高中物理选修性必修 第三册教案 4.1普朗克黑体辐射理论-人教版(2019)

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。

《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。

4.1普朗克黑体辐射理论一：知识精讲归纳考点一、黑体与黑体辐射1．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．2．黑体辐射(1)定义：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射．(2)黑体辐射特点：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．技巧归纳：(1)黑体是一个理想化的物理模型．(2)黑体看上去不一定是黑的，有些可看成黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮．2．一般物体与黑体的比较3.黑体辐射的实验规律(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值．(2)随着温度的升高①各种波长的辐射强度都有增加；②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图所示．考点二：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的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子．2．表达式：ε＝hν.其中ν是带电微粒的振动频率，即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率．h称为普朗克常量．h＝6.626 070 15×10－34 J·s.3．能量的量子化：微观粒子的能量是量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．技巧归纳：1．普朗克的量子化假设(1)能量子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……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一份一份地辐射或吸收的．这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子．(2)能量子表达式：ε＝hνν是带电微粒的振动频率，h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为h＝6.62607015×10－34J·s.(3)能量的量子化在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化．2．对能量量子化的理解(1)物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态．(2)在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化．二：考点题型归纳题型一：黑体与黑体辐射1．（2022春·湖南益阳·高二校联考期末）关于黑体及黑体辐射，下列说法正确的是（）A．温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动B．温度升高，辐射强度的极大值向频率较高的方向移动C．黑体既反射电磁波，也向外辐射电磁波D．爱因斯坦最先提出了能量子的概念，很好的解释了黑体辐射2．（2022春·江苏徐州·高二统考期中）关于黑体和黑体辐射，下列说法正确的是（）A．黑体一定是黑色的B．黑体可以反射电磁波C．黑体辐射规律表明，电磁波的能量是不连续的D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的形状有关3．（2021春·浙江绍兴·高二诸暨中学期中）关于黑体辐射，下列说法正确的是（）A．一切物体只有在吸收电磁波的同时才会辐射电磁波B．黑体在不断的辐射电磁波，且温度越高最强辐射波的波长越长C．黑体对于外界过来的电磁波只吸收而不反射，因此肉眼看不到黑体D．黑体辐射电磁波的能量是不连续的，而是某个能量值的整数倍题型二：黑体辐射实验规律f v 4．（2023春·陕西榆林·高二校考期中）某气体在1T、2T两种不同温度下的分子速率分布图像如图甲所示，纵坐标()表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标v表示分子的速率；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了1T、2T两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系，下列说法正确的是（）A．图甲中1T>2T，图乙中1T>2T B．图甲中1T<2T，图乙中1T<2TC．图甲中1T<2T，图乙中1T>2T D．图甲中1T>2T，图乙中1T<2T5．（2023秋·宁夏吴忠·高二吴忠中学校考期末）有关黑体辐射的研究表明：辐射强度、波长分布与辐射体的温度有密切关系，此研究对冶金工业的迅速发展有巨大贡献。

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。

教案题课选择性必修三第四章第一节：普朗克黑体辐射理论课型新课时 1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，领会科学解释中和科学假说方法。

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

学习重点实验图像的分析，体会研究方法学习难点体会能量量化的提出教学过程教学环节（含备注）教学内容引入新课讲授新课介绍实验后，学生观察图像，总结讨论规律一.引入新课观察66页量子理论研制的电子显微镜拍摄的照片，能看到微观结构。

67页“量子围栏”图，显示了微观结构。

什么是“量子”呢？二.进行新课（一）黑体与黑体辐射不透明的材料制成带小孔的空腔，此小孔可近似看作黑体。

1．黑体：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，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。

2．黑体辐射：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射。

3．黑体辐射特点：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。

例1：对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的是（ A ）A．温度 B．材料 C．表面状况 D．质量（二）黑体辐射的实验规律1.黑体辐射电磁波的强度按波长分布规律：（1）温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。

（2）随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加。

（3）温度越高，辐射强度的极大值越大。

（4）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。

2.对黑体辐射规律的解释学生先练习交流课后作业德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式。

结果导致理论与实验规律不符即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较大；瑞利公式在在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符。

瑞利公式是完全不根据经典物理学推导出来的。

为了推导与实验相吻合的公式，普朗克提出了能量子假说，其公式与实验数据吻合得非常完美！（三）能量子1．定义：普朗克认为，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的整数倍，他把这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。