第6章 第2节 实物粒子的波粒二象性（Word教参）-【新课程学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版 福建专用）

本讲义聚焦实物粒子的波粒二象性核心知识点，系统梳理德布罗意假说（物质波、德布罗意关系）、实验验证（电子衍射现象）、物质波理解与计算，以及不确定性关系，构建从光到实物粒子波粒二象性的完整认知支架。 该资料以“多维度理解+全方位练明”为特色，通过判断、高考题及检测题强化科学推理与证据意识，区分光子与微观粒子公式培养物理观念。课中辅助教师系统授课，课后助力学生巩固知识，有效查漏补缺。

第2节　实物粒子的波粒二象性(强基课——逐点理清物理观念) 课标要求 学习目标 1.知道实物粒子具有波动性，了解微观世界的量子化特征。 2.体会量子论的建立对人们认识物质世界的影响。 1.了解光和实物粒子的波粒二象性。具有与波粒二象性相关的物质观念、相互作用观念和能量观念。 2.能通过证据说明实物粒子具有波动性。 3.了解不确定性关系，知道其物理意义。 逐点清(一)　德布罗意假说及实验探索 　　　　　　　　　　　　　　　　 [多维度理解] 1.德布罗意波：任何一个运动的粒子，都有一种波与它相对应，这种波为物质波，也称为德布罗意波。 2.德布罗意关系：E=hν，p=。德布罗意用普朗克常量把粒子性和波动性联系起来。 3.物质波的实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，发现了电子的衍射现象，证实了电子的波动性。 4.对物质波的理解 (1)任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故。 (2)粒子在空间各处出现的概率受统计规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波。 (3)德布罗意波假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波。 5.计算物质波波长的方法 (1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p=mv。 (2)根据波长公式λ=求解。 (3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式，如光子的能量：E=hν，动量p=；微观粒子的动能：Ek=mv2，动量p=mv。 [全方位练明] 1.判断下列说法是否正确。 (1)一切宏观物体都伴随一种波，即物质波。 (×) (2)湖面上的水波就是物质波。 (×) (3)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性。 (√) 2.(2025·陕晋宁青高考)我国首台拥有自主知识产权的场发射透射电镜TH—F120实现了超高分辨率成像，其分辨率提高利用了高速电子束波长远小于可见光波长的物理性质。一个静止的电子经100 V电压加速后，其德布罗意波长为λ，若加速电压为10 kV，不考虑相对论效应，则其德布罗意波长为 (　　) A.100λ　　B.10λ　　C.λ　　D.λ 解析：选C　设电子经过电压加速后速度大小为v，由动能定理得eU=mv2，电子的动量大小为p=mv，电子的德布罗意波长为λ=，联立解得λ=，因为U'∶U=100∶1，解得λ'=λ，C正确，A、B、D错误。 3.(2025·莆田高二检测)质子H)和α粒子He)被加速到相同动能时，质子的动量　　　　(选填“大于”“小于”或“等于”)α粒子的动量，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为　　　　。  解析：由p=可知，动能相同时，质子的质量比α粒子的质量小，因此动量小；由λ=可知，质子和α粒子的德布罗意波波长之比为λH∶λα=∶=2∶1。 答案：小于　2∶1 逐点清(二)　不确定性关系 　　　　　　　　　　　　　　　　 [多维度理解] 1.在微观世界中，粒子的位置和动量不能同时确定，不能同时测量。 2.关系式ΔxΔp≥中，Δx为位置的不确定范围，Δp为动量的不确定范围，h为普朗克常量。 3.能量E和时间t的不确定性关系为ΔEΔt≥。 4.由ΔxΔp≥可知，在微观领域，要准确地确定粒子的位置，动量的不确定性就更大；反之，要准确地确定粒子的动量，那么位置的不确定性就更大。 5.由不确定性关系ΔxΔp≥可知，微观粒子的位置和动量是不能同时被确定的，这也就决定了不能用“轨迹”的观点来描述粒子的运动。 6.不确定性关系是自然界的一条客观规律，对任何物体都成立，并不是因为测量技术和主观能力而使微观粒子的坐标和动量不能同时测准。对于宏观尺度的物体，其质量m通常不随速度变化(因为一般情况下，v远小于c)，即Δp=mΔv，所以ΔxΔv≥。由于m远大于h，因此Δx和Δv可以同时达到相当小的地步，远远超出最精良仪器的精度，完全可以忽略。可见，不确定现象仅在微观世界方可观测到。 [全方位练明] 1.判断下列说法是否正确。 (1)微观粒子的动量不可确定。 (×) (2)微观粒子的位置不可确定。 (×) (3)微观粒子的动量和位置不可同时确定。 (√) (4)不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于宏观物体。 (√) 2.已知=5.3×10-35 J·s。试求下列情况中速度测定的不确定量。(结果保留两位有效数字) (1)一个球的质量m=1.0 kg，测定其位置的不确定量为10-6 m。 (2)电子的质量me=9.1×10-31 kg，测定其位置的不确定量为10-10 m(即原子的数量级)。 解析：(1)m=1.0 kg，Δx=10-6 m， 由ΔxΔp≥，Δp=mΔv知 Δv1≥= m/s=5.3×10-29 m/s。 (2)me=9.1×10-31 kg，Δx=10-10 m Δv2≥= m/s ≈5.8×105 m/s。 答案：(1)Δv1≥5.3×10-29 m/s (2)Δv2≥5.8×105 m/s 学科网（北京）股份有限公司 $