人教2003课标版《5不确定性关系》优质课教案设计

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二：教学重难点

不确定关系的概念 、对不确定关系的定量应用

三：教学过程

引入新课。提问：对光的本性的认识？

学生思考、回答：光具有波动性和粒子性，是一种概率波。

设疑：既然光是粒子，那么它的运动还遵守牛顿运动定律吗？还能用质点的位置和动量来描述它的运动吗？

点评：引发学生的好奇心，激发学习的兴趣。

教师：回答是否定的。光子的运动具有不确定性。这节课我们就来学习有关知识。

（二）进行新课

1．德布罗意波的统计解释

1926年，德国物理学玻恩 （Born ， 1882--1972） 提出了概率波，认为个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性，但是大量粒子在空间何处出现的空间分布却服从一定的统计规律。

展示演示文稿资料：玻恩

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。

2．经典波动与德布罗意波（物质波）的区别讲述：经典的波动（如机械波、电磁波等）是可以测出的、实际存在于空间的一种波动。而德布罗意波（物质波）是一种概率波。简单的说，是为了描述微观粒子的波动性而引入的一种方法。

3．不确定度关系（uncertainty relatoin）经典力学：运动物体有完全确定的位置、动量、能量等。 微观粒子：位置、动量等具有不确定量（概率）。 （1）电子衍射中的不确定度 展示演示文稿资料： 如图所示，一束电子以速度 v 沿 oy 轴射向狭缝。 电子在中央主极大区域出现的几率最大。 讲述：在经典力学中，粒子（质点）的运动状态用位置坐标和动量来描述，而且这两个量都可以同时准确地予以测定。然而，对于具有二象性的微观粒子来说，是否也能用确定的坐标和确定的动量来描述呢？ 下面我们以电子通过单缝衍射为例来进行讨论。设有一束电子沿oy轴射向屏AB上缝宽为a的狭缝，于是，在照相底片CD上，可以观察到如下图所示的衍射图样。如果我们仍用坐标x和动量p来描述这一电子的运动状态，那么，我们不禁要问：一个电子通过狭缝的瞬时，它是从缝上哪一点通过的呢?也就是说，电子通过狭缝的瞬时，其坐标x为多少?显然，这一问题，我们无法准确地回答，因为此时该电子究竟在缝上哪一点通过是无法确定的，即我们不能准确地确定该电子通过狭缝时的坐标。研究表明：对于第一衍射极小，式中为电子的德布罗意波长。电子的位置和动量分别用x和p来表示。电子通过狭缝的瞬间，其位置在 x 方向上的不确定量为同一时刻，由于衍射效应，粒子的速度方向有了改变，缝越小，动量的分量 px变化越大。 分析计算可得：式中h为普朗克常量。这就是著名的不确定性关系，简称不确定关系。上式表明： ①许多相同粒子在相同条件下实验，粒子在同一时刻并不处在同一位置。 ②用单个粒子重复，粒子也不在同一位置出现。

四：例题

例1. (考查对不确定关系的理解)关于不确定性关系ΔxΔp≥ 有以下几种理解，其中正确的是( )

A. 微观粒子的动量不可能确定

B. 微观粒子的坐标不可能确定

C. 微观粒子的动量和坐标不可能同时确定

D. 不确定性关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子

例2. (考查不确定性关系的计算)一辆质量为100 kg的试验车以20 m/s的速度向墙撞去，求车撞墙时的不确定量范围。

例3. (考查物理模型和物理现象)下列对物理模型和物理现象的关系理解正确的是( )

A. 物理模型应与日常经验相吻合，并能解释物理现象

B. 物理模型可以与日常经验相悖，但应与实验结果一致