第4节 电磁波及其应用 第5节 量子化现象-【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（粤教版）

本讲义聚焦电磁波及其应用、量子化现象核心知识点，涵盖电磁场理论、电磁波物质性、能量子与光子概念、光电效应、光的波粒二象性及玻尔理论，构建从经典电磁学到量子物理的认知递进支架。 通过情境导入（如收音机实验）激发科学探究，师生互动（如光压对彗星尾巴作用）培养科学思维，例题与随堂演练强化物理观念，课中辅助教师引导主动学习，课后助力学生巩固重点、查漏补缺。

第四节　电磁波及其应用　第五节　量子化现象 【素养目标】　1.了解电磁场理论，知道电磁波的物质性。2.了解能量子和光子的概念。3.知道光电效应和发生光电效应的条件。4.知道光具有波粒二象性。5.知道原子结构的玻尔理论。 知识点一 电磁波及其应用 【情境导入】　打开收音机的开关，转动选台旋钮，使收音机收不到电台的广播，然后开大音量。在收音机附近，将一根导线的一端连接电池的一个电极，另一端反复碰触电池的另一电极，会发现什么现象？为什么会产生这种现象？ 提示：收音机会发出“咔咔嚓嚓”的声音，这是因为导线碰触电池的另一电极时，产生了变化的电流，即产生了变化的电场，变化的电场又产生了变化的磁场，电磁场向空中激起了电磁波。 【教材梳理】(阅读教材P143－P146完成下列填空) 1．电磁场与电磁波 (1)电磁场：变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，称为电磁场。 (2)电磁波：变化的电磁场在空间中的传播形成了电磁波。 2．电磁场的物质性 (1)电磁场具有能量。 (2)电磁场具有与其他物质相互作用的属性。 (3)电磁场因具有能量而具有运动质量。 (4)电磁场和电荷系统相互作用时遵守动量守恒定律和能量守恒定律。 由此可见，电磁场具备物质的各类性质，是物质存在的基本形态之一。 3．电磁波的应用：电视广播、雷达、移动电话等。 【师生互动】　光是一种电磁波，在照射彗星时，对彗星有没有作用力？如果有，什么现象可以证明存在该相互作用？力是物质对物质的作用，那电磁场是一种物质吗？ 提示：有作用力；彗星的尾巴背向太阳就是光压作用的结果；根据物质间相互作用的属性，可知电磁场是一种物质。 (多选)关于电磁场理论的叙述正确的是(　　) A．变化的磁场周围一定存在着电场，与是否有闭合电路无关 B．变化的磁场产生电场 C．变化的电场和稳定的磁场相互关联，形成一个统一的场，即电磁场 D．电场周围一定存在磁场，磁场周围一定存在电场 答案：AB 解析：变化的磁场周围产生电场，当电场中有闭合回路时，回路中有电流，若无闭合回路，电场仍然存在，A正确；变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，B正确，D错误；变化的电场和变化的磁场相互关联，形成了电磁场，C错误。 1．麦克斯韦电磁场理论 (1)变化的磁场产生电场，变化的电场产生磁场。 (2)变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场－－电磁场。 2．电磁波 (1)周期性变化的电场和周期性变化的磁场交替产生，由近及远向周围传播，形成电磁波。 (2)电磁波根据频率由小到大，分成无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线六个波段，物理学上把它称为电磁波谱。 (多选)电磁波具有的哪些属性能证明电磁波是一种物质(　　) A．静止质量 B．运动质量 C．动量 D．能量 答案：BCD 学生用书第138页 知识点二　能量子假说和光子假说 【情境导入】　普朗克指出玻璃与铁块在相同的高温下，能发出完全相同的光，是由于光以相同的离散的能量块，一份份地辐射出来。这种物理量只能采取某些分离数值的特征叫作量子化。你还能在现实生活中举一些量子化的实例吗？ 提示：比如教室中的同学的计数，上楼时台阶的阶数都是量子化的。 【教材梳理】(阅读教材P148－P149完成下列填空) 1．黑体：能够全部吸收外来辐射而无任何反射的物体。 2．能量子：能量的发射和吸收不是连续的，而是一份一份地进行，每一份的能量叫作能量子，大小为hν，其中ν为电磁波的频率。 3．普朗克常量：h＝6.63×10－34 J·s。 4．光电效应 (1)概念：当光照射在金属上时，有时会有电子从金属表面逸出的现象。 (2)实验规律：入射光的频率越高，光电子动能越大，频率低于某一数值时，不能产生光电子。 5．光子假说：当光和物质相互作用时，光的能量不是连续的，而是一份一份光量子，简称光子。光子的能量与它的频率成正比，即ε＝hν。 【师生互动】　电磁波的波长越长，能量子能量越大还是越小？ 提示：越小。 能量子假说 (2025·山西太原高二期末)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来的，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；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。 　光电效应 (多选)爱因斯坦的光子假说很好地对光电效应作出了解释，下列选项属于光子假说解释光电效应的是(　　) A．电子吸收光子的能量向外“运动”时，要克服金属的束缚作用而消耗能量 B．电子吸收的光子能量要足够克服金属的束缚作用，电子才能够发射出来 C．只要入射光的强度足够强，就一定能使金属发生光电效应 D．只有光的频率大于某一值时，电子获得较大的能量，才可以发生光电效应 答案：ABD 解析：根据爱因斯坦光子假说，光是由光子组成的，光子的能量ε＝hν，当光的频率大于某一值时，电子获得较大的能量向外运动，当能量大于克服金属的束缚所需的能量时，电子才可以从金属表面逸出，故A、B、D正确；光的频率低于某一数值时，不论光的强度多大，都不能产生光电子，故C错误。 知识点三　光的波粒二象性和玻尔理论 【情境导入】　光电效应说明光具有粒子性；光的干涉和衍射说明光具有波动性；那光到底是粒子还是波呢？ 提示：光具有波粒二象性。 学生用书第139页 【教材梳理】(阅读教材P150－P151完成下列填空) 1．光的波粒二象性：光既具有波动性又具有粒子性的性质。 (1)光的波动性 ①光是一种概率波。 ②光能发生干涉和衍射。 (2)光的粒子性 ①光电效应说明光具有粒子性。 ②每份光子的能量为hν。 2．原子结构的玻尔理论 (1)电子轨道半径是量子化的，电子只能在某些特定的轨道上运动。 (2)电子在不同轨道上具有不同的能量，这些量子化的能量值称为能级。 (3)只有当电子在不同轨道之间跃迁时，才辐射光子。 【师生互动】　原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量，等于前后两个能级之差，试分析为什么原子在能级跃迁时只能辐射特定频率的光。 提示：由于原子的能级是分立的，能级差也是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，根据ε＝hν，可判断放出的光的频率是一些分立的值。 　光的波粒二象性 (多选)关于光的波动性与粒子性，以下说法正确的是(　　) A．爱因斯坦的光子说否定了光的电磁说 B．光电效应现象说明了光的粒子性 C．光波不同于机械波，它是一种概率波 D．光的波动性和粒子性是相互矛盾的，无法统一 答案：BC 解析：爱因斯坦的光子说并没有否定光的电磁说，只是在一定条件下光是体现粒子性的，A错误；光电效应说明光具有粒子性，说明光的能量是一份一份的，B正确；光波属于电磁波，本质不同于机械波，它是一种概率波，C正确；光的波动性和粒子性不是孤立的，而是有机的统一体，D错误。 　原子结构的玻尔理论 (多选)下列说法正确的是(　　) A．原子的能量是连续的，原子的能量从某一能量值变为另一能量值，可以连续变化 B．原子从低能级向高能级跃迁时放出光子 C．原子从高能级向低能级跃迁时放出光子，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，原子从高能级会自发地向低能级跃迁，向外放出光子。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C、D正确。 1．电视机是常见的家用电器，电视机在换台时，电视机遥控板发射的是(　　) A．电流　　 B．电子 C．声波 D．电磁波 答案：D 解析：电视机在换台时，电视机遥控板发射的是电磁波(具体而言是红外线)，故D正确。 2．普朗克在1900年将“能量子”引入物理学，开创了物理学的新纪元。在下列宏观概念中，具有“量子化”特征的是(　　) A．人的个数 B．物体所受的重力 C．物体的长度　　 C．物体的动能 答案：A 解析：人的个数具有“量子化”特征；物体所受的重力、物体的长度和动能不具有“量子化”特征。故选A。 3．(多选)1905年爱因斯坦提出了光子假说。下列选项属于光子假说内容的是(　　) A．光也是一种电磁波 B．光在传播过程中是不连续的，它由数值分立的能量子组成，这些能量子叫光子 C．每个光子的能量为ε＝hν，h为普朗克常量 D．光的能量是连续不可分割的 答案：BC 解析：光子说认为光在某些方面会表现得像是由一些粒子(即一个个有确定能量和动量的“光子”)组成，A错误；光子说认为光在传播过程中是不连续的，它由数值分立的能量子组成，这些能量子叫光子，每个光子的能量为ε＝hν，h为普朗克常量，B、C正确，D错误。 4．下列各组现象能说明光具有波粒二象性的是(　　) A．光的色散和光的干涉 B．光的干涉和光的衍射 C．光的衍射和光电效应 D．光的反射和光电效应 答案：C 解析：光的色散现象，说明太阳光是复色光；光的干涉和光的衍射是波特有的现象，说明光具有波动性；光电效应说明光具有粒子性；光的反射不能说明光具有波动性，故C正确。 学科网（北京）股份有限公司 $