【优化方案】高中物理 第6章6.4 微观世界与量子论课件 沪科必修2

6．4微观世界与量子论

核心要点突破课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练6.4课标定位学习目标：1.理解相对论时空观，灵活运用质能关系分析解决问题．2．理解光电效应和光的波粒二象性，理解氢原子光谱．重点难点：重点：1.爱因斯坦的质能关系和质量公式．2．光电效应的实验探究和分析论证及光谱的分析论证．难点：1.爱因斯坦的质量公式和质能关系．2．光电效应的实验探究及与电磁理论的矛盾．课标定位课前自主学案一、爱因斯坦的时空观1．同时的相对性“同时性”在惯性系中，在低速时是没有疑问的，例如一列火车在做匀速直线运动，在某车厢中的中点一个人点燃一支蜡烛．他看到车厢前后两壁是______被照亮的，地面上的人也应认为前后壁都是被________照亮的．但有了光速不变原理时，情况就不一样了，当火车速度较大时，地面上的人将认为光先到达后壁，而后到达前壁．这就是“同时的相对性”．同时同时2．时空的相对性假如有一个事件P发生，在参考系A中的坐标为(x，y，z)，发生的时间为t，在以速度v运动的参考系B中的坐标为(x′，y′，z′)，发生的时间为t′，则有变换公式：爱因斯坦的时空相对性揭示了_______、________与物质运动存在着内在的不可分割的联系，并给出了它们之间的定量关系．时间空间上面的式子说明，相对于地面以速度v运动的物体，从地面上看，沿着运动方向上的长度变_____了，速度越大，变_____得越多．短短上面的式子具有普遍意义，当从地面观察以速度v前进的火车时，车上的时间进程变_____了，不仅时间变_______了，物理、化学过程和生命的过程都变_______了，但车上的人都没有这种感觉，他们反而认为地面上的时间进程变______了．慢慢慢慢从上式可以看出，当物体(一般是粒子)的速度很大时，其运动时的质量明显_________静止时的质量．三、爱因斯坦的质速公式经过严格的证明，物体有静止质量m0和运动的质量m，它们之间有如下关系：__________________大于四、质质能关关系按照相相对论论和基基本力力学定定律可可推出出质量量和能能量具具有如如下关关系：：E＝_______.这就是是著名名的质质能关关系．．如果果用Δm表示物物体质质量的的变化化，ΔE表示能能量的的变化化，那那么它它们的的关系系可以以表示示为ΔE＝_______该式表表示，，随着着一个个物体体质量量的减减小，，会_______一定的的能量量；与与此同同时，，另一一个物物体吸吸收了了能量，质质量也也会______．mc2Δmc2释放增大五、光光电效效应1．定义义：当当可见见光和和其他他电磁磁辐射射照射射到金金属表面上上时，，能从从金属属表面面打出出_______，这种种现象象叫做做光电电效应应，而而被打打出的的______叫做_______．2．光子子说概述：：爱因因斯坦坦于1905年提出出光子子说．．光在在空间间的传传播是是_______的，而而是一一份一一份的的，每每一份份叫做做一个个________，一个个光子子的能能量为为E＝_____，ν为光的的频率率，普普朗克克常量量h＝6.63×10－34J·s.光子具具有动动量和和能量量．电子电子光电子子不连续续光量子子hν3．光的的波粒粒二象象性：：光既既是__________，又具具有_______的特征征，即即光具具有_______________．一切切辐射射(电磁波波和热热辐射射)都具有有_____________．六、连连续光光谱与与线光1．连续光谱(1)形式：连续分布着的包含着从红光到紫光的各种色光的光谱．(2)产生：_____________及_______和__________直接发光时形成连续光谱．电磁波波粒子波粒二二象性性波粒二二象性性灼热的的固体体液体高压气气体2．线状状光谱谱(分为明明线光光谱和和吸收收光谱谱)(1)形式：：明线线光谱谱由一一些不不连续续的____线组成成，吸吸收光光谱是是在连连续光光谱的的背景景上分分布着着若干干条_____线．(2)产生：：由稀稀薄气气体通通电后后发光光产生生的，，观察察稀薄薄气体体放电电后发发光的的光谱谱的实实验中中需要要用光光谱管管和分光光镜．．当白白光通通过气气体时时，才才形成成_______光谱(暗线光光谱)．亮暗吸收(3)原子光光谱：：某种种元素素的原原子发发出的的分立立的线线状谱谱叫原原子光光谱．．七、实实物粒粒子与与波德布罗罗意理理论指指出，，每个个物质质粒子子都伴伴随着着一种种波，，这种种波称称为_______波，又又称为为德布布罗意意波．．物质核心要点突破一、相相对论论时空空观的的理解解1．时间间延缓缓效应应假设一一列很很长的的火车车在沿沿平直直轨道道飞快快地匀匀速行行驶，，车厢厢中央央有一一个光光源发发出了了一个个闪光光，闪闪光照照到了了车厢厢的前前壁和和后壁壁．车车上的的观察察者认认为两两个事事件是是同时时的，，在他他看来来这很很好解解释，，因为为车厢厢是惯惯性系系，光光向前前、向向后传传播的的速度度相同同，光光源又又在车车厢的的中央央，闪闪光当当然会会同时时到达达前、、后两两壁．．车下下的观观察者者则不不以为为然，，他观观测到到，闪闪光先先到达达后壁壁，后后到达达前壁壁．他的解解释是是：地地面也也是一一个惯惯性系系，闪闪光向向前、、向后后传播播的速速度对对地面面也是是相同同的，，但是是在闪闪光飞飞向两两壁的的过程程中，，车厢厢向前前行驶驶了一一段距距离，，所以以向前前的光光传播播的路路程长长些，，到达达车厢厢前壁壁的时时刻也也就晚晚些，，这两两个事事件不不同时时．2．运动动的时时钟变变慢假设车车厢地地板上上有一一个光光源，，发出出一个个闪光光．对对于车车上的的观察察者来来说，，闪光光到达达光源源正上上方h高处的的小镜镜后被被反射射，回回到光光源位位置，，往返返作用用的时时间为为Δt′；对于于地面面上的的观察察者来来说，，情况况有所所不同同．5．质能能关系系爱因斯坦著著名的质能能关系式是是：E＝mc2，当物体的的质量变化化时，必然然伴随着能能量的变化化．如果用用Δm表示物体质质量的变化化，ΔE表示能量的的变化量，，那么它们们的关系可可以表示为为ΔE＝Δmc2.即时应用(即时突破，，小试牛刀刀)1．关于质量量和长度，，下列说法法正确的是是()A．物体的质质量与位置置、运动状状态无任何何关系，是是物质本身身的属性B．物体的质质量与位置置、运动状状态有关，，只是在速速度较低的的情况下变变化忽略不不计C．物体的长长度与运动动状态无关关，是物质质本身的属属性D．物体的长长度与运动动状态有关关，只是在在速度较低低的情况下下变化忽略略不计解析：选BD.根据相对论论的时空观观，在速度度较大的运运动中，时时间、长度度、质量相相对于静止止的参考系系会发生变变化，因此此选B、D.二、量子子化现象象分析1．光电效效应(1)光电效应应的规律律：①每每种金属属都有发发生光电电效应的的极限频频率；②②光电子子的最大大初动能能与入射射光的强强度无关关，随着着入射光光的频率率的增大大而增大大；③光光电效应应的产生生几乎是是瞬时的的．(2)极限频率率：对于于一定金金属来说说，逸出出功W的值是一一定的，，所以入入射光子子的频率率ν越大，光光电子的的最大初初动能也也越大，，如果入入射光子子的频率率比较低低，光的的能量小小于金属属的逸出出功，就就不能产产生光电电效应了了，这就就是存在在极限频频率的原原因，极极限频率率ν0可由下式式求出：：hν0＝W，2．光的波波粒二象象性在宏观上上，大量量光子表表现为波波动性，，在微观观上，个个别光子子与其他他物质产产生作用用时往往往表现为为粒子性性，即光光具有波波粒二象象性．例例如，在在光的双双缝干涉涉实验中中，如果果短时间间内曝光光，发现现光子在在底片上上呈现不不规则分分布的点点，长时时间曝光光才形成成明暗相相间的条条纹．说说明了少少量光子子与其他他物质产产生作用用时表现现出粒子子性，而而大量光光子与其其他物质质产生作作用时表表现出波波动性．．3．原子光光谱原子光谱谱分为：：(1)发射光谱谱：由发发光物体体直接产产生的光光谱．发发射光谱谱又分为为连续光光谱和明明线光谱谱．(2)吸收光谱谱：高温温物体发发出的白白光通过过物质时时，某些些波长的的光被物物质吸收收而形成成的，其其特点是是在连续续光谱的的背景上上，由一一些不连连续的暗暗线组成成．例如如，太阳阳光中的的连续谱谱线中有有许多暗暗线，它它们对应应着某些些元素的的特征谱谱线，产产生这些些暗线是是由于太太阳表面面大气层层中存在在着相应应的元素素．这些些元素把把太阳光光谱中相相应波长长的光吸吸收了，，会在太太阳光的的连续谱谱线中留留下暗线线．即时应用用(即时突破破，小试试牛刀)2．下列关关于光的的波粒二二象性的的说法，，正确的的是()A．一束传传播的光光，有的的光是波波，有的的光是粒粒子B．由光电电效应现现象可知知，光子子与电子子同样是是一种粒粒子C．在一束束光中，，光子间间的相互互作用使使光表现现出波的的性质D．光是一一种波，，同时也也是一种种粒子．．光子说说并未否否定电磁磁说，在在光子能能量E＝hν中频率仍仍表示的的是波的的特性解析：选D.光是一种种波，同同时也是是一种粒粒子．光光具有波波粒二象象性，是是指当光光和物质质作用时时，是“一份一份份”的，表现现出粒子子的性质质；单个个光子的的运动无无法预测测，但大大量光子子在空间间各点出出现的可可能性(概率)可以用波波动规律律描述，，光表现现出波的的性质．．粒子性性和波动动性是光光子本身身的一种种属性，，但并不不是说光光是像电电子一样样的粒子子或像机机械波一一样的波波，光子子说并未未否定电电磁说．．课堂互动讲练时空相对论的应用类型一例1在静止系系中的正正立方体体每边长长L0，另一坐坐标系以以相对速速度v平行于立立方体的的一边运运动．问问在后一一坐标系系中的观观察者测测得的立立方体体体积是多多少？【方法总结结】(1)不同惯性性系中的的观测者者对同一一物体进进行观测测，测得得的结果果并不相相同．(2)平时观察察不到这这种长度度收缩效效应，是是因为我我们生活活在比光光速低得得多的低低速世界界，这种种现象不不明显．．质速关系的应用类型二例2一个原来来静止的的电子，，经电压压加速后后速度为为v＝6×106m/s.问电子的的质量增增大了还还是减小小了？改改变了百百分之几几？【答案】增加了0.02%【方法总结结】由此看出出，物体体的质量量随速度度的增大大而增大大，但只只有物体体的速度度很大时时，其运运动的质质量才明明显大于于静止时时的质量量．用功率P0＝1W的光源照照射离光光源r＝3m处的某块