第3课 粒子的波动性（备课堂）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（人教版选修3-5）

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第3课 粒子的波动性
备课堂
教学目标：
（一）知识与技能
1.知道光的本性认识史.
2.知道光的波粒二象性，理解其对立统一的关系.
3.会用光的波粒二象性分析有关现象.
4.理解德布罗意波，会解释相关现象.
（二）过程与方法
通过本节课的教学使学生了解对知识理论的推广和假设并不是一味的凭空猜想，而是
有一定的理论或事实基础。
（三）情感态度与价值观
让学生知道受实际条件的限制而使很多理论在开始都处于假设阶段，不易被人们接
受。
对学生进行开放教育，培养学生的科学态度和科学精神，激发学生的探索精神。
重点：
1.用光的波粒二象性分析有关现象.
2.对德布罗意波的理解.
难点：
对德布罗意波的理解.
教学方法：讲授+练习
教学用具：多媒体
讲法速递
（一）引入新课：
温故：光电效应规律及解释
板书：第 3节 粒子的波动性
（二）进行新课：
1、光的波粒二象性
教师：讲述光的波粒二象性。
在学生的辨析说明下进行归纳整理。
（1）我们所学的大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象
性。
光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，大量光子的行为服从统计规
律。
（2）光子在空间各点出现的概率遵从波动规律，物理学中把光波叫做概率波。
点评：通过学生归纳总结形成结论，教师再进行讲解，学生容易接受。充分注重知识
的学生自主形成过程。
2、光子的能量与频率以及动量与波长的关系。
让学生找到更多的关系公式：
提问：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？
学生阅读课本“粒子的波动性”。
点评：让学生带着问题阅读，提高阅读的效率，培养学生从课文材料中提取有关信息
的能力。
3、粒子的波动性
提问：谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子？只是因为他大胆吗？
学生回答：法国科学家德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的成功，大
胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子。
展示演示文稿资料：有关德布罗意。
（1）德布罗意波
实物粒子也具有波动性，这种波称之为物质波，也叫德布罗意波。
（2）物质波波长
提问：各物理量的意义？
学生回答： 为德布罗意波长，
h
为普朗克常量，
p
为粒子动量。
点评：对物理原理公式的理解关键在于对各物理量意义的理解。
讲述：当时这一观点超出了人们的想象，不被人们所接受，历史上类似的事例我们还
知道那些？
学生回答：伽利略的两个铁球同时落地等。
点评：使学生了解正确的知识理论往往并不是一提出就能被大家所接受的。
教师：让学生带着问题阅读课本有关内容，为什么德布罗意波观点很难通过实验验
证？又是在怎样的条件下使实物粒子的波动性得到了验证？
4．物质波的实验验证
提问：粒子波动性难以得到验证的原因？
学生阅读教材后回答：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 数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事。
例1.某电视显像管中电子的运动速度是 ；质量为 10g 的一颗子弹的运动
速度是 200m/s。分别计算它们的德布罗意波长。
引导学生分析，学生解答：根据公式 计算得
点评：通过具体计算使学生对实物粒子的德布罗意波长有感性认识，进一步理解实物
粒子波动性验证的困难。
说明：由计算结果知，通常生活中观察不到实物波动特征的原因。
展示演示文稿资料：电子波动性的发现者———戴维森和小汤姆逊
（电子波动性的发现,使得德布罗意由于提出实物粒子具有波动性这一假设得以证实,
并因此而获得 1929 年诺贝尔物理学奖。而戴维森和小汤姆逊由于发现了电子的波动性也同
获1937 年诺贝尔物理学奖）
学生阅读有关物理学历史资料，了解物理学有关知识的形成建立和发展的真实过程。
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
行开放教育，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。
教师：讲述电子衍射实验：1927 年，两位美国物理学家使电子束投射到镍的晶体上，
得到了电子束的衍射图案。从而证实了德布罗意的假设。
学生了解更具体的相关历史资料。
点评：增加真实感，使学生初步体会如何创造条件进行科学实验探索，体会其中的奇
妙之处。
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