第6章 第2节 实物粒子的波粒二象性（课件PPT）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版）

该高中物理课件围绕“实物粒子的波粒二象性”展开，涵盖德布罗意假说、物质波、不确定性关系等核心知识点。通过“变化说明”判断题导入，衔接光的波粒二象性旧知，搭建从宏观到微观的学习支架，帮助学生建立知识脉络。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过质子与α粒子波长计算、碳60分子衍射等例题，结合电子双缝干涉实验分析，培养学生模型建构与科学推理能力。对学生提升物理观念和问题解决能力，对教师提供结构化教学资源，助力高效课堂实施。

第2节　实物粒子的波粒二象性 1 学习目标 1．了解粒子的波动性，知道物质波的概念。　2.了解什么是德布罗意波，会解释有关现象。　3.了解经典物理学中的粒子和波的特点。　4.了解概率波的内容。　5.了解“不确定性关系”的含义。 返回导航 课前知识梳理 1 课堂深度探究 2 内 容 索 引 随堂巩固落实 3 课前知识梳理 PART 01 第一部分 4 一、德布罗意假说 1．德布罗意波：德布罗意认为，实物粒子也具有波动性，即每一个______的粒子都有一个对应的波，人们把这种波称为物质波或德布罗意波。 2．粒子的能量E与相应的波的频率ν之间的关系为______； 粒子的动量p与相应波长λ之间的关系为_______。 运动 E＝hν 返回导航 二、对德布罗意假说的实验探索 1927年，戴维孙、革末、汤姆孙均通过实验发现了______的衍射现象，证实了电子的_________。 三、不确定性关系 1．定义：在宏观世界中，一个物体的位置和动量是可以同时确定的。但在微观世界中，粒子的 位置和动量不能同时确定，这种关系称为____________关系。 2．表达式：__________。其中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。 电子 波动性 不确定性 返回导航 判断下列说法是否正确。 (1)湖面上的水波就是物质波。(　　) (2)电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性。(　　) (3)光波既是一种电磁波，又是一种概率波。(　　) (4)双缝干涉说明光具有粒子性。(　　) (5)概率波和机械波都能发生干涉和衍射现象，所以本质是一样的。(　　) ×　 √ √ ×　 ×　 返回导航 课堂深度探究 PART 02 第二部分 8 知识点一　物质波的理解和波长的计算 1．物质的分类 (1)由分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质。 (2)“场”也是物质，像电场、磁场、电磁场这种看不见的，不是由实物粒子组成的，而是一种客观存在的特殊物质。 2．物质波的普遍性：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。 返回导航 返回导航 √ 返回导航 返回导航 √ 　 　如图所示，碳60是由60个碳原子组成的足球状分子，科研人员把一束碳60分子以2.0×102 m/s的速度射向光栅，结果在后面的屏上观察到条纹。已知一个碳原子质量为1.99×10－26 kg，普朗克常量为6.63×10－34 J·s，则该碳60分子的物质波波长约为(　　) A．1.7×10－10 m B．3.6×10－11 m C．2.8×10－12 m D．1.9×10－18 m 返回导航 返回导航 角度2　物质波的实验验证 　 　(多选)电子衍射和双缝干涉实验是证明德布罗意物质波理论的重要实验，电子束通过铝箔后的衍射图样如图甲所示，不同数目的电子通过双缝后的干涉图样分别如图乙、图丙和图丁所示。下列说法正确的是(　　) A．亮条纹是电子到达概率大的地方 B．这两个实验都说明电子是粒子 C．这两个实验说明光子具有波动性 D．这两个实验说明实物粒子具有波动性 √ √ 返回导航 [解析]　物质波，又称德布罗意波，是概率波，指空间中某点某时刻可能出现的概率，其中概率的大小受波动规律的支配，亮条纹是电子到达概率大的地方，故A正确； 电子是实物粒子，这两个实验是以电子是实物粒子为依据的，衍射与干涉是波特有的现象，所以电子束的衍射图样证实了德布罗意物质波的假说是正确的，说明实物粒子具有波动性，故B错误，D正确； 题图图样为电子衍射和双缝干涉图样，不能说明光子具有波动性，故C错误。 返回导航 知识点二　波粒二象性 1．光的波粒二象性 项目 实验基础 表现 说明 光的 波动性 干涉和 衍射 (1)光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述 (2)足够能量的光在传播时，表现出波的性质 (1)光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的 (2)光的波动性不同于宏观观念的波 返回导航 项目 实验基础 表现 说明 光的 粒子性 光电效应， 康普顿 效应 (1)当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质 (2)少量或个别光子容易显示出光的粒子性 (1)粒子的含义是“不连续”“一份一份”的 (2)光子不同于宏观观念的粒子 联系 光是一种概率波，大量光子表现出波动性，个别光子表现出粒子性，频率越高粒子性越显著，频率越低波动性越显著 返回导航 返回导航 　 　(多选)1927年戴维森和G.P.汤姆孙分别完成了电子束衍射的实验，该实验是荣获诺贝尔奖的重大近代物理实验之一。该实验装置的简化图如图所示，下列说法正确的是(　　) A．亮条纹说明电子不是沿直线运动的 B．该实验说明物质波理论是正确的 C．该实验再次说明光子具有波动性 D．该实验说明实物粒子具有波动性 √ √ √ [解析]　亮条纹处是电子能到达的地方，故A正确； 电子是实物粒子，能发生衍射现象，说明实物粒子具有波动性，物质波理论是正确的，不能说明光子的波动性，故B、D正确，C错误。 返回导航 √ 返回导航 [解析]　康普顿效应揭示了光的粒子性，A正确，不符合题意； 光子散射后能量减小，则频率减小，波长变大，B正确，不符合题意； X射线是电磁波，则光子与电子碰撞后速度不变，C错误，符合题意； 返回导航 知识点三　对不确定性关系的理解 1．粒子位置的不确定性 单缝衍射现象中，入射的粒子有确定的动量，但它们可以处于挡板左侧的任何位置，也就是说，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的。 2．粒子动量的不确定性 (1)微观粒子具有波动性，会发生衍射，大部分粒子到达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子跑到投影位置以外，这些粒子具有与其原来运动方向垂直的动量。 (2)由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的，所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性,不确定量的大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量。 返回导航 返回导航 5．经典物理和微观物理的区别 (1)在经典物理学中，可以同时用位置和动量精确地描述质点的运动，如果知道质点的加速度，还可以预言质点在以后任意时刻的位置和动量，从而描绘它的运动轨迹。 (2)在微观物理学中，不可能同时准确地知道粒子的位置和动量，因而也就不可能用“轨迹”来描述粒子的运动，但是，我们可以准确地知道大量粒子运动时的统计规律。 返回导航 √ 返回导航 返回导航 随堂巩固落实 PART 03 第三部分 28 1．(物质波的理解)(多选)关于物质波，下列认识错误的是(　　) A．任何运动的物体都伴随一种波，这种波叫物质波 B．X射线的衍射实验，证实了物质波假设是正确的 C．电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的 D．与宏观物体相联系的物质波不具有干涉、衍射等现象 √ √ 返回导航 解析：任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有与其本身相联系的波，这就是物质波，故A正确； X射线的本质是电磁波，X射线的衍射实验，证实了X射线的波动性，故B错误； 电子的衍射实验，证实了物质波假设是正确的，故C正确； 物质波具有干涉、衍射等现象，故D错误。 返回导航 √ 返回导航 返回导航 3．(波粒二象性)下列说法正确的是(　　) A．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点 B．光不具有波动性 C.由于光既具有波动性，又具有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，故认为光具有波粒二象性 D．实物粒子和光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物质 √ 返回导航 解析：光的波动性和光的粒子性不同于宏观的机械波和质点，A错误； 光既具有波动性又具有粒子性，B错误； 光的波动性和粒子性是光的行为，即光具有波粒二象性，C正确； 实物粒子虽然与光子具有某些相同的现象，但粒子是实物，而光则是传播着的电磁波，其本质不同，D错误。 返回导航 √ √ 返回导航 解析：不确定性关系表明无论采用什么方法试图确定Δx和Δp中的一个，必然引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关，无论怎样改善测量仪器和测量方法，都不可能逾越不确定性关系所给出的不确定限度，故A、D正确。 返回导航 ΔxΔp≥ $