2019-2020年高一物理《第5章經(jīng)典力學與物理學革命》學案（2）.doc

2019-2020年高一物理第5章經(jīng)典力學與物理學革命學案（2）【課標說明】：1、初步了解微觀世界中的量子化現(xiàn)象，知道量子論的主要內容。2、知道宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點，了解光的波粒二象性。3、知道量子論的建立不僅是物理學的革命，也對人類認識世界和科技發(fā)展具有重要影響。4、通過了解經(jīng)典物理學能量連續(xù)性觀點在解釋“黑體輻射”現(xiàn)象時的失敗，體會普朗克提出量子假說的偉大意義。4、通過了解“光電效應”實驗與經(jīng)典物理學理論的矛盾，體會愛因斯坦的光子說對光的本性的揭露。5、通過了解光的波粒二象性和氫原子光譜，使學生知道微觀世界能量量子化的特征，從而使學生認識到：量子論的觀點是作為現(xiàn)代人認識客觀世界的重要方法。教學教程：一.黑體輻射：能量子假說的提出1.黑體： 如果一個物體能夠吸收照射到它上面的全部輻射而無反射，這種物體就叫做黑體。2.黑體輻射： 黑體的溫度升高時可以輻射出任何頻率的電磁波(包括可見光和不可見光)。 黑體輻射的實驗規(guī)律無法用經(jīng)典物理學的理論解釋。3.能量子假說： 所謂能量子就是能量的最小單元。微觀領域里能量的變化總表現(xiàn)為電磁波的輻射與吸收，不同頻率的電磁波其能量子的值不同，表達式為： E=h 其中，是電磁波的頻率，h是一個普遍適用的常量，稱作普朗克常量。由實驗測得h 6.631034Js。4.能量的量子化 在微觀領域里能量的不連續(xù)變化，即只能取分立值的現(xiàn)象，叫做能量的量子化。 普朗克的能量子假說不僅解決了黑體輻射的理論困難，而且揭開了物理學上嶄新的篇章。二、光電效應現(xiàn)象1、光電效應現(xiàn)象：在光的照射下，物體表面發(fā)出電子的現(xiàn)象叫做光電效應。發(fā)射出來的電子叫光電子2 光電效應規(guī)律：1）光電效應的發(fā)生幾乎是瞬時的，時間不超過109s.2）任何金屬都有一個能產(chǎn)生光電效應的最低照射光頻率，叫做極限頻率3）光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大，而與入射光強度無關4）光電流強度與入射光的強度成正比結論:光電效應的發(fā)生與否,與光的強弱無關,與照射埋單長短無關,與光的頻率、金屬材料的種類有關。3、波動理論在解釋光電效應時的矛盾1）波動理論無法解釋極限頻率2）光電子最大初動能的大小應與光強有關，與頻率無關 3）弱光照射時應有能量積累過程，不應瞬時發(fā)生三、光子說1、光的波動理論在解釋光電效應時遇到了巨大的困難。后來，愛因斯坦在普朗克量子化理論的啟發(fā)下，提出了光子學說2、愛因斯坦在1905年提出，在空間中傳播的光也不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個光量子，簡稱光子3、光子的能量和頻率成正比，光子能量：四、光的波粒二象性1.光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象說明光具有波動性；2.光電效應現(xiàn)象說明光具有粒子性。結論：光既具有波的特性又具有粒子的特性。這就是光的波粒二象性。在宏觀上，大量光子傳播往往表現(xiàn)為波動性；在微觀上，個別光子在與其他物質產(chǎn)生作用時，往往表現(xiàn)為粒子性。五、原子光譜：原子能量的不連續(xù)1.經(jīng)典理論與實驗的矛盾經(jīng)典理論：能量是連續(xù)變化的，原子發(fā)光的光譜是連續(xù)譜。實驗結論：原子發(fā)光的光譜是不連續(xù)的線狀譜原子光譜。2.原子光譜的解釋：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，當原子從一種能量狀態(tài)變化到另一能量狀態(tài)時，輻射（或吸收）一定頻率的光子，輻射（或吸收）的光子的能量是不連續(xù)的。 氫原子光譜氫原的能級圖結論： 量子化現(xiàn)象是微觀世界的普遍現(xiàn)象，這與經(jīng)典理論產(chǎn)生尖銳矛盾。這暴露了經(jīng)典物理學的局限性（宏觀、低速）。從而引發(fā)了物理學的革命量子論的建立，使人類對物質的認識由宏觀世界進入微觀領域。第四節(jié) 物理學人類文明進步的階梯一.物理學與自然科學人類文明進步的基石在物理學的基礎性研究過程中，形成和發(fā)展出來的基本概念、基本理論、基本實驗手段和精密的測試方法，已成為其他許多學科的重要組成部分，并產(chǎn)生了良好的效果這對于天文學、化學、生物學、地學、醫(yī)學、農業(yè)科學甚至經(jīng)濟學都是如此。19世紀末、20世紀初，相對論和量子論的確立是物理學革命的高潮，以物理學革命為先導，帶動了化學、生物學、天文學、地質學等學科的理論也都發(fā)生了革命性的突破，并形成了一些交叉學科，如物理化學、生物物理、地球物理等等當前科學中最活躍、最引人注目的課題，如生命科學、宇宙起源、材料科學等等，都與物理學的研究成果和研究方法密切相關現(xiàn)代物理知識對其他學科的滲透比上個世紀要廣泛得多，教師在教學過程中必須拓寬視野，重視物理學與人文科學和其他技術科學知識的交叉與拓寬 二.物理學與現(xiàn)代技術人類文明進步的推動力物理學的基礎性、技術性、思想性使之成為推動人類文明進步的重要力量。1、基礎性物理學是基礎自然科學。物理學的研究成果和研究方法直接應用于化學、生物、地理、氣象等自然科學，大大加速了自然科學的發(fā)展和分化獨立，甚至形成了新的獨立學科或分支學科。如天體物理學、空間物理學、地球物理學，流體力學、生物物理，物理化學、量子化學等等。使人們更全面地探索、認識自然界的規(guī)律。2技術性物理學幾乎是一切工程科學的基礎。物理學的成就直接發(fā)展了各種各樣的工程技術，形成了今天門類齊全、多樣的工業(yè)體系。今天的許多高新技術也仍然是以物理學的研究成果為基礎的。這些工程技術的發(fā)展應用，極大地提高了社會生產(chǎn)力水平，改變了人類的生活、生產(chǎn)方式，創(chuàng)造了輝煌的物質文明。比如，機械、建筑科學就是經(jīng)典力學原理的實際運用，今天的電力、電子工業(yè)是電磁學發(fā)展的結果，光學特別是激光技術使得光纖通信、互聯(lián)網(wǎng)、激光醫(yī)學等蓮勃發(fā)展。在萬有引力定律基礎上發(fā)展起來的航天技術使得人類的足跡不斷地向宇宙深處延伸。3、思想性物理學在自身的發(fā)展進步中積累的思想方法是人類思想領域的瑰寶。這些思想方法和物理學的研究成就一道在改善人們的生產(chǎn)、生活條件的同時，也改變著人們的思維方式。指引著人們破除迷信、消除愚昧、尊重客觀事實、尊重科學，不斷追求真、善、美，推動人類文明的車輪該滾向前。人類社會歷史上的幾次工業(yè)革命都足以物理學的重大成果為基礎的。牛頓力學、熱學的發(fā)展導致了第一次工業(yè)革命，使人類進入蒸汽機時代，解放了人的體力。電磁技術的突破性成就迎來了第二次工業(yè)革命。人類進入了電氣化時代。量子理論、相對論使得核物理學取得重大突破，引發(fā)了第三次工業(yè)革命，人類進入了原子能時代。