高中物理 第十七章 第四、五節(jié) 概率波和不確定關系學案 新人教版選修3-5

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1、第十七章 波粒二象性 概率波和不確定關系 【學習目標】 1．了解概率波的概念，體會微觀粒子波粒二象性模型的建立過程。 2．初步了解不確定關系的內容，了解模型在物理學發(fā)展中的重要作用及其局限性。 【重點難點】 1．通過光的干涉、衍射現(xiàn)象的認識理解光波以及物質波是一種概率波。 2．概率波的本質含義。 【課前預習】 1．概率波 （1）經典物理學中粒子運動的基本特征：任意時刻有確定的________和________以及有確定的________。 （2）經典的波的特征：具有________和________，也就是具有時空的________。 （3）從概率波的角度看，在雙縫干

2、涉實驗中，單個光子通過雙縫到屏上的落點無法預測，體現(xiàn)了單個光子運動的不確定性，而大量光子通過狹縫后呈現(xiàn)出干涉條紋，體現(xiàn)出大量光子的運動受波動規(guī)律的支配，亮紋處表示光子在這些區(qū)域出現(xiàn)的概率大，暗紋處表示光子在這些區(qū)域出現(xiàn)的概率小，因此光波是一種概率波。 2．不確定關系 （1）微觀粒子不可能同時具有________的位置和動量。粒子位置的不確定量越________，動量的不確定量就越大，反之亦然。 （2）不確定關系式表明：微觀粒子的坐標和動量不能同時測準，它本質上是微觀粒子具有波粒二象性的必然反映。 【預習檢測】 1．關于物質波，下列認識錯誤的是（ ） A．任何運動的物體都伴隨著

3、一種波，這種波叫物質波 B．X射線的衍射實驗，證實了物質波假設是正確的 C．電子的衍射實驗，證實了物質波假設是正確的 D．運動的質子盡管具有波動性，但它不能產生干涉、衍射現(xiàn)象 2．光通過單縫所發(fā)生的現(xiàn)象，用位置和動量的不確定關系的觀點加以解釋，正確的是（ ） A．單縫寬，光沿直線傳播，這是因為單縫寬，位置不確定量大，動量不確定量小，可以忽略 B．當能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象時，動量不確定量就不能忽略 C．單縫越窄，中央亮紋越寬，是因為位置不確定量小，動量不確定量大的緣故 D．以上解釋都是不對的 3．經150V電壓加速的電子束，沿同一方向射出，穿過鋁箔后射到其后的屏上，則（

4、 ） A．所有電子的運動軌跡均相同 B．所有電子到達屏上的位置坐標均相同 C．電子到達屏上的位置坐標可用牛頓運動定律確定 D．電子到達屏上的位置受波運動規(guī)律支配，無法用確定的坐標來描述它的位置 參 考 答 案 【課前預習】 1.（1）位置，速度，軌道， （2）頻率，波長，周期性 2．（1）確定，小 【預習檢測】 1．D， 2．ABC， 3．D ▲堂中互動▲ 【典題探究】 【例題1】在單縫衍射實驗中，中央亮紋的光強占從單縫射入的整個光強的95%以上。假設現(xiàn)在只讓一個光子通過單縫，那么該光子（ ）。 A．一定落在中央亮紋處 B．一定落在亮紋處 C．可能落在暗紋處 D．落在中央亮紋處的可能性最大 〖解析〗根據(jù)光的概率波的概念，對于一個光子通過單縫落在何處，是不可確定的，但概率最大的是落在中央亮紋處，可達到95%以上。當然也可落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，不過落在暗紋處的概率很小，故C、D正確。 ［答案］C、D 【例題2】一顆質量為10g的子彈，具有200m/s的速率，若其動量的不確定范圍為動量的0.01%，則該子彈位置的不確定范圍為多大？ 〖解析〗對子彈，利用不確定關系式：，得： 代入數(shù)據(jù)得