高中物理必修2鲁科《第6章相对论与量子论初步第2节量子世界》1PPT课件一等奖
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- 1 - 量子世界-知识探讨
合作与讨论
光究竟是什么?一种说法认为:“光是一种类似于小球的粒子,它的行为就像一个质点,遵循反射定律,立竿见影是有力证明”;另一种说法认为:“光是一种波,就像水波、声波一样,薄膜或肥皂泡上的花纹是有力证明.”你认为他们谁的说法是正确的?查阅相关资料解决这个问题.
我的思路:光具有波粒二象性,光有时候表现为波动性,有时候表现为粒子性.
思考过程
1.紫外灾难:黑体辐射的能力与辐射波长和温度有关,瑞利-金斯公式在长波区域与实验吻合,而在短波区域出现严重的不符,由于这个实验与理论严重不符的结果出现在短波的紫外区域,所以称为“紫外灾难”.
2.量子:辐射是由一份份的能量组成的,就像物质是由一个个的原子组成的一样,辐射中的一份能量就是一个量子.
3.物质的波粒二象性:法国物理学家德布罗意认为,既然光具有波粒二象性,那么质量不为零的任何粒子,如电子,也具有波的性质.
例题解析
【例题】 关于光的本性,早期有牛顿的微粒说和惠更斯的________,后来又有麦克斯韦的电磁说.20世纪初,为解释________现象,爱因斯坦提出了光子说.________实验证实了实物粒子也具有波动性.
解析:光的本性早期由牛顿和惠更斯的粒子说和波动说的争论,麦克斯韦的电磁说与光电效应现象证明了光的波粒二象性,电子衍射实验证实了实物粒子也具有波动性. 点评:历史史实的了解是解决本题的关键.
知识总结
规律:黑体辐射的特点.
知识:黑体辐射,量子,波粒二象性.
方法:光子能量的计算方法:E =h
c .。
1/2ꢀ高速世界/量子世界题型1ꢀ低速与高速1.[广东佛山一中2018高一下期中]经典力学不适用于下列哪些运动(ꢀꢀ)A.火箭的发射B.速度接近光速的物体的运动C.“墨子号”在太空的运动D.宇宙飞船绕地球的运动解析经典力学适用于宏观、低速物体的运动,而不适用于微观、高速物体的运动,故选B.2.经典力学规律有其局限性.物体以下列哪个速度运动时,经典力学规律不适用(ꢀDꢀ)A.2.5×10-5m/sB.2.5×102ꢀm/sC.2.5×103ꢀm/sD.2.5×108ꢀm/s解析速度接近光速时,由相对论规律可知,物体的质量将随物体速度的变化而发生较大变化,经典力学不再适用,故选D.3.下列说法正确的是(ꢀꢀ)CA.开普勒发现了万有引力定律B.牛顿测定了引力常量C.爱因斯坦建立了狭义相对论D.物体高速(接近光速)运动时,其长度与运动状态无关解析牛顿发现了万有引力定律之后,卡文迪许用扭秤实验首先测定了引力常量,A、B错误.爱因斯坦建立了狭义相对论和广义相对论,C正确.根据相对论的基本公式,可知物体的长度、时间间隔和物体的质量都与物体的速度有关,都是相对的;根据狭义相对论,一条沿自身长度方向高速运动的杆,其长度比静止时短,D错误.4.物体运动的速度非常大时,经典力学就不再适用了,这是因为(ꢀCꢀ)A.物体运动的速度很大时,测量时引起的误差太大,所以不适用了B.物体运动的速度很大时,物体受到的力也很大,所以不适用了C.物体运动的速度很大时,物体的质量也发生了较大变化,所以不适用了D.物体运动的速度很大时,加速度也很大,所以不适用了解析根据相对论力学可知,物体的质量不是恒定的,它随物体运动的速度而变化,而在经典力学中,认为物体的质量是恒定的,故C正确.题型2ꢀ经典力学与相对论、量子理论的关系5.[广西南宁三中2018高一下期末]以下说法正确的是(ꢀCꢀ)A.大到天体,小到微观粒子,经典力学理论均适用B.经典力学的局限性说明经典力学的理论是错误的C.在经典力学中,物体的质量不随运动状态而改变D.相对论与量子力学否定了经典力学理论解析我们现在的力学分为经典力学和量子力学,其中经典力学是指以牛顿的三大定律为基础的现代力学体系,其适用于宏观、低速的物体的运动,在经典力学中,物体的质量不随运动状态而改变;在微观高速情况下物体的运动,要用量子力学和相对论来解释,但是并不会因为相对论和量子力学的出现,就否定了经典力学,只是说明经典力学具有局限性,但不能说经典力学是错误的,故选项C正确..6.[四川绵阳2018高一下期末]经典力学有一定的局限性和适用范围.下列运动适合用经典力学研究和解释的是(ꢀBꢀ)A.氢原子内电子的运动B.飞船绕月球做圆周运动C.密度很大的中子星附近物体的运动D.宇宙探测器以接近光速的速度远离地球的运动解析氢原子内电子已经不属于宏观物体,所以不适用于经典力学,故A错误;飞船绕月球做圆周运动是在弱引力场中的运动且运动速度远小于光速,所以适用于经典力学,故B正确;密度很大的中子星附近产生了强引力场,故不适用于经典力学,故C错误;速度接近光速的运动不适用于经典力学,故D 错误.7.[吉林长春2019高一下月考](多选)关于经典力学、狭义相对论和量子力学,下列说法中正确的是(ꢀꢀ)BCA.狭义相对论和经典力学是相互对立的、互不相容的两种理论B.在物体高速运动时,物体的运动规律遵循狭义相对论,在低速运动时,物体的运动遵循牛顿运ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ动定律C.经典力学适用于宏观物体的运动,量子力学适用于微观粒子的运动D.不论是宏观物体,还是微观粒子,经典力学和量子力学都是适用的解析经典力学是狭义相对论在低速条件下的近似,即只要远小于光速,经过数学变换,狭义相对论公式可变化为牛顿经典力学的公式,故A错误;在物体高速运动时,物体的运动规律遵循狭义相对论,在低速运动时,物体的运动遵循牛顿运动定律,故B正确;牛顿经典力学只适用于宏观、低速物体的运动,量子力学适用于微观、高速粒子的运动,故C正确,D错误.8.[江西南昌二中2019高一下月考]继哥白尼提出“日心说”、开普勒提出行星运动三定律后,牛顿站在巨人的肩膀上,创立了经典力学,揭示了包括行星在内的宏观物体的运动规律;爱因斯坦既批判了牛顿力学的不足,又进一步发展了经典力学,创立了相对论,这说明(ꢀꢀ)D①世界无限扩大,人不可能认识整个世界,只能认识世界的一部分ꢀ②人的意识具有能动性,能够正确地反映客观世界ꢀ③人对世界的认识具有局限性,需要发展和深化ꢀ④每一个认识都可能被后人推翻,人不可能获得正确的认识A.①②③④ꢀꢀB.①②③ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀC.①③④ꢀꢀꢀꢀꢀD.②③解析人对客观规律的认识是长期的、曲折的,甚至是错误的;但人的意识具有能动性,通过不断实践与概括,最终能够正确地反映客观世界;人对世界的每一个正确认识都有局限性,需要发展和深化,故②③正确.9.[山西太原2018高一下期末](多选)2017年6月16日,来自中国的“墨子号”量子卫星从太空发出两道红色的光射向青海德令哈站与千里外的云南丽江高美古站,首次实现了人类历史上第一次距离达“千公里级”的量子密钥分发.下列说法正确的是(ꢀAꢀC)A.经典力学适用于“墨子号”绕地球运动的规律B.经典力学适用于光子的运动规律C.量子力学可以描述“墨子号”发出两道红光的运动规律D.量子力学的发现说明经典力学已经失去了应用价值解析经典力学适用于宏观、低速物体的运动,“墨子号”绕地球的运动属于宏观、低速的运动,故A正确.量子力学适用于微观、高速物体的运动,如光子的运动,而对于高速运动的光子,经典力学已经不再适用,故B错误.量子力学可以描述光子的运动规律,而且量子力学和经典力学的适用范围不同,各自在自己的范围内是有价值的,故C正确,D错误.。
第2节量子世界学习目标核心提炼1.了解热辐射、黑体等概念。
2.知道“紫外灾难”。
3.知道普朗克的量子假说,理解量子化。
4.理解物质的波粒二象性。
3个概念——热辐射、黑体、物质波1个学说——普朗克的量子说2个公式——ε=hνE=nε1个本质——光的本质一、“紫外灾难”不连续的能量阅读教材第119~120页“紫外灾难”、“不连续的能量”部分,了解热辐射、黑体的概念,了解“紫外灾难”。
1.热辐射因物体中的分子、原子受到激发而发射出电磁波的现象,称为热辐射。
物体在任何温度下都会发生热辐射现象。
2.黑体黑体是物理学家为了研究热辐射的规律而设想的一个理想化模型,它是一个能完全吸收热辐射而不反射热辐射的物体。
3.“紫外灾难”(1)实验曲线:人们发现,黑体的单色辐出度与黑体的辐射波波长和温度有关,并得出了黑体的单色辐出度与辐射波波长λ、温度T之间关系的实验曲线。
(2)“紫外灾难”:在推导符合实验曲线的公式时,发现结果与实验曲线不符合。
这个与实验不符的结果出现在紫外区。
4.普朗克的量子说(1)提出的目的:普朗克为了克服经典物理学对黑体辐射现象解释的困难而提出的。
(2)含义:物体辐射(或吸收)的能量E只能是某一最小能量单位的整数倍。
E=nε (n=1,2,3,…)(3)量子的能量:辐射中的一份能量就是一个量子。
量子的能量大小取决于辐射的波长,量子的能量ε与频率ν成正比。
ε=hν,公式中h=6.63×10-34J·s,称为普朗克常量。
普朗克常量是普朗克引进的一个物理普适常数,是微观现象量子特征的表征。
5.量子(化)含义所谓量子(或量子化),本质是不连续性。
思维拓展你觉得夏天穿什么颜色的衣服最热?为什么?答案夏天穿黑色衣服比穿浅色衣服感觉要热的多,因为黑色衣服吸收热辐射的能量多,反射热辐射的能量少,因而感觉要热得多。
二、物质的波粒二象性阅读教材第121~122页“物质的波粒二象性”,了解物质的波动性和粒子性。