2023学年完整公开课版17.4《概-率-波》教案

物理：《概率波》教案三维教学目标1、知识与技能（1）了解微粒说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题；（2）了解波动说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题；（3）了解事物的连续性与分立性是相对的，了解光既有波动性，又有粒子性；（4）了解光是一种概率波。2、过程与方法（1）领悟什么是概率波；（2）了解物理学中物理模型的特点初步掌握科学抽象这种研究方法；（3）通过数形结合的学习，认识数学工具在物理科学中的作用。3、情感、态度与价值观：理解人类对光的本性的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程．根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说。人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识光的本性的。教学重点：人类对光的本性的认识的发展过程。教学难点：对量子化、波粒二象性、概率波等概念的理解。教学方法：“创设情景，提出问题——观察思考，自主探索——讨论交流，总结归纳”为教学结构，采用“交流——互动”。教学用具：PP演示文稿（科学家介绍，本节知识结构）。多媒体教学设备。教学过程：第四节概率波（一）引入新课（1）康普顿散射实验：康普顿效应是γ射线或X射线打在物质上，与物质中原子的核外电子发生相互作用，作用后产生散射光子和反冲电子的效应。结论：康普顿效应进一步证实了光的粒子性。是验证光的波粒二象性的重要物理实验之一。（2）光的衍射：光在传播中遇到障碍物会“绕行”。结论：光具有波动性。分析讨论在平常不容易观察到明显衍射现象的原因，以及采用怎样的措施能够较为方便的观察到明显衍射现象？在经典的物理学中，波和粒子是两种不同的研究对象，具有非常不同的表现。那么对于光和电子、质子等粒子，这两种互不相容的属性又能“集于一身”呢？（二）进行新课1、光的波粒二象性17世纪的微粒说和波动说是两种对立的学说，都受到传统观念的影响，因为传统观念认为在宏观现象中波动性和粒子性是对立的。微观世界的某些属性与宏观世界不同，光子说没有否定波动性和光的电磁说，光子的能量与频率有关，频率是波的特征。问题：在微观世界中，如何把波的图象与粒子的图象统一起来呢？2、光波是概率波（1）光强光的强度指单位时间内到达单位面积的光的能量，也就是明条纹处到达的光子多，暗条纹处到达的光子数少。（2）概率波伽尔顿板实验实验一：用很弱的光做双缝干涉，暴光时间短，可看到胶片上出现一些无规则分布的点子。实验二：暴光时间足够长，有大量光子通过狭缝，底片上出现了规则的干涉条纹。实验一说明：光表现出粒子性，也看到光子的运动与宏观现象中质点的运动不同，没有一定的轨道。单个光子通过双缝后的落点无法预测。实验二说明：光的波动性是大量光子表现出来的现象，在干涉条纹中，那些光波强的地方是光子到达机会多的地方或是到达几率大的地方，光波弱的地方是光子到达机会少的地方。光的波动性可看做是大量光子运动的规律。思考：是否可以认为光子之间的相互作用使它表现出波动性？实验说明：如果狭缝只能让一个光子通过，得到的照片和上面相同，把一个缝挡住，光屏上不再出现干涉条纹，说明光的波动性不是光子之间相互作用引起的，是光子本身的一种属性。3、光的波动性与粒子性是不同条件下的表现：大量光子行为显示波动性；个别光子行为显示粒子性；光的波长越长，波动性越强；光的波长越短，粒子性越强。光的波动性不是光子之间相互作用引起的，是光子本身的一种属性。课后练习1、在经典物理学的概念中，粒子的运动在任意时刻有确定的_______________、_______________和_______________，波在空间中传播有固定的_______________和_______________，表示波具有空间上的周期性。2、在弱光的干涉实验中，控制光的强度，使前一个光子到达屏幕后才发出第二个光子，从而排除光子之间相互作用的可能性。在这种情况下，如果时间较短，则在光屏上出现的是__________________________，若经过比较长的时间，则在屏上可以看到__________________。这说明光子到达亮条纹处的_____________较大，到达暗条纹处的_____________较小，所以我们可以说光是一种_____________波。3、用电子做双缝干涉实验时，少量电子在屏上看不到分布规律，体现了电子的_____________性，但大量电子通过双缝时，在屏上就得到了清晰的干涉条纹，体现了电子的_____________性。4、电子、质子等实物粒子和光子一样，具有波动性，这种波动性就是粒子本身在空间某处出现的_____________大小问题；但光子又不同于其他实物粒子，光子在真空中的__________________是其他粒子永远达不到的。5、在双缝干涉实验中，发现100个光子中有96个通过双缝后打到了观察屏上的某处，则该处可能()A．出现亮条纹B．出现暗条纹C．可能出现亮条纹，可能出现暗条纹D．出现明暗相间的条纹6、下列各种波是概率波的是()A．声波B．无线电波C．光波D．物质波7、在做双缝干涉实验时，在观察屏的某处是亮纹，则对光子到达观察屏的位置，下列说法正确的是()A．到达亮条纹处的概率比到达暗条纹处的概率大B．到达暗条纹处的概率比到达亮条纹处的概率大C．该光子可能到达观察屏的任意位置D．以上说法均不可能8、有关经典物理中的粒子，下列说法正确的是()A．有一定的大小，但没有一定的质量B．有一定的质量，但没有一定的大小C．既一定的大小，也有一定的质量D．有的粒子还有一定量的电荷9、关于经典波的特征，下列说法正确的是()A．具有一定的频率，但没有固定的波长B．具有一定的波长，但没有固定的频率C．既有一定的频率，也有固定的波长D．还具有周期性10、在单缝衍射实验中，中央亮条纹的光强占入射光光强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，则该光子()A．一定落在中央亮条纹上B．一定落在亮条纹处C．可能落在暗条纹处D．落在中央亮条纹处的可能性最大11、试根据相关实验解释为什么光是一种概率波？12、利用学过的知识解释实验室中电子云的形成原因和特点。1、轨道，位置，速度，频率，波长2、无规则分布的曝光点，明显的干涉条纹，概率，概率，概率3、粒子，波动4、概率，传播速度5、ACD6、A7、CD8、AC9、CD10、CD11、在弱光的干涉实验中，控制光的强度，使前一个光子到达屏幕后才发出第二个光子，从而排除光子之间相互作用的可能性。在这种情况下，如果时间较短，则在光屏上出现的是无规则分布的曝光点，若经过比较长的时间，则在屏上可以看到明显的干涉条纹。