13.5 能量量子化 课件 -2026-2027学年高二上学期物理人教版必修第三册

该高中物理课件聚焦“能量量子化”，涵盖热辐射、黑体、能量子假说及能级跃迁等核心知识。通过“两朵乌云”物理学史导入，衔接经典物理局限与近代物理开端，搭建从宏观到微观的认知支架。 其亮点在于以核心素养为导向，通过黑体理想模型建构科学思维，结合黑体辐射实验规律归纳培养科学探究能力。融入普朗克假说、氢原子光谱等实例，渗透科学态度与责任，助力学生建立量子化观念，教师可高效落实素养目标。

人教版（2019）必修三教学课件 第十三章 电磁感应与电磁波初步 第五节 能量量子化 目录 contents 01.导入与素养目标 02.新课讲解 03.课堂练习 04.教考衔接 05.课堂小结 Part One 导入与素养目标 >>> >>> 1 新课导入 20世纪初，物理学发展到一个崭新的阶段，一般称为近代物理，其物理基础是相对论和量子力学。 1 新课导入 当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中，他们认为物理学已经发展到头了。于是，1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文勋爵作了展望新世纪的发言: “科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。” --开尔文-- 但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲道： “但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----” 威廉·汤姆森 William Thomson 1 新课导入 黑体辐射 迈克尔逊实验 （光的速度） 后来的事实证明，正是这两朵乌云发展成为一场革命的风暴，乌云落地化为一场春雨，浇灌着两朵鲜花。 1 素养目标 物理观念 认识热辐射、黑体理想模型，掌握黑体辐射实验规律。 了解能量子假说，初步建立微观能量量子化的观念。 科学思维 体会理想化模型简化复杂物理问题的方法。 对比经典连续观念，体会科学观念更新的思维。 1 素养目标 科学探究 根据黑体辐射图像归纳温度对辐射的影响规律。 感受 “实验发现矛盾，提出假说解决问题” 的思路。 科学态度与责任 通过物理学史，学习敢于突破传统认知的科学精神。 知道量子理论对现代科学技术发展的重要价值。 Part Two 新课讲解 >>> >>> 2 新课讲解 一、热辐射 　　一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫作热辐射。 　　物体辐射的是电磁波，我们可以回想一下，电磁波产生的原因是什么呢？ 电磁波是变化的电场或磁场相互激发产生的。 2 新课讲解 1.定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波．这种辐射与物体的 温度有关，所以叫做热辐射。 2.物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的视觉。当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强。 2 新课讲解 月亮自身并不发光，为什么我们还能看到它？ 夏日的时候，我们穿深色的衣服会觉得很热，穿浅色的衣服会觉得凉快一些，这是为什么？ 物体表面还会吸收和反射外界的电磁波。常温下我们看到不发光的物体颜色就是物体表面反射光所致。 2 新课讲解 日常生活中，每个物体分别反射不同频率的电磁波，从而呈现出五彩斑斓的颜色。（例如：肉眼看到的蓝色物体将会反射蓝色对应频率的电磁波） 一些物体看起来很黑，其实是它吸收所有电磁波，反射的电磁波很弱 2 新课讲解 　　什么是黑体呢？ 　　白色物体几乎反射所有波长的可见光而呈白色，黑色的物体几乎不反射可见光而呈黑色。如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就叫作黑体。 二、黑体 2 新课讲解 思考：生活中，哪些物体可以看作是黑体？ 黑体-理想模型 物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射。 2 新课讲解 不透明体 外来各种波长的辐射能 反射某些波长的辐射能 吸收某些波长的辐射能 （随物而异） 发射各种波长的热辐射能 （随物而异） T 一 处 于 某 温 度 （随物而异） 热辐射的辐射强度与温度、物体种类及其表面情况有关，太复杂了！ 怎么去研究热辐射的客观规律呢？ 实际物体热辐射的复杂性 2 新课讲解 研究黑体辐射的实验装置 加热空腔使其温度升高，空腔就成了不同温度下的黑体，小孔向外的辐射就为黑体辐射。 2 新课讲解 对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与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。 黑体辐射实验规律 0 1 2 3 4 1700K 1500K 1300K 1100K 辐射强度 2 新课讲解 实验结论：随着温度的升高 各种波长的辐射强度都有增加； 辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。 2 新课讲解 很多科学家试图给出黑体辐射规律的理论解释，但都不能成功。 1896年，德国物理学家维恩 热力学理论→只在短波部分相符 1900年，英国物理学家瑞利 经典电磁理论→只在长波部分相符 2 新课讲解 三、能量子 1.能量子定义：振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍例如，可能是ε或2ε、3ε…这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子。 1900年底，普朗克作出了大胆假设： 普朗克 M.Planck 德国人 1858－1947 为了对黑体辐射实验规律做出解释，德国物理学家普朗克不得不承认：微观世界的某些规律，在我们宏观世界看来可能非常奇怪。 2 新课讲解 2.能量子大小：对于频率为ν的能量子， 它的大小：ε=hν h=6.62610-34J/s——普朗克常量 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不是连续的,只能取分立值,为能量子 Ꜫ 的整数倍.即 E= n Ꜫ (n 叫做量子数)。 微观 宏观 连续 分立的，量子化的 2 新课讲解 经光谱检验，它是两条分立的谱线，位于可见光的黄色部分。 钠原子的光谱 往酒精灯的火焰上撒一些食盐（氯化钠），会看到火焰的颜色变成黄色，这是金属钠原子发出的光。 2 新课讲解 用如图的分光镜观察到的氢原子的光谱在可见光范围内是四条分立的明线。 氢原子的光谱 2 新课讲解 4.能级：微观世界中能量取分立值的观念也适用于原子系统，原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫作能级。 分立轨道 1 2 3 4 E4E3 E2 E1 定态 ①基态：通常情况下，原子处于能量最低的状态 ②激发态：能量较高的状态。 2 新课讲解 5.能级跃迁： 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 从低能级跃迁到高能级，必须吸收能量 从高能级跃迁到低能级，则要释放能量 吸收或释放能量等于两能级差 跃迁 1 2 3 4 5 n -13.6 -3.4 -1.51 -0.85 0 E/eV 吸收能量 释放能量 能级差越大，v越高。 2 新课讲解 1 2 3 4 5 n -13.6 -3.4 -1.51 -0.85 0 E/eV 氢原子的光谱 3→2 4→2 5→2 6→2 2 新课讲解 四、量子力学的建立 20世纪20年代，量子力学建立了，它能够很好地描述微观粒子运动的规律，并在现代科学技术中发挥了重要作用。 核能的利用，计算机和智能手机的制造，激光技术等的应用都离不开量子力学。是量子力学引领我们迈入了现代社会，让我们享受到丰富多彩的现代生活。 Part Three 课堂练习 >>> >>> 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 课堂练习 3 Part five 课堂小结 >>> >>> 课堂小结 5 黑体辐射及能量子 （1）黑体辐射：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与它的温度有关。 （2）能量子：带电微粒的能量只能是某一最小能量值 的整数倍，这个不可再分的最小能量值 叫作能量子，它的大小为 微观粒子的能量是不连续的 物体温度越高，热辐射强度越大， 辐射的电磁波中波长较短的成分越强 感谢观看 Thanks $