3.5 微观世界的量子化(Word学生用书)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中物理必修第三册（教科版)

该高中物理导学案聚焦“微观世界的量子化”，核心知识点涵盖波粒二象性和能量量子化。课堂导入通过梳理光的本质认识史，从牛顿微粒说到惠更斯波动说，再到麦克斯韦电磁波理论及爱因斯坦光子假设，搭建经典物理到量子物理的学习支架，结合填空、判断等基础落实环节衔接前后知识。 资料特色在于分层次突破核心要点，知识精研结合典例分析与素养训练，注重科学思维培养，如通过能级跃迁理论引导模型建构与科学推理，科学探究环节设计氢原子能级图探究光谱问题，教学效果检测针对性强，助力学生深化物理观念，提升解决微观世界问题的能力。

5.微观世界的量子化 物理观念：1.知道光本质的认识史，了解光的波粒二象性及其对立统一的关系。2.了解爱因斯坦的光子假设。 科学思维：了解原子能级及能级跃迁理论。 科学探究：通过氢原子的能级图探究氢原子光谱。 科学态度与责任：感知各种物体都有波粒二象性和能级跃迁，感受人类对物质世界认识的不断进步，深刻地改变了人类社会。 知识点一　波粒二象性 1.光的本质 （1）17世纪，牛顿主张　　　　　，而惠更斯认为光是一种。 （2）19世纪，麦克斯韦更进一步说明：光是一种　　　　　。 （3）19世纪末，包括光电效应等现象，证明了光具有　　　　　。 2.光子：爱因斯坦认为在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫作一个光量子，简称光子。 3.波粒二象性：光既有　　　又具有 　　　。 知识点二　能量量子化 1.能级 （1）定义：原子的能量是　　　　　的，即一系列不连续的值，这些　　　　　　量子化的能量值称为能级。 （2）特点 ①原子处于能量　　　的状态，这是最稳定的状态。 ②原子在某些情况下，可能会变到　　　　的状态。 ③原子能量取值不是任意的，只能取　　　的若干个数值。 2.跃迁 （1）定义：当氢原子的能量发生变化时，只能从某个能级“跳跃”到另一个能级，这个过程称为跃迁。 （2）特点 ①从较低的能级跃迁到较高的能级，必须　　　能量。 ②从较高的能级跃迁到较低的能级，必须　　　能量。 ③跃迁过程中吸收或释放出的能量都等于两能级的　　　　。 1.判断正误。 （1）普朗克认为振动着的带电微粒的能量是不连续的。（　　） （2）牛顿认为光是一种电磁波。（　　） （3）光只具有粒子性。（　　） （4）爱因斯坦认为在空间传播的光是不连续的，并提出了光子的概念。（　　） 2.思考题。 如图所示，为什么原子的发射光谱是一些分立的亮线？ 要点一　对波粒二象性的理解 1.光的粒子性并不否定光的波动性，波动性和粒子性都是光的本质属性，只是在不同条件下的表现不同。当光与其他物质发生作用时，表现出粒子的性质；少量或个别光子易显示出光的粒子性；频率高波长短的光，粒子性显著。大量光子在传播时表现为波动性；频率低波长长的光，波动性显著。 2.只有从波粒二象性的角度，才能统一说明光的各种表现。光的波动性和粒子性是统一的。 关于光的波粒二象性，下列说法中正确的是（　　） A．光的波粒二象性说明光具有波动性时不具有粒子性，具有粒子性时不具有波动性 B．光的频率越低，粒子性越显著 C．大量光子产生的效果往往显示波动性 D．光的波粒二象性否定了光的电磁说 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1.关于光的本性，下列说法中正确的是（　　） A．关于光的本性，牛顿提出“微粒说”，惠更斯提出“波动说”，爱因斯坦提出“光子说”，它们都说明了光的本性 B．光具有波粒二象性是指既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子 C．光的干涉、衍射现象说明光具有粒子性 D．光电效应说明光具有粒子性 2.下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是（　　） A．有的光是波，有的光是粒子 B．光子与电子是同样的一种粒子 C．光的波长越长，其波动性越显著；波长越短，其粒子性越显著 D．大量光子的行为往往显示出粒子性 要点二　对能量量子化的理解 1.能量子 （1）普朗克假设 振动着的带电微粒能量只能是某一最小能量值ε的整数倍。即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的。这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。 （2）能量子的大小 ε=hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量。h=6.626×10－34 J•s。（一般取h=6.63×10－34 J•s） （3）能量的量子化 在微观世界中能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的。这种现象叫能量的量子化。 2.能级 （1）对能级定义的理解 原子处于最低的能级时，原子是最稳定的；原子处于高能级时，原子是不稳定的，会向低能级跃迁。 （2）特点 ①原子从低能级向高能级跃迁需要吸收能量，等于前后两个能级之差。 ②原子从高能级可以自发地向低能级跃迁，跃迁释放出光子的能量等于前后两个能级之差。 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。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 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 方法技巧 解有关能量子问题的技巧 （1）熟练掌握能量子的计算公式：ε=hν=。 （2）把握宏观能量E=Pt与微观能量子的关系：E=nε。 （3）正确建立模型。 1.〔多选〕以下宏观概念中，哪些是“量子化”的（　　） A．物体的带电荷量　 B．物体的质量 C．物体的动能　 D．学生的个数 2.〔多选〕下列有关于原子能级的说法中正确的是（　　） A．原子的能量是量子化的，只能是一系列不连续的值 B．原子通常处于能量最低的基态 C．原子从某个能级跃迁到另一能级时，辐射（或吸收）一定频率的光子 D．原子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率 要点回眸 1.有关光的本性，下列说法正确的是（　　） A．光既具有波动性，又具有粒子性，这是互相矛盾和对立的 B．光的波动性类似于机械波，光的粒子性类似于质点 C．大量光子才具有波动性，个别光子只具有粒子性 D．由于光既有波动性，又有粒子性，无法只用其中一种去说明光的一切行为，只能认为光具有波粒二象性 2.〔多选〕关于对普朗克能量子假说的认识，下列说法正确的是（　　） A．振动着的带电微粒的能量只能是某一能量值ε B．带电微粒辐射或吸收的能量只能是某一最小能量值的整数倍 C．能量子与电磁波的频率成正比 D．这一假说与现实世界相矛盾，因而是错误的 3.〔多选〕对于带电微粒辐射和吸收能量时的特点下列说法正确的有（　　） A．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收的 B．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 C．吸收的能量可以是连续的 D．辐射和吸收的能量是量子化的 4.（2026•四川南充12月段考）波长从10纳米到121纳米范围内的紫外光可用于芯片制备。上述范围内最长波长与最短波长的光子能量之比约为（　　） A.1∶2　 B．1∶12　　 C.12∶1　 D．2∶1 完成课后作业　第三章　5. 答案 5.微观世界的量子化 【基础知识落实】 知识点一 1.（1）微粒说　波　（2）电磁波　（3）粒子性 3.波动性　粒子性 知识点二 1.（1）量子化　不连续的　（2）①最低　②能量较高　③分立 2.（2）①吸收　②释放　③能量差 情境思辨 1.（1）√　（2）×　（3）×　（4）√ 2.提示：原子的能级是分立的，原子自发地从高能级向低能级跃迁释放的光子能量也是分立的，因此原子的发射光谱是一些分立的亮线。 【核心要点突破】 要点一　 【典例 1】　C　光具有波粒二象性，波粒二象性并不否定光的电磁说，只是说某些情况下粒子性明显，某些情况下波动性明显，故A、D错误。光的频率越高，波长越短，粒子性越明显，波动性越不明显，故B错误。大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性，故C正确。 素养训练 1.D　光的波动性指大量光子在空间各点出现的可能性的大小可以用波动规律来描述，不是惠更斯的波动说中宏观意义下的机械波，光的粒子性是指光的能量是一份一份的，每一份是一个光子，不是牛顿微粒说中的经典微粒。某现象说明光具有波动性，是指波动理论能解释这一现象。某现象说明光具有粒子性，是指能用粒子说解释这个现象。要区分说法和物理史实与波粒二象性之间的关系，D正确。 2.C　光具有波粒二象性，即具有波动性和粒子性，A错误；光子不是实物粒子，电子为实物粒子，故B错误；光的波长越长，其波动性越明显；波长越短，其粒子性越明显，C正确；大量光子的行为显示波动性，D错误。 要点二　 【典例 2】　A　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，可解得P= W=2.3×10－18 W。故A正确。 素养训练 1.AD　所谓“量子化”就是不连续的，是一份一份的，故选A、D。 2.ABC　A、B、C三项其核心是原子定态概念的引入与能量跃迁学说的提出，也就是“量子化”的概念，原子的能量是不连续的，只能是一系列分立的值，原子通常处于能量较低的状态，当发生能级跃迁时，要吸收或放出一定频率的光子，原子辐射的能量与电子在某一可能轨道上绕核的运动无关，则A、B、C正确，D项错误。 【教学效果检测】 1.D　19世纪初，人们成功地在实验中观察到了光的干涉、衍射现象，这属于波的特性，微粒说无法解释；但到了19世纪末又发现了光的新现象——光电效应，这种现象波动说不能解释，证实光具有粒子性。因此，光既具有波动性，又具有粒子性，但不同于宏观的机械波和机械粒子，波动性和粒子性是光在不同的情况下的不同表现，是同一客体的两个不同侧面、不同属性，只能认为光具有波粒二象性，故选项A、B、C错误，D正确。 2.BC　普朗克能量子假说认为，能量存在某一个最小值，带电微粒辐射或吸收的能量只能是这个最小能量值的整数倍，故A错误，B正确；能量子与电磁波的频率成正比，故C正确；能量子假说反映的是微观世界的特征，不同于宏观世界，并不是与现实世界相矛盾，故D错误。 3.ABD　根据普朗克的量子理论，能量是不连续的，其辐射和吸收的能量只能是某一最小能量单位的整倍数，故A、B、D正确，C错误。 4.B　根据光子能量公式ε=h代入数据可得波长从10纳米到121纳米范围内最长波长与最短波长的光子能量之比约1∶12，故选B。 3 / 4 学科网（北京）股份有限公司 $