高中物理 第十七章 3粒子的波动性教案 新人教版选修3-5(2篇)
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高中物理选修3-5教学设计1：17.3 粒子的波动性教案
17.3粒子的波动性教学设计一、教学目标1．知识与技能（1）知道光、实物粒子具有波粒二象性；（2）知道德布罗意假说的内容，公式表达；（3）了解物质波的验证过程。
2．过程与方法（1）沿着物理学家的研究过程展开教学，尽量再现物理学家的思想和研究方法。
（2）通过“小练习”对比，进而理解宏观物体的波动性不明显，并找到验证物质波的方法3．情感态度与价值观（1）感受人类对光认识的美好、曲折过程，欣赏物理学的对称美，体会蕴含的哲学思想。
（2）从科学家的工作中感悟科学探究：如何向固有观念挑战，提出大胆猜想和假说，如何寻找有效的方法加以验证……。
（3）培养学生的科学文化素质──科学方法、科学意识、科学精神。
二、复习回顾（引入新课）1．人类对光的认识──一部科学史诗2．h──粒子性、波动性之间的桥梁四、进行新课1．德布罗意的总结──承上启下19世纪以来，光学上注重波动方面的研究，忽视了粒子方面的研究；而实物粒子的研究上，是否发生了相反的错误？师：“相反的错误”指什么？生：实物粒子的研究只注重了粒子性，而忽视了波动性。
2．（自学）德布罗意假说──科学的狂想曲，回答问题：（1）德布罗意假说的内容？实物粒子也具有波动性；每一个运动的粒子都与一种波对应。
（2）物质波的概念？与实物粒子相联系的波──德布罗意波。
（3）物质波的频率、波长公式？ ，h p λ=hεν= 3．物质波的验证师：如何验证德布罗意假说？生：如果能观察到实物粒子的干涉、衍射现象，得以验证。
师：发生明显衍射的条件？生：障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或者比波长还要小。
4．练习巩固，（1）计算：一个质量为0．01kg ，速度为300m/s 的子弹，对应的德布罗意波长？[解析]342.210m h h p mvλ-===⨯ 问题：为什么不易观察到宏观物体的波动性？（2）计算：一个原来静止的电子，经过100v 的电压加速后，对应的德布罗意波长？[解析]eu ε=p =101.210mh p λ-===⨯ 问题：分子直径的数量级？（1010m -）师点拨：电子的德布罗意波长与分子直径相当，电子束照到晶体上，两晶格的狭缝可使电子发生明显的衍射。
人教版高中物理选修3-5 第17章第3节粒子的波动性
例2：电子动能Ek=100eV，质量m=9.110-31Kg,
求德布罗意波长。
解：电子动能较小，速度较小，用非相对论公
式求解：
Ek
1 mυ2 2
p2 2m
,
p = mυ = 2mEk
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
h h =1.23Å=1.23×10-10m=12.3nm mυ p
可见，微观粒子的波动性较显著，如电子 运动时， 相当于X射线波段。
身体健康，学习进步。 8、生活本来很不易，不必事事渴求别人的理解和认同，静静的过自己的生活。心若不动，风又奈何。你若不伤，岁月无恙。
9、命运要你成长的时候，总会安排一些让你不顺心的人或事刺激你。 10、你迷茫的原因往往只有一个，那就是在本该拼命去努力的年纪，想得太多，做得太少。 11、有一些人的出现，就是来给我们开眼的。所以，你一定要禁得起假话，受得住敷衍，忍得住欺骗，忘得了承诺，放得下一切。 12、不要像个落难者，告诉别人你的不幸。逢人只说三分话，不可全抛一片心。 13、人生的路，靠的是自己一步步去走，真正能保护你的，是你自己的选择。而真正能伤害你的，也是一样，自己的选择。 14、不要那么敏感，也不要那么心软，太敏感和太心软的人，肯定过得不快乐，别人随便的一句话，你都要胡思乱想一整天。 15、不要轻易去依赖一个人，它会成为你的习惯，当分别来临，你失去的不是某个人，而是你精神的支柱;无论何时何地，都要学会独立行走 ，它会让你走得更坦然些。
如果波长与障碍物相当，衍射现象 最明显。
。
光学发展史
托马斯·杨双缝 干涉实验
惠更斯 波动说
菲涅耳 衍射实验
麦克斯韦 电磁说
赫兹
波
电磁波实验
动
性
1690 1672
高中物理-17.3-粒子的波动性课件-新人教版选修3-5
E k 2 p m 2 2 h 2 2 m 2 1 .8 2 6 1 .6 0 3 1 0 1 2 0 3 1 4 .6 2 7 1 0 2 7J 4 1 0 2 1 J .
故选项C正确.
8.(2011·绍兴高二检测)关于光的波粒二象性的理解，正确 的是( ) A.大量的光子中有些光子表现出波动性，有些光子表现出粒 子性 B.光在传播时是波，而与物质相互作用时就转变成粒子 C.高频光是粒子，低频光是波 D.波粒二象性是光的属性，有时它的波动性显著，有时它的 粒子性显著
4.对于光，先有波动性(即ν和λ)，再在量子理论中引入光 子的能量ε和动量p来补充它的粒子性.反之，对于实物粒子， 则先有粒子概念(即ε和p)，再引入德布罗意波(即ν和λ)的 概念来补充它的波动性.不过要注意这里所谓波动和粒子，仍 然都是经典物理学的概念，所谓补充仅是形式上的.综上所述， 德布罗意的推想基本上是爱因斯坦1905年关于光子的波粒二 象性理论(光粒子由波伴随着)的一种推广，使之包括了所有 的物质微观粒子.
(2)德布罗意波波长
ｈ ｐ
.
【标准解答】中子的动量为：ｐ1=m1v,子弹的动量为：
p联2立= m以 2hp上v,各据式解知得中：子1和m 子h1v弹，的2德布mh2罗v意波波长分别1 为ph：1 ， 2
h p2
将m1=1.67×10-27 kg,v=1×103 m/s,
h=6.63×10-34J·s,m2=1.0×10-2 kg
【解析】选D.光的波粒二象性是光的属性，不论其频率的高 低还是光在传播或者是与物质相互作用，光都具有波粒二象 性，大量光子的效果易呈现出波动性，个别光子的效果易表 现出粒子性，光的频率越高，粒子性越强，光的频率越低， 波动性越强，故A、B、C错误，D正确.
物理：新人教版选修3-5 17.3粒子的波动性(教案)(2篇)
3崭新的一页：粒子的波动性知识点一：光的波粒二象性1.光的波粒二象性：光既具有波动性，又具有粒子性。
2.光子的能量：ε=hv3.光子的动量：p=h/λ注意：物理量ε和p描述光的粒子性，物理量v和λ描述光的波动性，h架起了粒子性与波动性的桥梁。
知识点二：粒子的波动性1.德布罗意波：任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波与它对应，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也称物质波。
2.波的频率：v=ε/h波的波长：λ=h/p说明：ε为粒子的能量，p为粒子的动量知识点三：物质波的实验验证1927年戴维孙和G。
P。
汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，得到了类似下图的衍射图样，从而证实了电子波动性。
他们为此获得了1973年的诺贝尔物理学奖。
拓展点一：光的波粒二象性的理解1.光本性学说的发展简史2.光的波粒二象性的理解拓展点二：对物体波的理解1．我们平时所看到的宏观物体运动时，我们看不见它们的波动性，但也有一个波长与之对应，例如飞行子弹的波长约为10—Nm，这个波长实在是太小了。
2．波粒二象性是微观粒子的特殊规律，一切微观粒子都存在波动性；宏观物体也存在波动性，只是波长太小，难以观测。
3．对于光，先有波动图象(即v和入)，其后在量子理论中引入光子的能量ε和动量p 来补充它的粒子性。
反之，对于实物粒子，则先有粒子概念(即ε和p)，再引用德布罗意波(即v和λ)的概念来补充它的波动性。
不过要注意这里所谓波动性和粒子性，实际上仍然都是经典物理学的概念，所谓补充仅是形式上的。
综上所述，德布罗意的推想基本上是爱因斯坦于1905年关于光子的波粒二象性理论(光粒子由波伴随着)的一种推广，使之包括了所有的物质微观粒子。
问题一对光的波粒二象性的理解下列有关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．光于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．大量光予的行为往往显示出粒子性[解析] 一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，光的有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子。
物理：17.3 粒子的波动性 导学案(人教版选修3-5)
物理：17。
3 粒子的波动性导学案（人教版选修3—5）编写人：曹树春审核：高二物理组寄语：我奋斗，所以我快乐！学习目标:1．了解光既具有波动性，又具有粒子性。
2．知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性。
3．知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。
学习重点：实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系。
学习难点:实物粒子的波动性的理解。
学习过程：前面我们学习了有关光的一些特性和相应的事实表现,那么我们究竟怎样来认识光的本质和把握其特性呢?请同时举出相应的事实基础.1、光的波粒二象性________________________________________即光具有波粒二象性。
2、光子的能量与频率以及动量与波长的关系。
ε______ =p______=3、粒子的波动性谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子?只是因为他大胆吗?（1）德布罗意波实物粒子也具有______，这种波称之为______，也叫德布罗意波。
(2）物质波波长λ______=______=λ为德布罗意波长,h为普朗克常量,p为粒子动量.4．物质波的实验验证B（1）阅读教材后回答粒子波动性难以得到验证的原因？1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了____________的实验,得到了衍射图样，从而证实了________的波动性。
他们为此获得了1937年的诺贝尔物理学奖。
一颗子弹、一个足球有没有波动性呢？B（2）质量m = 0。
01kg，速度v = 300 m/s 的子弹的德布洛意波长？计算结果表明什么？知识巩固：A1．在历史上,最早证明了德布罗意波存在的实验是( ）A。
弱光衍射实验B．电予束在晶体上的衍射实验C．弱光干涉实验D．以上都不正确B2．关于物质波以下说法正确的是( )A。
实物粒子具有粒子性，在任何条件下都不可能表现出波动性B．宏观物体不存在对应波的波长C．电子在任何条件下都能表现出波动性D．微观粒子在一定条件下能表现出波动性B3．对光的认识，下列说法中正确的是( )A．个别光子的行为表现出粒子性，大量光子的行为表现出波动性B．光的波动性是光予本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C。
人教版物理教材选修3-5 第十七章第3节《粒子的波动性》名师教案
17.3 粒子的波动性一、核心素养通过《粒子的波动性》的学习过程，让学生感受人类对光认识的美好、曲折过程，欣赏物理学的对称美，体会蕴含的哲学思想。
从科学家的工作中感悟科学探究：如何向固有观念挑战，提出大胆猜想和假说，如何寻找有效的方法加以验证。
培养学生的科学文化素质──科学方法、科学意识、科学精神。
二、教学目标1. 通过史实的回顾，感受人类对光的认识过程的曲折性，了解光的波粒二象性的内容。
2. 知道实物粒子具有波动性，领会类推的研究方法和用历史的观念来看问题，感悟科学家的探求精神。
3. 通过对德布罗意波的实验对象的选择和实验方案的设计，感受实验研究这一重要的研究方法。
4. 通过对显微镜的分析学习，感受科学的成就推动了技术的进步。
三、学情分析粒子的波动性是《人教版选修3-5》第十七章第三节内容，主要包括了解光的波粒二象性，知道实物粒子的波动性和物质波的实验验证。
学生在《选修3-4》中已经学习了光的波动性的知识，在本章第二节又学习了光的粒子性的知识，通过光的本性的史实回顾，了解光的波粒二象性难度不大。
类推的思想方法在高中物理学习中曾多次运用，学生能从科学家的工作中感悟科学探究，以及向固有观念的大胆挑战。
这其中蕴含的教育功能是非常重要的，教学中要突出体现和渗透。
学生明白，任何一个假设的验证，都必须依靠实验。
实验如何设计，在设计过程中技术问题如何解决，是本节课思维量最大的部分，也是最能锻炼学生能力的部分，这一教学环节的设计显得尤为重要。
建立具体的情境，通过问题的引导，学生在探究中完成这个实验方案。
四、教学重点、难点1. 实物粒子的波动性、类推的研究方法、对固有观念的挑战2. 物质波实验方案的设计、技术问题的解决五、教学活动课前：登陆优教平台，发送预习任务。
根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。
1、光的波粒二象性：【讲授、提问】很久以前，人类就在思考这样一个问题：光是什么？人类对光的本性的研究构成了一部科学史诗。
高中物理 第17章 第3节 粒子的波动性课件 新人教版选修3-5
(海岳中学2014～2015学年高二下学期期中)人类对光的本 性认识的过程中先后进行了一系列实验，如图所示的四个示意 图所表示的实验说明光具有波动性的是________，说明光具有 粒子性的是________。
答案：ABD，C 解析：C为光电效应实验，证明了光的粒子性；其余的三 个实验均证明了光的波动性。
考点题型设计
对光的波粒二象性的理解
下列有关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
解析：一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、 衍射)表现出波动性，光的有些行为(如光电效应)表现出粒子性， 所以，不能说有的光是波，有的光是粒子。
对物质波的理解和计算
质量为10g，速度为300m/s在空中飞行的子弹，其德布 罗意波波长是多少？为什么我们无法观察出其波动性？如果能 够用特殊的方法观察子弹的波动性，我们是否能看到子弹上下 或左右颤动着前进，在空间中描绘出正弦曲线或其他周期性曲 线？为什么？
解析：根据德布罗意的观点，任何运动着的物体都有一种 波和它对应，飞行的子弹必有一种波与之对应，由于子弹的德 布罗意波长极短，我们不能观察到其衍射现象，由于德布罗意 波是一种概率波，仅是粒子在空间出现的概率遵从波动规律， 而非粒子做曲线运动。
虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电 子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质 量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物 质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子。
光的波粒二象性的理论和实验表明，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。光的波长越长，衍 射性越好，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其 光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置 的反应，所以其粒子性就很显著，故选项C正确，A、B、D错 误。
第十七章 波粒二象性全章教学案
选修3－5 第十七章教学案(1)课题: 17.1 能量量子化主备人：教学目标：1、了解黑体和黑体辐射的实验规律。
2、体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。
教学内容：一．黑体与黑体辐射1．热辐射：周围的一切物体都在辐射，这种辐射与物体的有关，所以叫做热辐射。
特性：2．绝对黑体（简称黑体）：某种物体能够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，简称。
一般材料的物体，辐射的电磁波除与有关，还与的种类及状况有关。
3．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有关。
随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有。
另一方面，辐射强度的极大值向波长较的方向移动。
二．能量量子化1．普朗克能量量子化假说：(能量子概念)普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能时，只能辐射和吸收某个最小能量值的。
即：能的辐射或者吸收只能是。
这个不可再分的最小值ε叫做。
2．能量子公式：ε=hγ，其中γ是电磁波的频率，h称为常量。
h= 。
3．能量的量子化：在微观世界中能量是的，或者说微观粒子的能量是的，这种现象叫能量的量子化。
4．量子化假说的实验证实5．普朗克能量量子化假说的意义例题分析：1．对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的是（）A．温度B．材料C．表面状况 D．质量2.光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400～700nm.400nm、700nm电磁辐射的能量子ε的值是多少？3. 根据课本中的黑体辐射规律图(图17.1-2)可知（）A．随温度升高，各波长的辐射强度都增加B．随温度降低，各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随堂训练：1.以下宏观概念，哪些是“量子化”的？（）A．物体的长度 B．物体所受的重力C．物体的动能 D．人的个数3．某红光的波长为6.35 10-7m,求其能量子的值。
作业1学号姓名.1、关于热辐射，下列说法正确的是（）A.物体辐射红外线称为热辐射B.当物体温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强C.一切物体都在辐射电磁波D.借助电磁波传递能量的方式称为热辐射2、关于黑体辐射，下列说法正确的是（）A.非常黑的物体称为黑体B.黑色的物体只会吸收电磁波，不会向外辐射热量C.黑体对电磁波的吸收能力强，而反射和辐射电磁波的能力较弱D.黑体的温度升高时，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动3、下列说法正确的是（）A.辐射是热传递的一种方式，物体温度越高，热辐射强度越大B.黑体的温度越高，辐射的电磁波波长越短，强度越大C.红色物体对红光反射能力较强D.辐射源的辐射强度与该物体的表面性质、材料、黑暗程度和温度有关4、下列有关普朗克的能量子假说的说法中，正确的是（）A.普朗克认为带电微粒辐射或吸收能量时，只能一份一份地辐射或吸收B.普朗克的能量子假说与黑体辐射的实验结果符合得非常好C.普朗克的能量子假说打破了电磁波能量只能连续传递的传统观念D.普朗克通过对黑体辐射的研究，深刻地认识到微观物质世界的量子化性质5、关于热辐射中能量子的能量，下列说法正确的是（）A. 能量子的能量跟它在真空中的波长成正比B. 能量子的能量跟它在真空中的波长成反比C. 能量子的能量跟物体的速度平方成正比D.以上说法都不正确6、试求Hz 6101⨯的无线电波和900nm 的紫外线的能量子的能量之比。
高中物理人教版选修3-5教师用书：第17章+3 粒子的波动性+Word版含解析
3 粒子的波动性[先填空]1.2．光子的能量和动量(1)能量：ε＝hν.(2)动量：p＝h λ.3．意义能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量．因此ε＝hν和p hλ揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系．[再判断]1．光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性．(√) 2．光子数量越大，其粒子性越明显．(×)3．光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子．(√) [后思考]由公式E＝hν和λ＝hp，能看出波动性和粒子性的联系吗？【提示】从光子的能量和动量的表达式可以看出，是h架起了粒子性与波动性之间的桥梁．[合作探讨]探讨1：认识光的波粒二象性，应从微观角度还是宏观角度？【提示】应从微观的角度建立光的行为图像，认识光的波粒二象性．探讨2：光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子，这句话正确吗？【提示】不正确．光具有波粒二象性，只是有时表现为波动性，有时表现为粒子性，并不是有的光是波，有的光是粒子．[核心点击]1．对光的认识的几种学说1．(多选)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波动性D．光电效应说明光具有粒子性【解析】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．C、D正确，A、B错误．【答案】CD2．下列关于光的波粒二象性的说法中，正确的是()【导学号：54472028】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【解析】一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子．虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子．光的波粒二象性的理论和实验表明，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．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著，故C正确，A、B、D错误．【答案】 C(1)光既有波动性又有粒子性，二者是统一的.(2)光表现为波动性，只是光的波动性显著，粒子性不显著而已.(3)光表现为粒子性，只是光的粒子性显著，波动性不显著而已.[先填空]1．粒子的波动性(1)德布罗意波1924年法国巴黎大学的德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性，每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波．(2)物质波的波长、频率关系式ν＝εh，λ＝h p.2．物质波的实验验证(1)实验探究思路干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象．(2)实验验证1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，得到了电子的衍射图样，如图17-3-1所示，证实了电子的波动性．电子束穿过铝箔后的衍射图样图17-3-1(3)说明①人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性．对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝εh和λ＝hp关系同样正确．②宏观物体的质量比微观粒子大得多，运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长很小，根本无法观察到它的波动性．[再判断]1．一切宏观物体都伴随一种波，即物质波．(×)2．湖面上的水波就是物质波．(×)3．电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性．(√)[后思考]既然德布罗意提出了物质波的概念，为什么我们生活中却体会不到？【提示】平时所见的宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，运动的动量很大，由λ＝hp可知，它们对应的物质波波长很小，因此，无法观察到它们的波动性．[合作探讨]探讨1：物质波的概念是如何提出的？【提示】德布罗意认为光学研究中忽视了粒子性，而实物粒子中则忽视了其波动性，因此，德布罗意提出了实物粒子的波动性．探讨2：宏观物体的运动也具有波动性吗？【提示】不管是微观粒子还是宏观运动的物体，都具有波动性，但宏观运动物体的波动性很不明显．[核心点击]1．物质的分类(1)由分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质．(2)“场”也是物质，像电场、磁场、电磁场这种看不见的，不是由实物粒子组成的，而是一种客观存在的特殊物质．2．物质波的普遍性任何物体，都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故．3．求解物质波波长的方法(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝m v.(2)根据波长公式λ＝hp求解．(3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式．如光子的能量：ε＝hν，动量p＝hλ；微观粒子的动能：E k＝12m v2，动量p＝m v.3．下列说法中正确的是()A．物质波属于机械波B．物质波与机械波没有本质区别C．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性D．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波【解析】物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波性质不同，A、B均错误；宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，看不出来，C 错误；德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波，D正确．【答案】 D4．如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多长？(中子的质量为1.67×10－27 kg) 【解析】中子的动量为p1＝m1v，子弹的动量为p2＝m2v，据λ＝hp知中子和子弹的德布罗意波的波长分别为λ1＝hp1，λ2＝hp2联立以上各式解得：λ1＝hm1v，λ2＝hm2v将m1＝1.67×10－27 kg，v＝1×103 m/s，h＝6.63×10－34 J·s，m2＝1.0×10－2 kg 代入上面两式可解得λ1＝4.0×10－10 m，λ2＝6.63×10－35 m.【答案】 4.0×10－10 m 6.63×10－35 m宏观物体波动性的三点提醒1．一切运动着的物体都具有波动性，宏观物体观察不到其波动性，但并不否定其波动性．2．要注意大量光子、个别光子、宏观物体、微观粒子等相关概念的区别．3．在宏观世界中，波与粒子是对立的概念；在微观世界中，波与粒子可以统一．。
高中物理人教版选修3-5教学案：第十七章 第3节 粒子的波动性
第3节粒子的波动性1．光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性，光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性；即光具有波粒二象性。
2．光子的能量ε＝hν和动量p ＝h λ是描述物质的粒子性的重要物理量，揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系。
3．德布罗意波又叫物质波，其波长和频率分别为：λ＝h p ，ν＝εh。
一、光的波粒二象性 1．光的波粒二象性光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
2．光子的能量和动量 (1)能量：ε＝hν。
(2)动量：p ＝hλ。
(3)意义：能量ε和动量p 是描述物质的粒子性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量。
因此ε＝hν和p ＝hλ揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系，普朗克常量h 架起了粒子性与波动性之间的桥梁。
二、粒子的波动性及实验验证 1．粒子的波动性 (1)德布罗意波：每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波。
(2)物质波的波长、频率关系式：波长：λ＝hp频率：ν＝εh。
2．物质波的实验验证(1)实验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象。
(2)实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的波动性。
(3)说明：①人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝εh和λ＝hp关系同样正确。
②宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长很小，根本无法观察到它的波动性。
1．自主思考——判一判(1)德布罗意认为实数粒子也具有波动性。
(√)(2)光的波粒二象性彻底推翻了麦克斯韦电磁理论。
(×)(3)波长较长的光只有波动性，没有粒子性。
(×)(4)向前飞行的子弹具有波动性。
(√)2．合作探究——议一议(1)光的波动性与粒子性跟光波频率高低、波长的长短有怎样的关系？提示：光波频率越低，波长越长，光的波动性越明显；光波频率越高，波长越短，光的粒子性越明显。
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粒子的波动性★新课标要求（一）知识与技能1．了解光既具有波动性，又具有粒子性。
2．知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性。
3．知道德布罗意波的波长和粒子动量关系。
（二）过程与方法1．了解物理真知形成的历史过程。
2．了解物理学研究的基础是实验事实以及实验对于物理研究的重要性。
3．知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。
（三）情感、态度与价值观1．通过学生阅读和教师介绍讲解，使学生了解科学真知的得到并非一蹴而就，需要经过一个较长的历史发展过程，不断得到纠正与修正。
2．通过相关理论的实验验证，使学生逐步形成严谨求实的科学态度。
3．通过了解电子衍射实验，使学生了解创造条件来进行有关物理实验的方法。
★教学重点实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系。
★教学难点实物粒子的波动性的理解。
★教学方法学生阅读－讨论交流－教师讲解－归纳总结★教学用具：课件：PP演示文稿（科学家介绍，本节知识结构）。
多媒体教学设备。
★课时安排 1 课时★教学过程（一）引入新课提问：前面我们学习了有关光的一些特性和相应的事实表现，那么我们究竟怎样来认识光的本质和把握其特性呢？请同时举出相应的事实基础。
学生阅读课本、思考后回答：光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动性。
在不同条件下表现出不同特性。
（分别举出有关光的干涉衍射和光电效应等实验事实）。
点评：让学生阅读课本内容结合前面所学知识进行归纳总结，形成正确观点。
教师：原来我们不能片面地认识事物，能举出本学科或其他学科或生活中类似的事或物吗？学生举例说明：例如哲学中对事物的辨正观点等。
点评：培养学生对事物或规律的全面把握，并与与其他学科进行横向渗透联系。
（二）进行新课1、光的波粒二象性教师：讲述光的波粒二象性。
在学生的辨析说明下进行归纳整理。
（1）我们所学的大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性。
光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为服从统计规律。
（2）光子在空间各点出现的概率遵从波动规律，物理学中把光波叫做概率波。
点评：通过学生归纳总结形成结论，教师再进行讲解，学生容易接受。
充分注重知识的学生自主形成过程。
2、光子的能量与频率以及动量与波长的关系。
hv =ε λ/h p =让学生找到更多的关系公式：λ/h p =＝c v hv //ελ=提问：受此启发，人们想到：同样作为物质的实物粒子(如电子、原子、分子等)是否也具有波动性呢？学生阅读课本“粒子的波动性”。
点评：让学生带着问题阅读，提高阅读的效率，培养学生从课文材料中提取有关信息的能力。
3、粒子的波动性提问：谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子？只是因为他大胆吗？学生回答：法国科学家德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的成功，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子。
展示演示文稿资料：有关德布罗意。
点评：使学生了解对知识理论的推广和假设并不是一味 的凭空猜想，而是有一定的理论或事实基础。
（1）德布罗意波实物粒子也具有波动性，这种波称之为物质波，也叫德布罗意波。
（2）物质波波长 p h =λ＝γp E mv h = 提问：各物理量的意义？学生回答：λ为德布罗意波长，h 为普朗克常量，p 为粒子动量。
点评：对物理原理公式的理解关键在于对各物理量意义的理解。
讲述：当时这一观点超出了人们的想象，不被人们所接受，历史上类似的事例我们还知道那些？学生回答：伽利略的两个铁球同时落地等。
点评：使学生了解正确的知识理论往往并不是一提出就能被大家所接受的。
教师：让学生带着问题阅读课本有关内容，为什么德布罗意波观点很难通过实验验证？又是在怎样的条件下使实物粒子的波动性得到了验证？4．物质波的实验验证提问：粒子波动性难以得到验证的原因？学生阅读教材后回答：宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性．作为微观粒子的电子，其德布罗意波波长为10－10m 数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事．点评：让学生知受实际条件的限制而使很多理论在开始都处于假设阶段，不易被人们接受。
例题：某电视显像管中电子的运动速度是4.0×107m/s ；质量为10g 的一颗子弹的运动速度是200m/s ．分别计算它们的德布罗意波长．引导学生分析，学生解答：根据公式p h /=λ计算得1.8×10-11m 和3.3×10-34m 点评：通过具体计算使学生对实物粒子的德布罗意波长有感性认识，进一步理解实物粒子波动性验证的困难。
说明：由计算结果知，通常生活中观察不到实物波动特性征的原因。
展示演示文稿资料：电子波动性的发现者———戴维森和小汤姆逊（电子波动性的发现,使得德布罗意由于提出实物粒子具有波动性这一假设得以证实,并因此而获得1929年诺贝尔物理学奖.而戴维森和小汤姆逊由于发现了电子的波动性也同获1937年诺贝尔物理学奖）学生阅读有关物理学历史资料，了解物理学有关知识的形成建立和发展的真是过程。
点评：应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增强了说服力，同时也能对学生进行发放教育，有利于培养学生的科学态度和科学精神，激发学生的探索精神。
教师：讲述电子衍射实验：1927年，两位美国物理学家使电子束投射到镍的晶体上，得到了电子束的衍射图案．从而证实了德布罗意的假设。
学生了解更具体的相关历史资料。
点评：增加真实感，使学生初步体会如何创造条件进行科学实验探索，体会其中的奇妙之处。
讲述：除了电子以外，后来还陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性。
点评：引用更多实验事实来增强对理论的证明。
提问：衍射现象对高分辨率的显微镜有影响否？如何改进？学生阅读课本材料：显微镜的分辨本领。
点评：对所学知识进行拓展，加强对实际生产生活应用的联系。
（三）课堂小结教师活动：本节课我们学习了光的本质，即光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动性。
在不同条件下表现出不同特性。
注意对光的本质的全面把握。
学习了得到实验事实验证的实物粒子波动性，其对应的波称之为物质波，注意掌握物质波的计算公式。
点评：反思小节为学生提供本节内容的主要知识框架，有利于学生对所学知识的及时巩固和知识重点的把握。
（四）作业：复习本节教材43页“问题与练习”中各题，预做回答。
点评：加深对课堂所学知识的理解和掌握，联系实际对所学内容进行应用。
★教学体会本节课作为近代物理部分内容，比较抽象，学生没有生活经验和感观认识，也没有演示实验可以做，在课堂上注意以学生为主导，通过补充的一些史料，加深学生感受，让学生阅读思考后归纳得出结论，同样能收到好的效果。
（1）在有关事实和已知观点基础下，归纳光的本性，培养学生注意全面把握物理规律和全面把握物理规律的能力。
（2）课本材料和补充的史料让学生先行阅读，通过思考、辨析后归纳得出正确结论，比教师一人讲解更具有真实感和说服力。
同时也培养了学生阅读材料提取有关信息的能力。
（3）对于难以理解的粒子的波动性，并且实际条件不允许进行实验验证，必须充分展示真实的历史资料，加强说服力。
同时通过对历史上创造条件进行实验验证的方法学习，使学生初步体会如何创造条件进行科学实验探索，体会其中的奇妙之处，增强进行科学探索的兴趣。
3 粒子的波动性学习目标知识脉络1.知道光的本性认识史．2．知道光的波粒二象性，理解其对应统一的关系．(重点)3．会用光的波粒二象性分析有关现象．(重点)4．理解德布罗意波，会解释相关现象．(重点、难点)光的波粒二象性[先填空]1.2．光子的能量和动量(1)能量：ε＝hν.(2)动量：p＝h λ.3．意义能量ε和动量p是描述物质的粒子性的重要物理量；波长λ和频率ν是描述物质的波动性的典型物理量．因此ε＝hν和p＝hλ揭示了光的粒子性和波动性之间的密切关系．[再判断]1．光的干涉、衍射、偏振现象说明光具有波动性．(√)2．光子数量越大，其粒子性越明显．(×)3．光具有粒子性，但光子又不同于宏观观念的粒子．(√) [后思考]由公式E＝hν和λ＝hp，能看出波动性和粒子性的联系吗？【提示】从光子的能量和动量的表达式可以看出，是h架起了粒子性与波动性之间的桥梁．[合作探讨]探讨1：认识光的波粒二象性，应从微观角度还是宏观角度？【提示】应从微观的角度建立光的行为图像，认识光的波粒二象性．探讨2：光在传播过程中，有的光是波，有的光是粒子，这句话正确吗？【提示】不正确．光具有波粒二象性，只是有时表现为波动性，有时表现为粒子性，并不是有的光是波，有的光是粒子．[核心点击]1．对光的认识的几种学说学说名称微粒说波动说电磁说光子说波粒二象性代表人物牛顿惠更斯麦克斯韦爱因斯坦公认实验依据光的直线传播、光的反射光的干涉、衍射能在真空中传播，是横波，光速等于电磁波速度光电效应，康普顿效应光既有波动现象，又有粒子特征内容要点光是一群弹性粒子光是一种机械波光是一种电磁波光是由一份一份光子组成的光是具有电磁本性的物质，既有波动性又有粒子性理论领域宏观世界宏观世界微观世界微观世界微观世界实验基础表现说明光的波动性干涉和衍射(1)光子在空间各点出现的可能性大小可用波动规律来描述(2)足够能量的光(大量光子)在传播时，表现出波的性质(3)波长长的光容易表现出波动性(1)光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的(2)光的波动性不同于宏观观念的波光的粒子性光电效应、康普顿效应(1)当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子的性质(2)少量或个别光子容易显示出光的粒子性(3)波长短的光，粒子性显著(1)粒子的含义是“不连续”“一份一份”的(2)光子不同于宏观观念的粒子1．(多选)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波动性D．光电效应说明光具有粒子性【解析】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．C、D正确，A、B错误．【答案】CD2．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【解析】一切光都具有波粒二象性，光的有些行为(如干涉、衍射)表现出波动性，有些行为(如光电效应)表现出粒子性，所以，不能说有的光是波，有的光是粒子．虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量，电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以，不能说光子与电子是同样的一种粒子．光的波粒二象性的理论和实验表明，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．光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著，故C正确，A、B、D错误．【答案】 C(1)光既有波动性又有粒子性，二者是统一的.(2)光表现为波动性，只是光的波动性显著，粒子性不显著而已.(3)光表现为粒子性，只是光的粒子性显著，波动性不显著而已.粒子的波动性及物质波的实验验证[先填空]1．粒子的波动性(1)德布罗意波1924年法国巴黎大学的德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性，每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫物质波．(2)物质波的波长、频率关系式ν＝εh，λ＝h p.2．物质波的实验验证(1)实验探究思路干涉、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生干涉或衍射现象．(2)实验验证1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射实验，得到了电子的衍射图样，如图17-3-1所示，证实了电子的波动性．电子束穿过铝箔后的衍射图样图17-3-1(3)说明①人们陆续证实了质子、中子以及原子、分子的波动性．对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝εh和λ＝hp关系同样正确．②宏观物体的质量比微观粒子大得多，运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长很小，根本无法观察到它的波动性．[再判断]1．一切宏观物体都伴随一种波，即物质波．(×)2．湖面上的水波就是物质波．(×)3．电子的衍射现象证实了实物粒子具有波动性．(√)[后思考]既然德布罗意提出了物质波的概念，为什么我们生活中却体会不到？【提示】平时所见的宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，运动的动量很大，由λ＝hp可知，它们对应的物质波波长很小，因此，无法观察到它们的波动性．[合作探讨]探讨1：物质波的概念是如何提出的？【提示】德布罗意认为光学研究中忽视了粒子性，而实物粒子中则忽视了其波动性，因此，德布罗意提出了实物粒子的波动性．探讨2：宏观物体的运动也具有波动性吗？【提示】不管是微观粒子还是宏观运动的物体，都具有波动性，但宏观运动物体的波动性很不明显．[核心点击]1．物质的分类(1)由分子、原子、电子、质子及由这些粒子组成的物质．(2)“场”也是物质，像电场、磁场、电磁场这种看不见的，不是由实物粒子组成的，而是一种客观存在的特殊物质．2．物质波的普遍性任何物体，都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故．3．求解物质波波长的方法(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝m v.(2)根据波长公式λ＝hp求解．(3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式．如光子的能量：ε＝hν，动量p＝hλ；微观粒子的动能：E k＝12m v2，动量p＝m v.3．下列说法中正确的是()A．物质波属于机械波B．物质波与机械波没有本质区别C．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性D．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波【解析】物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波性质不同，A、B均错误；宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，看不出来，C 错误；德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波，D正确．【答案】 D4．如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多长？(中子的质量为1.67×10－27 kg) 【解析】中子的动量为p1＝m1v，子弹的动量为p2＝m2v，据λ＝hp知中子和子弹的德布罗意波的波长分别为λ1＝hp1，λ2＝hp2联立以上各式解得：λ1＝hm1v，λ2＝hm2v将m1＝1.67×10－27 kg，v＝1×103 m/s，h＝6.63×10－34 J·s，m2＝1.0×10－2 kg 代入上面两式可解得λ1＝4.0×10－10 m，λ2＝6.63×10－35 m.【答案】 4.0×10－10 m 6.63×10－35 m宏观物体波动性的三点提醒1．一切运动着的物体都具有波动性，宏观物体观察不到其波动性，但并不否定其波动性．2．要注意大量光子、个别光子、宏观物体、微观粒子等相关概念的区别．3．在宏观世界中，波与粒子是对立的概念；在微观世界中，波与粒子可以统一．。