人教2003课标版《5不确定性关系》优质课教案设计

人教2003课标版《5不确定性关系》教案优质课下载

通过介绍经典物理学和微观物理学中物理模型与物理现象的巨大差异，量子力学对社会进步的重要作用以及学术界对量子理论的争议，为学生用新的物理观念来认识微观世界提供了有效的手段。为学生今后的进一步学习提供了铺垫。

【教学目标】

一、知识与技能目标

1、了解不确定关系的内容和相关计算，初步接受量子力学观念。

2、了解物理模型与物理现象的关系，体会物理建模的意义。

3、理解模型在物理学发展中的重要作用及其局限性，感知物理与自然的关系。

二、过程与方法目标

1、经历微观粒子位置与动量不确定性的科学探究过程，认识科学探究的意义；

2、体会应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。

三、情感、态度与价值观目标

1、激发学生对科学的好奇心与求知欲，体验探索自然规律的艰辛与喜悦，培养学生热爱科学、学习科学的学习兴趣。

2、从物理学角度对学生进行认识论教育。

【教学重点】不确定关系的分析和理解，不确定性关系的定量应用。

【教学难点】对不确定关系的分析理解。

【课时安排】1课时

【教学过程】

知识回顾：前面我们学习了法国物理学家德布罗意在其博士学位论文中提出的著名假设：包括光子在内的所有微观粒子都具有波粒二象性，称为德布罗意波。德布罗意也因此成为世界上第一个因博士学位论文而获得诺贝尔物理学奖的科学家。

（问题）德布罗意波的本质是什么？

量子力学的创始人之一、德国物理学家玻恩提出了一个得到学术界普遍公认的观点：德布罗意波是一种概率波。玻恩认为，电子在氢原子中并不占有确定的位置，它可以出现在原子核周围空间中不同的地点，遵从一定的概率统计规律。电子、光子等微观粒子的运动特性为：在传播过程中更多地表现出波动特性；在与其它物质作用时，如落到屏幕上时，其行为则更像一个粒子。

导入新课：

通过前面知识的学习，我们知道在经典物理中可以同时用质点的位置和动量（速度）精确地描述它的运动。如果知道初始条件，就可以利用经典物理规律同时准确预言质点在以后任意时刻的位置和动量，从而描绘它运动的轨迹。而光子、电子等微观粒子具有波粒二象性，那么它们的运动还遵循经典物理规律吗？还能同时用质点的位置和动量来精确描述它们的运动吗？今天我们就来学习第5节“不确定性关系”。

一、不确定性关系

师：我们先来回顾一下光的单缝衍射实验。一单色光源向前方发出具有特定波长的平行光，现在在其前方放置一个挡板狭缝，若狭缝较宽，我们会发现光会通过狭缝落到缝在屏上的投影位置，相当于光沿直线传播的经典物理情况；（出示ppt幻灯片）但若狭缝较窄，我们会发现光落在屏上的位置会出超出单缝投影的位置，而扩展到屏幕上中央位置的两侧对称的更远位置，这就是我们前面所说的光的单缝衍射现象。

下面给出了单色光红光、蓝光、以及白光的衍射花样图（ppt幻灯片）。我们注意到：对红光而言，狭缝宽度越窄，则中央亮条纹愈宽，条纹间距越大，衍射现象越明显。而相同狭缝宽度情况下，红光的衍射现象比蓝光更加明显一些——这是由于红光波长较蓝光波长更大，更易发生衍射的缘故。

[设问]光子是经典粒子吗？