粤教版高中物理选修三4.5不确定性关系教案

第五节不确定性关系（一）教学目标能借助光的衍射实验理解位置和动量的不确定性关系△x△p≥h/4π。解理建，会理物差和处了解科学理论都有其适用的范围。（二）教材分析教材首先以经典物理学中质点的运动为切入点，提出对微观粒子运动轨迹的描绘能否采用经典物理学方法的问题，从而引发学生对精确描绘微观粒子运。教材由假设光是经典的粒子出发，推导出光子落点范围与单缝行射实验得到的实际光强分布相悖，接着具体分析光的单缝衍射光强曲线，让学生知道亮条纹的分布具有周期性，光子到达它们的概率是不一样的。教材在光的单缝衍射实验中，通过调节入射狭缝宽度（控制入射光位置的不确定量）与中央亮条纹的宽度（光子原运动方向垂直的动量不确定量）的对应关系，结合分析了各:△x△p≥h/4π教材最后简要介绍了量子力学的建立过程，展望了量子力学作为一个崭新的理论，它的建立与发展奠定了现代科技的基础，在现代物理学以及其他相力（三）学情分析学生在理解入射粒子位置不确定性和动量的不确定性两个物理量时可能会有困难。微观粒子具有波动性，会发生衍射大部分粒子到达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子跑到投影位置以外，说明这些粒子具，所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性，其不确定量的大小可以由中央。生解性的。然可单子运动情况，但是大量粒子的运动却是有规律的，这种随机现象遵从统计规律，需要从波的理论去推测出现在某个地方的概率有多大只有反复强化这个概念，不。（四）教学重难点教学重点：不确定性关系△x△p≥h/4π的理解。教学难点：对微观粒子位置的理解，对微观粒子动量的理解。（五）教学过程导入不但如此，如果知道了质点的加速度，还可以预言质点在以后任意时刻的位置和量。新课讲授（1）光的衍射实验介绍当光通过细缝后，若光子是经典粒子，在屏上的落点应在缝的投影之内,当细缝不断缩小后，光子在屏上的落点还在缝的投影之内吗？（2）光的衍射实验衍射演示一。？！？析（3）位置不确定范围是Δx问题：一个光子通过狭缝的瞬间，它是从挡板左侧哪个准确位置进入细缝标x?答案：完全不确定。不确定范围有多大?坐标X位置不确定范围是Δx，可用缝宽a来表示。细缝处位置不确定范围取决于缝宽a=Δx。若减小缝宽，光子进入细缝位置的不确定范围（Δx）越小，即光子进入细缝的位置就越精确。若减小缝宽，光子进入细缝位置的不确定范围（Δx）越小，即光子进入细缝的位置就越精确。（4）动量不确定范围Δp大部分粒子通过狭缝后打在狭缝投影之外的位置，说明在缝后x方向有动量p。x方向的动量会随缝宽变化而变化，也是不确定的。亮纹宽度越大，说明在缝后x方向动量越不确定，动量不确定范围Δp可以用亮纹宽度来表示。（5）Δx与Δp关系的分析接着我们再来寻找坐标X位置不确定范围Δx与动量不确定范围Δp的关系。若减小缝宽，位置的不确定量(Δx)减小，但中央亮纹变宽，所以x方向动量的不确定量(Δp)变大。论1确Δx于0)定(p趋向于无穷大)。若增加缝宽，位置的不确定量(Δx)增加，但中央亮纹变窄，即在x方向动量的不确定量(Δp)变小,当x增加到一定量时，衍射条纹消失，在x方向没有光子偏移，即Δp为0。论2确(p于0)定(Δx趋向于无穷大)。结论：微观粒子的位置测得越准确，动量就越不准确。动量测得越准确，。（6）海森伯不确定关系结论及海森伯介绍1927年海森伯提出：不确定性关系△x△p≥h/4πΔXΔP在X，h是普朗克常量

h6.6261034Js124哥192。。（7）不确定关系例题应用例题：设子弹的质量为0.01kg，枪口直径为0.5cm，试求子弹射出枪口时横向速度的不确定量。解析：枪口直径可以当作子弹射出枪口位置的不确定量Δx，由于Δp＝mΔv，由不确定关系式得子弹射出枪口时横向速度的不确定量Δv≥h/(4πmΔx)＝1.06×10－30m/s.（8）不确定关系的物理意义和微观本质>置(x向0)p向)p向0)p)。。<>微观本质：是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的。（9）对不确定关系归纳提升>确:中量，但它们可以处于挡板左侧的任何位置，也就是说，粒子在挡板左侧的位置是完。<:子到达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子跑到投影位置以外。这些粒子具有与其原来运动方向垂直的动量。由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的，所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性，不确定。<3>位置和动量的不确定性关系:由△x△p≥h/4π可以知道,在微观领域,要准确地确定粒子的位置,动量的不确定性就更大;反之要准确地确定粒子的动量,。<>微观粒子的运动没有特定的轨道:由△x△p≥4π不确定性关系可知微观粒子的位置和动量是不能同时被确定的，这也就决定了不能用“轨迹”的动<5>经典物理和微观物理的区别:（10）量子力学的应用半导体材料、量子计算机、扫描隧道显微镜、光伏发电等。3.课堂小结。1x观x