选修3-5物理《第四章 波粒二象性 4. 实物粒子的波粒二象性》精品课教案

选修3-5物理《第四章 波粒二象性 4. 实物粒子的波粒二象性》精品课教案

3．了解牛顿力学的局限性．

(二)过程与方法

本节是光的波粒二象性的继续，也是量子力学研究范畴的进一步推广，通过两者的对比，认识它们本质上的一致性．

（三）情感态度与价值观

使学生用科学的眼光审视光子和实物粒子作为物质世界的一部分所表现出的差异性和统一性．

教学重点：理解实物粒子也具有波粒二象性．

教学难点：理解实物粒子也具有波粒二象性．

课时安排：一课时

教学过程

引入新课

光是一种物质，它既具有粒子性(光子)，又具有波动性．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？

1924年，德国物理学家德布罗意大胆地做出了肯定的回答，他认为所有的实物都具有波动性，人们把它称为物质波，也叫德布罗意波．

【板书】第四节 实物粒子粒子的波粒二象性

进行新课

【板书】1．德布罗意波物质波假说．

德布罗意同时给出如下关系式：

h：普朗克常量．

我们为什么观察不到宏观物体的波动性呢？经过计算(教材第79页例题)，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．美国的两位科学家巧妙地想到利用晶格担此角色并成功地观察到了衍射图样，从而说明实物粒子确有波动性．

【板书】2．电子波动性的实验证实．

1926年 C.J.戴维孙与 G.P.革末作电子衍射实验，验证电子具有波动性。

1927年 G.P.汤姆逊（J.J.汤姆逊之子） 也独立完成了电子衍射实验。与 C.J.戴维孙共获 1937 年诺贝尔物理学奖。

此后，人们相继证实了原子、分子、中子等都具有波动性。

【板书】3．氢原子中的电子云．

前文提到，玻尔的原子模型遇到困难的原因之一是采用了“轨道”的概念．实际上，对电子而言，它在核外的轨道一说是无意义的．原子处于不同的能量状态，是由电子在各处出现的概率不同来决定．

电子云是近代对电子用统计的方法，在核外空间分布方式的形象描绘，它的区别在于行星轨道式模型。电子有波粒二象性，它不像宏观物体的运动那样有确定的轨道，因此画不出它的运动轨迹。不能预言它在某一时刻究竟出现在核外空间的哪个地方，只能知道它在某处出现的机会有多少。为此，就以单位体积内电子出现几率，即几率密度大小，用小白点的疏密来表示。小白点密处表示电子出现的几率密度大，小白点疏处几率密度小，看上去好像一片带负电的云状物笼罩在原子核周围，因此叫电子云。