高中物理黑体辐射教案

第四章原子结构和波粒二象性第1节普朗克黑体辐射理论【学习目标】1．知道黑体、黑体辐射的概念。

2．了解黑体辐射的实验规律。

3．知道能量子的概念，会计算能量子大小。

4．了解普朗克量子假说。

预习学案一、黑体与黑体辐射黑体辐射的实验规律1．黑体能够完全入射的各种波长的电磁波而不发生的物体。

2．黑体模型如图所示，在空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次和，最终不能从空腔射出。

这个带小孔的空腔就可以近似为一个。

黑体是一个理想化的物理模型。

3．黑体辐射黑体虽然不电磁波，却可以向外电磁波，这种辐射叫作黑体辐射。

4．黑体辐射的实验规律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，如图所示。

二、能量子1．定义组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的。

当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫作。

2．能量子大小ε＝hν，其中ν是带电微粒的振动频率，h称为，h＝6.626 070 15×10－34J·s （一般取h＝6.63×10－34 J·s）。

3．能量的量子化微观粒子的能量是的，或者说微观粒子的能量是的。

课堂学案：［典例1］［多选］黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（）A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动［典例2］［多选］某半导体激光器发射波长为1.5×10－6 m，功率为5.0×10－3 W的连续激光。

已知可见光波长的数量级为10－7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，该激光器发出的（）A．是紫外线B．是红外线C．一个光子的能量约为1.3×10－18 J D．光子数约为每秒3.8×1016个达标学案：1．能正确解释黑体辐射实验规律的是（）A．能量的连续经典理论B．普朗克提出的能量量子化理论C．牛顿提出的微粒说D．惠更斯提出的波动说2．关于对热辐射的认识，下列说法正确的是（）A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波B．物体温度越高，辐射强度越大C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色3．［多选］下列说法正确的是（）A．只有温度高的物体才会有热辐射B．黑体只是从外界吸收能量，从不向外界辐射能量C．黑体也可以看起来很明亮，是因为黑体也可以向外辐射电磁波D．一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和表面状况有关4．对黑体辐射电磁波的强度按波长的分布有影响的因素是（）A．温度B．材料C ．表面状况D ．以上都正确5．［多选］下列关于黑体辐射的实验规律叙述正确的是（ ）A ．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加B ．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C ．黑体热辐射的强度与波长无关D ．黑体辐射无任何规律6．［多选］在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度。

2.1 拨开黑体辐射的疑云-沪科教版选修3-5教案1. 教学目标1.了解电磁辐射的基本概念和种类；2.了解黑体辐射的特点，理解普朗克“量子化假设”；3.掌握斯特藩–玻尔兹曼定律，学会计算黑体辐射功率；4.学会使用太阳光度测量仪，进行太阳光谱的观测；5.培养学生的思辩能力和科学探究精神。

2. 教学重点1.黑体辐射的特点；2.普朗克“量子化假设”；3.斯特藩–玻尔兹曼定律；4.计算黑体辐射功率。

3. 教学方法1.讲授法；2.实验法；3.讨论法。

4. 教学过程【Step 1】导入新课老师可以放一段视频，让学生们观察太阳的形态，引导学生对太阳的光谱进行初步探究。

【Step 2】概念的讲解黑体辐射是指一种理想化的辐射体，在不考虑辐射线的干扰下所发出的辐射。

普朗克“量子化假设”揭示了黑体辐射的发射规律，斯特藩–玻尔兹曼定律则描述了黑体辐射的功率密度与温度之间的关系。

【Step 3】实验操作在实验室进行黑体辐射的实验，并且进行数据的收集和处理。

学生可以根据收集到的数据计算黑体辐射功率。

【Step 4】思辨性讨论让学生们讨论太阳的光谱特征，并且开展一场关于太阳光度测量仪的讨论。

学生可以提出一些猜想，进行实验验证，以培养学生的思辩能力和科学探究精神。

【Step 5】教学实施教师可以运用讲授、实验、讨论的方式进行教学，引导学生主动思考，通过实验来加深对黑体辐射的认识和理解，探究太阳的光谱特征，并且形成自己的思考和见解。

5. 教学评价通过课堂教学，学生可以了解电磁辐射的基本概念和种类，了解黑体辐射的特点，理解普朗克“量子化假设”，掌握斯特藩–玻尔兹曼定律，并且学会计算黑体辐射功率。

通过太阳光度测量仪的实验，学生也掌握了测量仪器测量太阳光谱的方法和步骤，并且学会使用实验数据进行推理和归纳。

在教学中，教师注重引导学生思考和讨论，培养学生的探究能力和科学思维，同时在课后还可以通过作业和考试等方式对学生进行评价和检测。

普朗克黑体辐射理论教学目标1.知道黑体与黑体辐射，知道黑体辐射的实验规律及理论解释。

2.了解能量子假说，领会科学解释中的科学假说方法。

3.了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会能量量子化的提出对人们认识物质世界的影响。

教学重难点教学重点1.通过对不同温度下黑体辐射强度与波长关系的实验图像的分析，让学生感悟以实验为基础的科学探究方法。

教学难点1.认识能量量子化假说。

教学准备弹簧振子、多媒体课件教学过程新课引入情景引入：量子论使人们认识了微观世界的运动规律，并发展了一系列对原子、分子等微观粒子进行有效操控和测量的技术。

图为利用扫描隧道显微镜将48个铁原子排成的“原子围栏”。

那么，人们认识量子规律的第一步是怎样迈出的呢？讲授新课一、黑体与黑体辐射在介绍黑体和黑体辐射之前，先回顾“热辐射”的知识。

1.热辐射定义：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.黑体教师设问：对于一般物体，除了热辐射外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波，也就无法排除物体反射外界电磁波的影响而单独研究热辐射。

有没有能完全吸收电磁波的物体？它是怎样吸收电磁波的？实例分析：如图4.1-1，在空腔壁上开一个很小的孔，从小孔射入空腔的光能反射出来吗？能看清小孔里的情形吗？射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，我们也就不能看清小孔里的情形。

定义：这种能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射的物体就是绝对黑体，简称黑体。

带小孔的空腔就可以近似为一个绝对黑体。

3.黑体辐射定义：黑体虽然不能反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫做黑体辐射。

为什么要研究黑体辐射呢？大量实验结果表明，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。

所以，它可能反映了某种具有普遍意义的客观规律，人们因此对黑体辐射进行了深入的实验及理论研究。

二、黑体辐射的实验规律如图 4.1-2是黑体辐射电磁波的强度按波长分布的情况，横坐标是辐射电磁波的波长，纵坐标表示对应波长电磁波的辐射强度。

5能量量子化[学习目标] 1.了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射．(重点)2.了解黑体辐射的实验规律，了解黑体辐射的强度与波长的关系．(重点)一、黑体与黑体辐射1．热辐射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，所以叫作热辐射．物体热辐射中随温度的升高，辐射的较短波长的电磁波的成分越来越强．2．黑体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，这种物体就是绝对黑体，简称黑体．3．黑体辐射的实验规律(1)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．(2)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．随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．4．维恩和瑞利的理论解释(1)建立理论的基础：依据热学和电磁学的知识寻求黑体辐射的理论解释．(2)维恩公式：在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离很大．(3)瑞利公式：在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符，由理论得出的荒谬结果被称为“紫外灾难”．二、能量子1．普朗克的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．能量子公式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＝6.63×10－34J·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．4．普朗克理论(1)借助于能量子的假说，普朗克得出了黑体辐射的强度按波长分布的公式，与实验符合之好令人击掌叫绝．(2)普朗克在1900年把能量子列入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体．(√)(2)温度越高，黑体辐射电磁波的强度越大．(√)(3)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍．(√)(4)能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比．(√)(5)光滑水平桌面上匀速运动的小球的动能也是量子化的．(×)2．(多选)以下关于辐射强度与波长关系的说法中正确的是()A．物体在某一温度下只能辐射某一固定波长的电磁波B．当铁块呈现黑色时，说明它的温度不太高C．当铁块的温度较高时会呈现赤红色，说明此时辐射的电磁波中该颜色的光强度最强D．早、晚时分太阳呈现红色，而中午时分呈现白色，说明中午时分太阳温度最高BC[由辐射强度随波长变化关系图知，随着温度的升高，各种波长的波的。

高中物理黑体辐射理论教案
一、教学目标：
1. 了解黑体辐射的基本概念和性质；
2. 掌握黑体辐射公式的推导和应用；
3. 理解黑体辐射的重要性以及与热力学的关系。

二、教学内容：
1. 黑体辐射的定义和性质；
2. 黑体辐射公式的推导；
3. 黑体辐射的应用。

三、教学步骤及教学重点：
1. 黑体辐射的基本概念和性质（10分钟）
- 介绍黑体辐射的定义和性质；
- 讲解黑体吸收和发射辐射的特点。

2. 黑体辐射公式的推导（20分钟）
- 介绍黑体辐射的普朗克公式；
- 推导黑体辐射公式的基本原理；
- 解释黑体辐射公式中的各个参数的含义。

3. 黑体辐射的应用（15分钟）
- 探讨黑体辐射在实际生活中的应用；
- 分析黑体辐射与热力学的关系。

四、教学评估及作业布置：
1. 设计一道与黑体辐射相关的习题，考察学生对黑体辐射的理解和应用能力；
2. 布置黑体辐射实验报告，让学生实际操作测量黑体辐射现象。

五、教学延伸：
1. 扩展讨论黑体辐射的历史背景和发展；
2. 探讨黑体辐射在天文学和宇宙学中的应用。

六、教学反思：
1. 教学内容是否符合学生的认知水平和学习兴趣；
2. 学生对于黑体辐射的理解和应用是否到位；
3. 是否需要调整教学方法和手段，提高教学效果。

1. 普朗克黑体辐射理论-人教版高中物理选择性必修第三册（2019版）教案1.1 教学目标•理解黑体辐射现象，能够解释普朗克黑体辐射理论的提出•掌握普朗克黑体辐射公式的使用，能够计算黑体辐射的能谱和总能量•了解普朗克常数和引入量子概念对物理学的影响1.2 教学重点•理解普朗克黑体辐射理论的提出和背景•掌握普朗克黑体辐射公式的使用1.3 教学难点•理解普朗克常数和引入量子概念对物理学的影响1.4 教学内容1.4.1 什么是黑体辐射黑体是指一种具有吸收所有射入它的辐射并且将射入它的能量全部转化成热能的理想物体。

黑体表现出的辐射现象称为黑体辐射。

黑体辐射在物理学领域中具有重要地位，无论是经典物理学还是现代物理学，都需要应用黑体辐射理论。

1.4.2 普朗克黑体辐射理论普朗克是德国物理学家，他在对热辐射问题的研究中，提出了普朗克黑体辐射理论。

这个理论的主要内容是：对于一个黑体，在某个频率范围内，它辐射出的能量是不连续的，即只能取决于频率，而与时间和强度无关，这个能量是由离散的能量元组成，每个能量元被称为光量子。

这个理论的提出，被认为是量子观念的开始。

1.4.3 普朗克黑体辐射公式普朗克通过理论计算，得到了一个与频率有关的黑体辐射的能量分布公式，即普朗克黑体辐射公式。

该公式为：$$ B_\ u(T) = {{2 h\ u^3}\\over {c^2}} {1\\over{e^{\\frac{h\ u}{kT}} - 1}} $$其中，B u(T)为单位时间内每单位面积对频率为u的辐射能量，T为黑体温度，ℎ为普朗克常数，k为玻尔兹曼常数，c为光速。

该公式是现代物理学一个重要的公式，也是普朗克对物理学作出的重要贡献之一。

1.4.4 普朗克常数和量子概念普朗克的公式中涉及到的普朗克常数ℎ，是一个非常重要的物理常数。

这个物理常数的意义在于，对于一切频率为u的辐射，它的能量都是由一些相同的能量单位E=ℎu组成的，也就是辐射能量是量子化的。

高中物理黑体辐射教案教学内容：黑体辐射教学目标：1. 了解黑体辐射的基本概念和特点；2. 掌握黑体辐射的基本定律和公式；3. 能够应用黑体辐射的知识解决相关问题。

教学重点与难点：1. 掌握黑体辐射的基本特点和定律；2. 理解黑体辐射的能量密度和辐射强度的关系。

教学准备：1. 多媒体教学设备；2. 黑体辐射实验器材；3. 教材资料和课件。

教学过程：一、导入（5分钟）1. 向学生介绍黑体辐射的概念和背景；2. 提出黑体辐射的重要性和应用领域。

二、讲解黑体辐射的基本概念和特点（10分钟）1. 解释黑体辐射的基本概念和特点；2. 引导学生理解黑体辐射的发射机制和辐射能量分布规律。

三、介绍黑体辐射的基本定律和公式（15分钟）1. 讲解黑体辐射的斯特藩-玻尔兹曼定律和维恩位移定律；2. 推导黑体辐射的普朗克辐射定律和辐射强度公式。

四、展示黑体辐射实验器材进行实验演示（10分钟）1. 展示黑体辐射实验器材的结构和使用方法；2. 进行黑体辐射实验演示，让学生观察和探究黑体辐射现象。

五、讲解黑体辐射的应用与实践（10分钟）1. 解释黑体辐射在工程和科技领域的应用；2. 引导学生思考黑体辐射对人类社会的影响和作用。

六、总结与复习（5分钟）1. 总结黑体辐射的基本概念和定律；2. 复习黑体辐射的相关知识点。

教学反馈：1. 学生作业和练习；2. 学生对黑体辐射知识的掌握程度和应用能力的评估。

课后拓展：1. 自主学习相关领域的知识和文献；2. 开展黑体辐射相关的研究和实验。

教学评价：1. 学生在课堂上的积极参与和表现；2. 学生对黑体辐射知识的理解和应用能力。

教学设计课程基本信息学科物理年级二年级学期春季课题普朗克黑体辐射理论教学目标1.知道黑体及黑体辐射，知道黑体辐射的实验规律和理论解释；2.了解能量子假说，体会假说在科学解释中的作用；3.了解宏观、微观粒子能量变化的特点，体会量子化对人类认识物质世界的影响。

教学内容教学重点：1. 能量子的概念教学难点：1. 黑体辐射实验规律的量子化解释。

教学过程一、新课引入19世纪末，经典物理学在各个领域都取得了很大的成功，比如在力学、热学和电磁学，当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中，认为物理学已经发展到头了。

开尔文勋爵也说道：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。

但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云。

但就是这两朵乌云，浇灌出了两个重要的理论，量子力学和相对论。

本课要学习的就是量子理论的第一步是如何踏出的。

二．新课讲解1.热辐射在炉火旁边，会感到温暖，火炉以辐射的形式向外辐射能量，即使火焰熄灭了，火炉仍然向外辐射红外线，只是感受不到。

热辐射：一切物体在任何温度下都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关。

热辐射的两条规律：1.温度升高，辐射强度变大，温度降低，辐射强度变小；2.室温下，辐射电磁波波长较长，高温下，辐射电磁波波长较短。

2.黑体与黑体辐射（1）概念在空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔中会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出。

这个小孔就可以看成一个绝对黑体。

定义：如果一个物体在任何温度下，都能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，则称这种物体为绝对黑体，简称黑体。

黑体辐射电磁波的规律只与黑体的温度有关，因而可以反映某种具有普通意义的客观规律。

（2）实验探究按照当时物理学的认识，每个带电微粒的振动都产生变化的电磁场，从而产生电磁辐射。

于是，人们很自然地要依据热学和电磁学的知识寻求黑体辐射的理论解释。

维恩公式在短波部分与实验结果吻合得很好，但长波却不行。

高中物理能量辐射实验教案
实验目的：通过实验，让学生了解能量辐射的基本原理，掌握能量辐射的相关知识，培养学生的实验技能和科学思维能力。

实验材料：黑色和白色两块物体、红外线探测仪、温度计、热板、计时器等。

实验步骤：
1. 将黑色物体和白色物体分别放在热板上加热，使它们的表面温度相同。

2. 使用红外线探测仪测量两个物体的辐射能量。

3. 使用温度计测量两个物体的表面温度。

4. 记录实验数据，并计算出两个物体的辐射能量和表面温度之间的关系。

实验要点：
1. 通过实验数据分析，黑色物体的辐射能量明显高于白色物体，这是因为黑色物体的辐射率高，能够更有效地吸收和辐射能量。

2. 辐射能量与温度的四次方成正比，即史蒂芬-波尔兹曼定律：\(E=\sigma T^4\)，其中E 表示辐射能量，T表示温度，sigma表示史蒂芬-波尔兹曼常数。

实验总结：
通过本实验，学生能够了解能量辐射的基本原理，掌握史蒂芬-波尔兹曼定律的应用，并培养实验技能和科学思维能力，为深入学习物理和应用知识打下基础。

《普朗克黑体辐射理论》学历案（第一课时）一、学习主题本学习主题为《普朗克黑体辐射理论》。

普朗克是物理学中的一颗璀璨之星，其黑体辐射理论在物理历史上有着重要的地位。

学习此主题旨在使学生了解并掌握普朗克黑体辐射理论的基本概念、原理及其在物理学中的应用，为后续的物理学习打下坚实的基础。

二、学习目标1. 知识与理解：掌握黑体辐射的基本概念，理解普朗克黑体辐射理论的提出背景及主要内容。

2. 过程与方法：通过实验观察和数据分析，了解黑体辐射的规律，培养观察、分析和解决问题的能力。

3. 情感态度与价值观：培养学生对物理学的好奇心和探索精神，增强学生的科学素养和创新能力。

三、评价任务1. 知识性评价：通过课堂小测验、课堂回答问题等形式，检验学生对黑体辐射及普朗克理论相关知识的掌握情况。

2. 技能性评价：通过实验操作、实验报告等形式，评价学生观察、分析和解决问题的能力。

3. 过程性评价：通过学生的课堂表现、参与度、合作能力等方面，评价学生的学习态度和情感态度。

四、学习过程1. 导入新课：通过回顾前一个课题的内容，引出黑体辐射的概念，并介绍普朗克黑体辐射理论的背景。

2. 新课学习：讲解普朗克黑体辐射理论的基本概念、原理及在物理学中的应用。

通过实验观察和数据分析，让学生了解黑体辐射的规律。

3. 课堂互动：组织学生进行课堂讨论，让学生分享对普朗克黑体辐射理论的理解和看法。

教师根据学生的讨论情况，进行针对性的指导和讲解。

4. 课堂小结：总结本节课的学习内容，强调重点和难点，回答学生的疑问。

五、检测与作业1. 课堂检测：进行课堂小测验，检验学生对普朗克黑体辐射理论相关知识的掌握情况。

2. 作业布置：布置与普朗克黑体辐射理论相关的作业题，包括选择题、填空题和简答题等。

要求学生通过查阅资料、思考和练习等方式，巩固所学知识。

3. 实验报告：要求学生完成实验报告，包括实验目的、实验步骤、实验数据及分析等内容。

通过实验报告的评价，检验学生的实验能力和分析问题的能力。