高中物理 第17章 第4、5节 概率波 不确定性关系课件 新人教版选修3-5

第 1 页 §17.4 概率波

【教学目的】

〔一〕知识与技能

1．理解微粒说的根本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题．

2．理解波动说的根本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题．

3．理解事物的连续性与分立性是相对的，理解光既有波动性，又有粒子性．

4．理解光是一种概率波．

〔二〕过程与方法

1．领悟什么是概率波

2．理解物理学中物理模型的特点初步掌握科学抽象这种研究方法

3．通过数形结合的学习，认识数学工具在物理科学中的作用

〔三〕情感、态度与价值观

理解人类对光的本性的认识和研究经历了一个非常漫长的过程，这一过程也是辩证开展的过程．根据事实建立学说，开展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说．人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识光的本性的．

【重点难点】

1、重点：人类对光的本性的认识的开展过程．

2、难点：对量子化、波粒二象性、概率波等概念的理解

【授课内容】

一、经典的粒子和经典的波

在经典物理学的观念中，，人们形成了一种观念，物质要么具有粒子性，要么具有波动性，非此即彼。任意时刻确实定位置和速度以及空中确实定轨道，是经典物理学粒子运动的根本特征。与经典的粒子不同，经典的波在空间中是弥散开来的，其特征是具有频率和波长，也就是具有时空的周期性。

显而易见，在经典物理学中，波和粒子是两种不同的研究对象，具有非常不同的表现。那么，为什么光和微观粒子既表现有波动性又表现有粒子性的双重属性呢？

学生跟随老师的讲述对于原来所学的相关知识进展自主的回忆和归纳整理。

点评：对于已经学习过的知识可以穿插在平常的教学过程中时常进展复习反思和类比迁移，屡次反复一定可以帮助学生更好的掌握和利用知识。

[问题]：在微观世界中，如何把波的图象与粒子的图象统一起来呢？

学生考虑、讨论后给出一些答复，就各种答案加以分析提炼总结。

点评：给学生一定的自主学习的时间和空间效果比被动的承受知识要好，可以更加有效的培养他们的学习主动性和能动性。

5不确定性关系

●教学目标

一、知识目标

1.知道测不准关系上微观粒子运动规律.

2.了解位置和动量的测不准关系ΔxΔp≥h/4π.

3.了解能量和时间的测不准关系ΔEΔt≥h/4π.

二、能力目标

1.会借助光的衍射实验理解位置和动量的测不准关系ΔxΔp≥h/4π.

2.会借助能级的实验事实理解能量和时间的测不准关系ΔEΔt≥h/4π.

三、德育目标

1.通过讲述一些物理史的内容培养学生的学习兴趣和了解科学家为科学献身的精神，树立刻苦钻研，勤奋好学的决心.

2.了解科学理论都有其适用的范围.

3.了解自然科学发展的规律.

●教学重点

测不准关系.

●教学难点

联系实验事实了解测不准关系.

●教学方法

测不准关系是建立在物质的波粒二象性理论基础上的.在教学中要紧扣这一点，先复习有关内容，再引出新课教学.

本节内容都是定性的，要联系实验做好课文的学习，要帮助学生培养用实验检验理论假设的习惯.

●教学用具

彩色投影片

●课时安排

1 课时

●教学过程

一、引入新课

复习物质的波粒二象性

［教师］学习光的波粒二象性和物质波的时候，我们用概率波来描述微观粒子的运动规律，我们怎样确定微观粒子在空间的位置

［学生］微观粒子具有波动性，我们不能确定它在空间的位置，只可以描述其在空间各点的概率。

二、新课教学

（一）观看光的衍射的彩色投影片

［投影片］光的衍射的彩色投影片及原理图。

通过演示两个衍射图样比较发现a越小b越大。

（二）引出位置和动量的测不准关系ΔxΔp≥h/4π

［阅读］阅读第一部分位置和动量的测不准关系。

［教师］b增大的原因是什么

图21—11 ［学生］光子与原来运动方向垂直的动量增大了。

［教师］这个实验的直接规律是什么

［学生］实验时狭缝越窄，中央的亮条纹越宽，也就是光子与原来运动方向垂直的动量越大.

［教师］利用数学方法分析可以知道，如果用Δx表示位置的不确定量，以Δp表示粒子动量的不确定量，那么

A组：合格性水平训练

1．(对经典粒子的理解)(多选)有关经典物理学中的粒子，下列说法正确的是( )

A．有一定的大小，但没有一定的质量

B．有一定的质量，但没有一定的大小

C．既有一定的大小，又有一定的质量

D．有的粒子还有一定量的电荷

答案 CD

解析 根据经典物理学关于粒子的理论定义得C、D正确。

2．(对光的本性的理解)有关光的本性，下列说法中正确的是( )

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．由于光既具有波动性，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

答案 D

解析 光既具有粒子性，又具有波动性，并不是矛盾和对立的，故A错误；光是概率波，不同于机械波；光的粒子性也不同于质点，故B错误；光既具有粒子性，又具有波动性，大量的光子波动性比较明显，个别光子粒子性比较明显，故C错误；由于光具有波动性，又具有粒子性，即光的波动性与粒子性是光子本身的一种属性，故无法只用其中一种去说明光的一切行为，故光具有波粒二象性，故D正确。

3．(对概率波的理解)下列关于概率波的说法中，正确的是( )

A．概率波就是机械波

B．物质波是一种概率波

C．概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射现象

D．在光的双缝干涉实验中，若有一个粒子，则可以确定它从其中的哪一个缝中穿过

答案 B

解析 概率波具有波粒二象性，因此，概率波不是机械波，A错误；对于电子和其他微观粒子，由于同样具有波粒二象性，所以与它们相联系的物质波也是概率波，B正确；概率波和机械波都能发生干涉和衍射现象，但它们的本质不一样，

C错误；在光的双缝干涉实验中，若有一个粒子，则它从哪个缝穿过有一定概率，D错误。

4．(对概率波的理解)实验表明电子也有波粒二象性，通常电子的粒子性比光强，故电子的波长比光的波长更短，电子和光相比，我们( )

1 第四节 法拉第电磁感应定律

1．知道决定感应电动势大小的因素．

2．知道磁通量的变化率是表示磁通量变化快慢的物理量，并能对磁通量的变化量、磁通量的变化率进行区别．

3．理解法拉第电磁感应定律的内容、数学表达式，能用其解答相关问题．

4．会用法拉第电磁感应定律计算感应电动势．

5．会计算导线切割磁感线时感应电动势的大小．

1．感应电动势：在电磁感应现象中产生的电动势叫感应电动势，产生感应电动势的那部分导体就相当于电源．

2．实验表明：感应电动势的大小跟磁通量变化快慢有关，我们用磁通量变化率描述磁通量变化的快慢，它是磁通量变化量与这个变化所用时间的比值．

3．法拉第电磁感应定律：电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律．

公式E＝nΔΦΔt与E＝BLv的区别与联系

两个

公式 E＝nΔΦΔt E＝BLv

区别 (1)求的是Δt时间内的感应平均电动势，E与某段时间或某个过程相对应 (1)求的是瞬时感应电动势，E与某个时刻或某个位置相对应

(2)求的是整个回路的感应电动势，整个回路的感应电动势为0时，其回路某段导体的感应电动势不一定为0 (2)求的是回路中一部分导体切割磁感线时产生的感应电动势

(3)由于是整个回路的感应电动势，因此(3)由于是一部分导体在磁场中 2 电源部分不容易确定

切割磁感线的运动产生的，该部分就相当于电源

联系 公式E＝nΔΦΔt和E＝BLv是统一的．当Δt→0时，E为瞬时感应电动势，而公式E＝BLv的v取平均值时，则求出来的是平均电动势

一、单项选择题

1．下列关于感应电动势大小的说法中，正确的是(D)

A．线圈中磁通量变化越大，线圈中产生的感应电动势一定越大

B．线圈中磁通量越大，产生的感应电动势一定越大

C．线圈放在磁感强度越强的地方，产生的感应电动势一定越大

D．线圈中磁通量变化越快，产生的感应电动势越大

解析：注意磁通量Φ、磁通量的变化量ΔΦ、磁通量的变化率ΔΦΔt三者之间的区别．