1.普朗克黑体辐射理论-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

本高中物理讲义聚焦普朗克黑体辐射理论，系统梳理黑体与黑体辐射的概念、实验规律，以及普朗克能量子假说的提出，构建从经典辐射规律到量子化模型的知识脉络，通过情境导入、教材梳理、师生互动、探究归纳及练习题搭建学习支架。 该资料以问题驱动的情境导入激发科学探究，通过对比分析（一般物体与黑体辐射、宏观与微观能量）培养科学思维，结合图像分析和能量子计算强化物理观念。课中辅助教师引导学生理解抽象概念，课后练习题帮助学生巩固应用，查漏补缺。

1.普朗克黑体辐射理论 【素养目标】　1.知道黑体与黑体辐射，掌握黑体辐射的实验规律及理论解释。2.了解能量子假说，领会科学解释中的科学假说方法。3.利用能量子公式计算量子化的能量，构建量子化模型。 知识点一　黑体与黑体辐射 【情境导入】　如图所示，在空腔壁上开一个很小的孔，我们用光照射小孔，但是我们看到小孔是黑的。 (1)能否解释小孔为什么是黑的？ (2)这个带小孔的空腔我们可以称为什么？ 提示：(1)如图所示，射入小孔的光在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，故我们看到小孔是黑的。 (2)这个带小孔的空腔可以近似为一个绝对黑体。 【教材梳理】 (阅读教材P67—P69完成下列填空) 1.黑体：能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体就是绝对黑体，简称黑体。 2.黑体辐射：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射。 3.黑体辐射的实验规律 黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值，如图所示。 (1)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加。 (2)随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 【师生互动】　根据“情境导入”，思考如下问题： 任务1.实际中存在绝对黑体吗？黑体看上去一定是黑色的吗？ 任务2.一般物体和黑体辐射电磁波有什么区别？ 提示：任务1.绝对黑体是一种理想化的物理模型，实际中并不存在；黑体看上去不一定是黑的，有些可看成黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮。 任务2.一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，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关。 【探究归纳】 1.对黑体的理解 (1)黑体是一个理想化的物理模型。 (2)黑体看上去不一定是黑的，有些可看成黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮。 2.黑体辐射与一般物体辐射的比较 — 热辐射特点 吸收、反射特点 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 既吸收又反射电磁波，其能力与材料的种类及入射波长等因素有关 黑体 辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关 完全吸收各种入射电磁波，不发生反射 学生用书⬇第84页 (多选)如图为关于同一黑体辐射的图像，下列判断正确的是(　　) A.T1＜T2＜T3＜T4 B.T1＞T2＞T3＞T4 C.温度越高，向外辐射同一波长的电磁波的辐射强度越强 D.温度越高，黑体辐射的电磁波中高频成分占比越小 答案：BC 解析：因随着温度的升高，各种波长的黑体辐射强度都有增强，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，所以T1＞T2＞T3＞T4，A错误，B正确；由上述分析结合题图可知，C正确；温度越高，黑体辐射的电磁波中波长短的即频率高的电磁波越多，高频电磁波成分占比越大，D错误。 针对练1.(多选)(2025·广西南宁期末)下列有关黑体和黑体辐射的说法正确的是(　　) A.黑体的热辐射实际上是电磁辐射 B.能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体叫作黑体 C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与它的温度、材料的种类及表面状况有关 D.黑体的温度升高时可以辐射出任何频率的电磁波(包括可见光和不可见光) 答案：ABD 解析：黑体的热辐射实际上是电磁辐射，故A正确；能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体叫作黑体，故B正确；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关，故C错误；黑体辐射的强度与温度有关，温度越高，黑体辐射的强度越大，随着温度升高，可以辐射出任何频率的电磁波(包括可见光和不可见光)，故D正确。 针对练2.(2025·北京西城区高二月考)下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是(　　) 答案：A 解析：黑体辐射中温度越高，辐射强度越大，而且温度升高后，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。故选A。 知识点二　能量子 【情境导入】　在宏观世界里，物体的位置、速度等运动规律，都可以通过牛顿力学精确地测算，物体的能量是连续变化的。在微观世界里，原子、分子和离子等微观粒子的能量也是连续变化的吗？ 提示：不是。 【教材梳理】 (阅读教材P69完成下列填空) 1.普朗克的假设：组成黑体的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.能量子的表达式：ε＝hν。其中ν是带电微粒的振动频率，也即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率。h为普朗克常量，h＝6.626 070 15×10－34 J·s。 3.能量的量子化：普朗克的假设认为微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。 【师生互动】　根据“情境导入”，回答以下问题： 任务1.普朗克的能量量子化的观点与宏观世界中我们对能量的认识有什么不同？ 任务2.为什么宏观世界中我们认为能量的变化是连续的？ 提示：任务1.普朗克提出了“能量子”假说，认为微观粒子的能量不是连续变化的，而是一份一份的，宏观世界中我们认为能量的变化是连续的。 任务2.能量子的值非常小，在宏观世界里，一般观测不到能量量子化的效应，可认为能量是连续的。 【探究归纳】 1.能量子的理解 (1)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，E＝nε，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子，n就是能量子数。 学生用书⬇第85页 (2)物体在吸收或辐射能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。 2.能量子问题的求解方法 求解与能量子有关的问题时，要把电磁波的频率与波长、波速的关系式(ν＝＝)跟能量子的表达式综合起来： (1)应用ε＝hν＝h计算不同波长的电磁波的能量子。 (2)应用λ＝h计算电磁波的波长。 (3)应用E＝nε＝nhν＝nh计算能量子数。 (2025·江苏淮安市高二统考)下列关于能量量子化的说法正确的是(　　) A.爱因斯坦最早提出了能量量子化假说 B.普朗克认为微观粒子的能量是连续的 C.频率为ν的光的能量子为hν D.电磁波波长越长，其能量子越大 答案：C 解析：能量量子化假说最早是由普朗克提出来的，故A错误；根据普朗克能量量子化假说可知，微观粒子的能量是不连续的，故B错误；频率为ν的光的能量子ε＝hν＝h，所以电磁波波长越长，其能量子越小，故C正确，D错误。故选C。 针对练1.(2025·河南商丘市高二联考)一盏灯发光功率为100 W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光的平均波长为6.0×10－7 m，在距电灯10 m远处，以电灯为球心的球面上，1 m2的面积每秒通过的光子(能量子)数约为(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，光速c＝3.0×108 m/s)(　　) A.2×1015 B.2×1016 C.2×1017 D.2×1023 答案：C 解析：在距电灯R＝10 m远处，以电灯为球心的球面上，1 m2的面积每秒通过的光子的能量为E＝，一个光子的能量为ε＝h，1 m2的面积每秒通过的光子(能量子)数为n＝＝≈2×1017。故选C。 针对练2.两束能量相同的色光，都垂直地照射到同一物体表面，第一束光在某段时间内打在物体表面的光子(能量子)数与第二束光在相同时间内打到物体表面的光子数之比为5∶4，则这两束光的光子能量之比和波长之比分别为(　　) A.4∶5，4∶5 B.5∶4，4∶5 C.5∶4，5∶4 D.4∶5，5∶4 答案：D 解析：根据E＝nε，因为E相同，可得光子能量之比为4∶5；再根据ε＝hν＝h，可知光子能量与波长成反比，故波长之比为5∶4，故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $