能量等于两能级之差 B．吸收光子，能量减少 C．放出光子，能量增加 D．放出光子，放出光子的能量等于两能级之差 答案：A 解析：氢原子从低能态向高能态跃迁时，吸收光子，能量增加，吸收光子的能量等于两能级之差。故选A。 针对练2．(多选)关于原子的能级跃迁，下列说法正确的是(　　) A．原子从低能态跃迁到高能态要放出光子，放出光子的能量等于前后两个能级之差 B．原子不能从低能态向高能态跃迁 C．原子吸收光子后从低能态向高能态跃迁，放出光子后从高能态向低能态跃迁 D．原子跃迁时无论是吸收光子还是放出光子，光子的能量都等于前后两个能级之差的绝对值 答案：CD 解析：原子处于高能级时不稳定，可自发地向低能级跃迁，以光子的形式释放能量；光子的吸收是光子辐射的逆过程，原子在吸收光子后，会从低能态向高能态跃迁，但不管是吸收光子还是辐射光子，光子的能量都等于前后两个能级之差的绝对值。故选CD。 学科网（北京）股份有限公司 $