17.1物理学的新纪元：能量量子化学案
高中物理能量量子化教案设计
高中物理能量量子化教案设计物理学是研究物质运动最一般规律和物质基本结构的学科。
作为自然科学的带头学科，物理学研究大至宇宙，小至基本粒子等一切物质最基本的运动形式和规律，因此成为其他各自然科学学科的研究基础。
接下来是小编为大家整理的高中物理能量量子化教案设计，希望大家喜欢!高中物理能量量子化教案设计一新课标要求1.内容标准(1)了解微观世界中的量子化现象。
比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。
体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。
(2)通过实验了解光电效应。
知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。
( 3)了解康普顿效应。
(4)根据实验说明光的波粒二象性。
知道光是一种概率波。
(5)知道实物粒子具有波动性。
知道电子云。
初步了解不确定性关系。
(6)通过典型事例了解人类直接经验的局限性。
体会人类对世界的探究是不断深入的。
例1 通过电子衍射实验，初步了解微观粒子的波粒二象性，体会人类对于物质世界认识的不断深入。
2.活动建议阅读有关微观世界的科普读物，写出读书体会。
新课程学习17.1 能量量子化：物理学的新纪元新课标要求(一)知识与技能1.了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射2.了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系3.了解能量子的概念(二)过程与方法了解微观世界中的量子化现象。
比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。
体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。
(三)情感、态度与价值观领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
教学重点能量子的概念教学难点黑体辐射的实验规律教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备课时安排1 课时教学过程(一)引入新课教师：介绍能量量子化发现的背景：(多媒体投影，见课件。
)19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。
新高中物理17.1能量量子化学案新人教版选修35
1 能量量子化[目标定位] 1.知道热辐射、黑体和黑体辐射的概念，知道黑体辐射的实验规律.2.知道普朗克提出的能量子假说．一、黑体与黑体辐射1．热辐射(1)定义：周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体温度有关，所以叫热辐射．(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度不同而有所不同．2．黑体(1)定义：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体．(2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．想一想在火炉旁边有什么感觉？投入炉中的铁块颜色怎样变化？说明了什么问题？答案在火炉旁会感到热，这是由于火炉不断地向外辐射能量．投入炉中的铁块依次呈现暗红、赤红、橘红等颜色，直至成为黄白色，这表明同一物体热辐射的强度与温度有关．二、黑体辐射的实验规律1．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加．2．随着温度的升高，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动．想一想你认为现实生活中存在理想的黑体吗？答案现实生活中不存在理想的黑体，实际的物体都能辐射红外线(电磁波)，也都能吸收和反射红外线(电磁波)，绝对黑体不存在，是理想化的模型．三、能量子1．定义：普朗克认为，带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收某个最小能量值的整数倍，这个不可再分的最小能量值叫做能量子．2．大小：＝hν，其中ν是电磁波的频率，h是普朗克常量，数值h＝6.626×10－34__J·s(一般h取6.63×10－34 J·s)．一、对黑体辐射规律的理解1．一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．2．黑体是指只吸收而不反射外界射来的电磁波的物体，由于黑体只进行热辐射，所以黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．3．黑体辐射的实验规律：随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．如图17－1－1所示．图17－1－1例1图17－1－2在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度．如图17－1－2所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象，则下列说法正确的是( )A．T1>T2B．T1<T2C．随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低D．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短方向移动答案AD解析一般材料的物体辐射能的多少决定于物体的温度(T)、辐射波的波长、时间的长短和发射的面积，而黑体是指在任何温度下，全部吸收任何波长的辐射的物体，黑体辐射的强度按波长的分布只与温度有关．实验表明，随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．从图中可以看出，λ1<λ2，T1>T2，本题正确选项为A、D.借题发挥随着温度的升高，各种波长的辐射本领都在增加，当黑体温度升高时，辐射本领最大值向短波方向移动，这是黑体辐射的特点，熟悉黑体辐射特点是解决问题的关键．针对训练 1 下列描绘两种温度下黑体辐射强度与波长关系的图中，符合黑体辐射实验规律的是( )答案 A解析随着温度的升高，辐射强度增加，辐射强度的极大值向着波长较短的方向移动，A正确，B、C、D错误．二、能量子的理解和ε＝hν的应用1．物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态．2．在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化．3．能量子的能量ε＝hν，其中h是普朗克常量，ν是电磁波的频率．例2光是一种电磁波，可见光的波长的大致范围是400 nm～700 nm.求400 nm、700 nm电磁辐射的能量子的值各是多少？答案 4.97×10－19 J 2.84×10－19 J解析根据公式ν＝cλ和ε＝hν可知：400 nm 对应的能量子ε1＝h cλ1＝6.63×10－34×3.0×108400×10－9 J ＝4.97×10－19J.700 nm 对应的能量子ε2＝h cλ2＝6.63×10－34×3.0×108700×10－9 J ＝2.84×10－19J.借题发挥 (1)求解本题的关键是根据已知条件求每一个能量子的能量． (2)这类习题数量级比较大，注意运算当中提高运算准确率．例3 对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是( ) A ．以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收 B ．辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍 C ．吸收的能量可以是连续的 D ．辐射和吸收的能量是量子化的 答案 ABD解析 带电微粒的辐射和吸收能量时是以最小能量值——能量子ε的整数倍一份一份地辐射或吸收的，是不连续的．故选项A 、B 、D 正确，C 选项错．对黑体辐射规律的理解1．下列叙述正确的是( ) A ．一切物体都在辐射电磁波B ．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C ．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关D ．黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波 答案 ACD解析 根据热辐射定义知A 对；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体温度有关，B 错、C 对；根据黑体定义知D 对．2．下列关于黑体辐射的实验规律叙述正确的是( ) A ．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有所增加B ．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动C ．黑体热辐射的强度与波长无关D ．黑体辐射无任何规律 答案 AB解析 黑体辐射的规律为随着温度的升高各种波长的辐射强度都增加，同时辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．故A 、B 对．能量子的理解及ε＝h ν的应用3．二氧化碳能强烈吸收红外长波辐射，这种长波辐射的波长范围约是 1.4×10－3～1.6×10－3m ，相应的频率范围是________，相应的光子能量的范围是________，(已知普朗克常量h ＝6.6×10－34J ·s ，真空中的光速c ＝3.0×108m/s.结果取两位有效数字) 答案 1.9×1011～2.1×1011Hz 1.3×10－22～1.4×10－22J解析 由c ＝λν得ν＝cλ.则求得频率范围为1.9×1011～2.1×1011Hz. 又由ε＝h ν得能量范围为1.3×10－22～1.4×10－22J.4．神光“Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2 400 J 、波长λ＝0.35 μm 的紫外激光．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34J ·s ，则该紫外激光所含光子数为多少？答案 4.23×1021(个)解析 紫外激光的波长已知，由此可求得紫外激光能量子的值，再根据紫外激光发射的总能量为 2 400 J ，即可求得紫外激光所含光子数．紫外激光能量子的值为ε0＝hc λ＝6.63×10－34×3×1080.35×10－6J ＝5.68×10－19J ．则该紫外激光所含光子数n ＝Eε0＝ 2 4005.68×10－19＝4.23×1021(个)．(时间：60分钟)题组一 黑体辐射的理解和应用1．关于对黑体的认识，下列说法正确的是( )A．黑体只吸收电磁波，不反射电磁波，看上去是黑的B．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关C．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与温度有关，与材料的种类及表面状况无关D．如果在一个空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面经多次反射和吸收，最终不能从小孔射出，这个空腔就成了一个黑体答案 C解析黑体自身辐射电磁波，不一定是黑的，故选项A错误；黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关，故选项B错误、选项C正确；小孔只吸收电磁波，不反射电磁波，因此是小孔成了一个黑体，而不是空腔，故选项D错误．2．对黑体辐射电磁波的波长分布的影响因素是( )A．温度 B．材料C．表面状况 D．以上都正确答案 A解析根据黑体辐射电磁波的波长分布的决定因素，得其只与温度有关，A对．3．能正确解释黑体辐射实验规律的是( )A．能量的连续经典理论B．普朗克提出的能量量子化理论C．以上两种理论体系任何一种都能解释D．牛顿提出的微粒说答案 B解析根据黑体辐射的实验规律，随着温度的升高，一方面各种波长的辐射强度都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，只能用普朗克提出的能量量子化理论才能得到满意的解释，B对．4.图17－1－3黑体辐射的实验规律如图17－1－3所示，由图可知( )A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增大B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增大C．随温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动D．随温度降低，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动答案ACD解析由题图可知，随温度升高，各种波长的辐射强度都增大，且辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，当温度降低时，上述变化都将反过来．5．2006年度诺贝尔物理学奖授予了两名美国科学家，以表彰他们发现了宇宙微波背景辐射的黑体谱形状及其温度在不同方向上的微小变化．他们的出色工作被誉为是宇宙学研究进入精密科学时代的起点．下列与宇宙微波背景辐射黑体谱相关的说法中正确的是( )A．一切物体都在辐射电磁波B．一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C．黑体的热辐射实质上是电磁辐射D．普朗克在研究黑体的热辐射问题中提出了能量子假说答案ACD解析根据热辐射的定义，A正确；根据热辐射和黑体辐射的特点知一般物体辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料种类和表面状况有关，而黑体辐射只与黑体的温度有关，B错误；普朗克在研究黑体辐射时最早提出了能量子假说，他认为能量是一份一份的，每一份是一个能量子，黑体辐射本质上是电磁辐射，故C、D正确．题组二能量子的理解及ε＝hν的应用6．普朗克常量是自然界的一种基本常数，它的数值是( )A．6.02×10－23 mol B．6.625×10－3 mol·sC．6.626×10－34 J·s D．1.38×10－16 mol·s答案 C解析 普朗克常量是一个定值，由实验测得它的精确数值为6.626×10－34J ·s ，在记忆时关键要注意它的单位和数量级．7．已知某种单色光的波长为λ，在真空中光速为c ，普朗克常量为h ，则电磁波辐射的能量子ε的值为( ) A ．h c λ B.hλC.ch λD ．以上均不正确 答案 A8．某激光器能发射波长为λ的激光，发射功率为P ，c 表示光速，h 为普朗克常量，则激光器每秒发射的光量子数为( ) A.λP hc B.hP λc C.cP λh D ．λPhc 答案 A解析 每个光量子的能量ε＝h ν＝hc λ，每秒钟发射的总能量为P ，则n ＝P ε＝λP hc.题组三 综合应用 9．对应于3.4×10－19J 的能量子，其电磁辐射的频率和波长各是多少？(h ＝6.63×10－34J ·s)答案 5.13×1014Hz 5.85×10－7m 解析 根据公式ε＝h ν和ν＝cλ得 ν＝εh ＝3.4×10－196.63×10 Hz ≈5.13×1014Hz ，λ＝c ν＝hc ε＝6.63×10－34×3×1083.4×10－19m ＝5.85×10－7m.10．人眼对绿光较为敏感，正常人的眼睛接收到波长为530 nm 的绿光时，只要每秒钟有6个光量子射入瞳孔，眼睛就能察觉．普朗克常数为6.63×10－34J ·s ，光速为3×108m/s.人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率为多少？ 答案 2.3×10－18W解析 先根据ε0＝h ν＝h cλ算出每个光量子的能量，每秒需要接收到6个这样的光量子，故接收到这6个光量子的功率就是人眼能觉察到绿光的最小功率．又因每秒有6个绿光的光量子射入瞳孔，所以，觉察到绿光所需要接收到的最小功率P ＝E t ，式中E ＝6ε0，又ε0＝h ν＝h cλ，代入数据得P＝2.3×10－18W.11．小灯泡的功率P ＝1 W ，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长λ＝10－6 m ，求在距离d ＝1.0×104m 处，每秒钟落在垂直于光线方向、面积为1 cm 2的球面上的光子数是多少？(h ＝6.63×10－34J ·s)答案 3.98×105个解析 每秒钟小灯泡发出的能量为E ＝Pt ＝1 J 1个光子的能量：ε＝h ν＝hc λ＝6.63×10－34×3×10810－6J ＝1.989×10－19J 小灯泡每秒钟辐射的光子数： n ＝E ε＝11.989×10－19＝5×1018(个) 距离小灯泡d 的球面面积为：S ＝4πd 2＝4π×(1.0×104)2 m 2＝1.256×109 m 2＝1.256×1013 cm 2每秒钟射到1 cm 2的球面上的光子数为：N ＝n S ＝5×10181.256×1013＝3.98×105(个)．。
17.1能量量子化
1918年他荣获诺贝尔物理学奖。 他的墓碑上只刻着他的姓名和
h 6.626 10 焦 秒
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黑体辐射的研究卓有成效地展现 在人们的眼前，紫外灾难的疑点找 到了，为人类解决了一大难题。使 热爱科学的人们又一次倍感欣慰， 但真理与谬误之争就此平息了吗？
第十七章
波粒二象性
1
能量量子化
一、学习目标
1、了解黑体辐射，能量子的的概念及提出的科学过程。
2、通过观察辐射图象培养观察能力，了解宏观物体和
微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化了人 们对于物质世界的认识。
二、带着问题先学
边学边填空： 一、黑体与黑体辐射 电磁波 1、热辐射：一切物体都在辐射________，这种 温度 辐射与物体的______有关，因此叫做热辐射。 电磁波 2、黑体：能够完全吸收入射的各种________而 反射 不发生______物体叫做黑体。 3、黑体辐射： (1)黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑 温度 体的________ 有关。 (2)随温度的升高，各种波长的电磁波的辐射强 增加 度都有______；辐射强度的极大值向波长____ 较短 的方向移动。
思考与讨论
一座建设中楼房还没有 安装窗子，尽管室内已粉 刷，如果从远处观察，把 窗内的亮度与楼外墙的亮 度相比，你会发现什么？ 为什么？
黑体模型
空腔上的小孔
炼钢炉上的小洞
向远处观察打开 的窗子 近似黑体
形体平ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ状的衡 无温态 关度时 与黑 构体 成辐 黑射 体只 的依 材赖 料于 物 ,
问题与练习
一、 热辐射及其特点 1. 热辐射 由于分子热运动导致物体辐射电磁波 温度不同时 辐射的波长分布不同 例如：铁块 温度 从看不出发光到暗红到橙色到黄白色
高中物理 17.1 能量量子化导学案 新人教版选修
高中物理 17.1 能量量子化导学案新人教版选修【学习目标】1、了解黑体辐射，感悟以实验为基础的科学探究方法、2、了解能量子的概念及其提出的科学过程，领会这一科学突破过程中科学家的思想、3、通过观察辐射图象培养自己的观察能力、4、了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会量子论的建立深化了人们对物质世界的认识、【重点难点】重点：普郎克的能量量子化观点难点：黑体的辐射规律【导学】一、黑体与黑体辐射1、热辐射(1)定义：我们周围的一切物体都在辐射______，这种辐射与_______有关，所以叫热辐射、(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的_____而有所不同、室温时，热辐射的主要成分是波长_____的电磁波，温度升高时，______波长的成分越来越强、2、黑体(1)定义：如果某种物体能够_______入射的各种波长的电磁波而不发生____，这种物体就是绝对黑体，简称黑体、(2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的_____有关、二、黑体辐射的实验规律1、随着温度的升高，各种波长的辐射强度都______2、辐射强度的极大值向着波长____的方向移动、三、能量子1、定义：普朗克认为，带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收某个最小能量值的______，这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子、2、大小：ε＝hν，其中ν是_________，h 是_________，数值h＝6、62610－34 Js、(一般h取6、6310－34 Js)3、普朗克把_____引入物理学，正确地破除了“__________”的传统观念，成为新物理学思想的基石之一、【导练】题组一黑体辐射规律1、对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的因素是()A、温度B、材料C、表面状况D、以上都正确2、下列叙述正确的是()A、一切物体都在辐射电磁波B、一般物体辐射电磁波的情况只与温度有关C、黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关D、黑体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波3、在实验室或工厂的高温炉子上开一小孔，小孔可看作黑体，由小孔的热辐射特性，就可以确定炉内的温度、如图所示，就是黑体的辐射强度与其辐射光波长的关系图象、则下列说法正确的是()A、T1>T2B、T1<T2C、随着温度的升高，黑体的辐射强度都有所降低D、随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较长方向移动题组二对能量子的理解和计算4、对于带电微粒的辐射和吸收能量时的特点，以下说法正确的是()A、以某一个最小能量值一份一份地辐射或吸收B、辐射和吸收的能量可以不是某一最小值的整数倍C、吸收的能量可以是连续的D、辐射和吸收的能量都可以是连续的5、硅光电池是利用光电效应将光辐射的能量转化为电能、若有N个波长为λ0的光子打在光电池极板上，这些光子的总能量为(h为普朗克常量)()A、hB、NhC、Nhλ0D、2Nhλ06、氮—氖激光器发出波长为633 nm的激光，当激光器的输出功率为1 mW时，每秒发出的光子数为()A、2、21015B、3、21015C、2、21014D、3、210147、“约瑟夫森结”由超导体和绝缘体制成、若在结两端加恒定电压U，则它会辐射频率为ν的电磁波，且ν与U成正比，即ν＝kU、已知比例系数k仅与元电荷e的2倍和普朗克常量h 有关、你可能不了解此现象的机理，但仍可运用物理学中常用的方法，在下列选项中，推理判断比例系数k的值可能为( )A、B、C、2heD、题组三综合应用8、神光“Ⅱ”装置是我国规模最大的高功率固体激光系统，利用它可获得能量为2400 J、波长λ＝0、35 μm的紫外激光、已知普朗克常量h＝6、6310－34 Js，则该紫外激光所含光子数为多少？9、经测量，人体表面辐射本领的最大值落在波长为940 μm 处、根据电磁辐射的理论得出，物体最强辐射的波长与物体的绝对温度的关系近似为Tλm＝2、9010－1 mK，由此估算人体表面的温度和辐射的能量子的值各是多少？(h＝6、6310－34Js)导练答案：1、A2、ACD3、A4、A5、B6、B7、B8、4、231021(个)解析紫外激光的波长已知，由此可求得紫外激光能量子的值，再根据紫外激光发射的总能量为2400 J，即可求得紫外激光所含光子数、紫外激光能量子的值为ε0＝＝J≈5、6810－19 J、则该紫外激光所含光子数n＝＝≈4、231021(个)、9、答案36 ℃2、1210－22 J解析人体表面的温度为T＝＝K≈309K≈36 ℃、人体辐射的能量子的值为ε＝h＝6、6310－34 J＝2、1210－22 J、。
能量量子化-精品教案
能量量子化：物理学的新纪元【教学目标】一、知识与技能1．了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系3．了解能量子的概念二、过程与方法了解微观世界中的量子化现象。
比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。
体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。
三、情感、态度与价值观领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
【教学重点】能量子的概念【教学难点】黑体辐射的实验规律【教学方法】教师启发、引导，学生讨论、交流。
【课时安排】1 课时【教学过程】一、引入新课教师：介绍能量量子化发现的背景：19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。
在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的 Maxwell方程。
另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。
当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。
他们认为物理学已经发展到头了。
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言：“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。
”也就是说：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云。
”这两朵乌云是指什么呢？一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。
然而，事隔不到一年（1900年底），就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着（1905年）从第二朵乌云中降生了相对论。
经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。
正可谓“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。
20-21版：17.1~17.2 能量量子化 光的粒子性（创新设计）
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课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
[要点归纳]
能量子的理解和计算
@《创新设计》
1.物体在发射或接收能量的时候，只能从某一状态“飞跃”地过渡到另一状态，而 不可能停留在不符合这些能量的任何一个中间状态。
2.在宏观尺度内研究物体的运动时我们可以认为：物体的运动是连续的，能量变化 是连续的，不必考虑量子化；在研究微观粒子时必须考虑能量量子化。
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课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
@《创新设计》
五、康普顿效应和光子的动量 阅读教材第35～36页内容，了解康普顿效应及其意义，知道光子的动量。 1.光的散射：光在介质中与 物质微粒 相互作用，因而传播方向 发生改变 ，
这种现象叫作光的散射。 2.康普顿效应：美国物理学家康普顿在研究石墨对X射线的散射时，发现在散射的X
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课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
@《创新设计》
[针对训练3] (多选)如图4所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏 电流计中没有电流通过。其原因可能是( )
A.入射光太弱 B.入射光波长太长 C.光照时间太短 D.电源正、负极接反
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图4
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
@《创新设计》
2.爱因斯坦的光电效应方程
(1)表达式： hν ＝Ek＋W0或Ek＝ hν －W0。
(2)物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服
金属的 逸出功W0
，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek。
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课前自主梳理
课堂互动探究
高中物理 能量量子化物理学的新纪元学案 新人教版选修3-5
波粒二象性1 能量量子化：物理学的新纪元知识点：黑体与黑体辐射1．热辐射(1)定义：我们周围的一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫热辐射。
(2)特点：热辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同。
2．黑体(1)定义：在热辐射的同时，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。
如果一些物体能够完全吸收投射到其表面的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。
(2)黑体辐射特点：黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的温度有关。
注意：一般物体的热辐射除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关。
知识点二：黑体辐射的实验规律如图所示，随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有增加；另—方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
知识点三：能量子1．能量子：带电微粒辐射或吸收能量时，只能是辐射或吸收某个最小能量值的整数倍，这个不可再分的最小能量值e叫做能量子。
2．大小：e=hν。
其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量，h=6．626x10—34J·s(—般h=6.63x10—34J·s)。
拓展点一：对热辐射的理解1．在任何温度下，任何物体都会发射电磁波，并且其辐射强度按波长的分布情况随物体的温度而有所不同，这是热辐射的一种特性。
在室温下，大多数物体辐射不可见的红外光；但当物体被加热到5000C左右时，开始发出暗红色的可见光。
随着温度的不断上升，辉光逐渐亮起来，而且波长较短的辐射越来越多，大约在1 5000C时变成明亮的白炽光。
这说明同一物体在一定温度下所辐射的能量在不同光谱区域的分布是不均匀的，而且温度越高光谱中与能量最大的辐射相对应的频率也最高。
2．在一定温度下，不同物体所辐射的光谱成分有显著的不同。
例如，将钢加热到约800℃时，就可观察到明亮的红色光，但在同一温度下，熔化的水晶却不辐射可见光。
注意：热辐射不需要高温，任何温度下物体都会发出一定的热辐射，只是温度低时辐射弱，温度高时辐射强。
2021人教版选修《能量量子化物理学的新纪元》word教案
2021人教版选修《能量量子化物理学的新纪元》word教案★新课标要求（一）知识与技能1．了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系3．了解能量子的概念（二）过程与方法了解微观世界中的量子化现象。
比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。
体会量子论的建立深化了人们关于物质世界的认识。
（三）情感、态度与价值观领会自然界的奇异与和谐，进展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的隐秘，能体验探究自然规律的艰辛与欢乐。
★教学重点能量子的概念★教学难点黑体辐射的实验规律★教学过程（一）引入新课教师：介绍能量量子化发觉的背景：（多媒体投影，见课件。
）19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了专门大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地说明了温度、压强、气体的内能。
在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的Maxwell方程。
另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。
当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。
他们认为物理学差不多进展到头了。
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，闻名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言：“科学的大厦差不多差不多完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。
”也确实是说：物理学差不多没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！但开尔文如何说是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：“然而，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----”这两朵乌云是指什么呢？一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。
然而，事隔不到一年（1900年底），就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着（1905年）从第二朵乌云中降生了相对论。
经典物理学的大厦被完全坚决，物理学进展到了一个更为宽敞的领域。
正可谓“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。
17.1物理学的新纪元：能量量子化
导入新课名言科学的历史不仅是一连串事实，规则和随之而来的数学描述，它也是一部概念的历史。
当我们进入一个新的领域时，常常需要新的概念。
——普朗克物理学的发展历史19世纪末页，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。
在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的Maxwell方程。
另外还找到了力、电、光、声——等都遵循的规律---能量转化与守恒定律。
当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。
他们认为物理学已经发展到头了。
著名物理学家伽利略楞次爱迪生牛顿爱因斯坦麦克斯韦主要从事电磁理论、分子物理学、统计物理学、光学、力学、弹性理论方面的研究。
尤其是他建立的电磁场理论，将电学、磁学、光学统一起来，是19世纪物理学发展的最光辉的成果，是科学史上最伟大的综合之一。
麦克斯韦1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言：“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一开尔文些零碎的修补工作就行了。
”说明：物理学已经没有什么新东西了，后一辈只要把做过的实验再做一做，在实验数据的小数点后面在加几位罢了！但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，----”这两朵乌云是指什么呢？一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。
然而，事隔不到一年（1900年底），就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着（1905年）从第二朵乌云中降生了相对论。
经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。
正可谓“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。
问题1、在火炉旁边有什么感觉？2、投在火炉中的铁块刚开始是什么颜色？过一会儿又是什么颜色。
第十七章波粒二象性第一节物理学的新纪元：能量量子化教学目标1、知识与技能了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系了解能量子的概念2、过程与方法了解微观世界中的量子化现象。
能量量子化：物理学的新纪元教学设计.doc
《能量量子化：物理学的新纪元》教学设计江夏一中蔡绍发【教学目标】一、知识与技能1．了解什么是热辐射及热辐射的特性，了解黑体与黑体辐射。
2．了解黑体辐射的实验规律，了解黑体热辐射的强度与波长的关系。
3．了解能量子的概念。
二、过程与方法了解微观世界中的量子化现象。
比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。
体会量子论的建立深化了人们对于物质世界的认识。
三、情感、态度与价值观领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
【教学重点】黑体辐射的实验规律；能量子的概念。
【教学难点】理解能量量子化假说。
【教学方法】教师启发、引导，学生自学、讨论、交流。
【教学用具】导学案，多媒体辅助教学设备。
【课时安排】1课时。
【教学过程】一、引入新课教师：介绍能量量子化发现的背景。
19世纪末，牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功：在机械运动方面不用说，在分子物理方面，成功地解释了温度、压强、气体的内能。
在电磁学方面，建立了一个能推断一切电磁现象的Maxwell方程。
另外还找到了力、电、光、声等都遵循的规律──能量转化与守恒定律。
当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中。
他们认为物理学已经发展到头了。
1900年，在英国皇家学会的新年庆祝会上，著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言：“科学的大厦已经基本完成，后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了。
”但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家，就在上面提到的文章中他还讲到：“但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云，……”这两朵乌云是指什么呢？一朵与黑体辐射有关，另一朵与迈克尔逊实验有关。
正是这两朵乌云发展成为一场革命的风暴，浇灌着两朵花蕾，事隔不到一年（1900年底），第一朵绽放出量子论的花瓣，紧接着（1905年）第二朵绽放出相对论的芳香。
经典物理学的大厦被彻底动摇，物理学发展到了一个更为辽阔的领域。
教法分析 17.1 能量量子化：物理学的新纪元
第十七章 波粒二象性
第1节 能量量子化：物理学的新纪元
P28黑体辐射，学生理解为热辐射就可以了，不要在“黑体”概念上作文章。
P29～P31量子论的建立过程：通过前人的工作了解科学探究
19世纪，经典的力学、电磁学、统计物理学取得了极大的成就。
威廉·汤姆孙1900年元旦，回顾了物理学过去几百年的发展，充满自信地宣称：科学的大厦已经完成，未来的物理学家只要做些修补的工作就可以了。
不过他也承认，“明朗的天空中还有两朵小小的、另人不快的乌云。
”
黑体辐射
↓
经典电磁学
↓
矛盾
↓
普朗克假设
↓
推理（数学）
↓ 验证
“量子化”的概念是这节的重点，可以通过通俗的事例说明。
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17．1 物理学的新纪元:能量量子化教学
一、教学目标
1．记住热辐射及热辐射的特性，黑体与黑体辐射
2．记住黑体辐射的实验规律，记住黑体热辐射的强度与波长的关系
3．记住能量子的概念
二、教学过程
到19世纪末，经典物理学经历300多年的发展，已达到完善成熟的阶段，不少物理学家都认为：辉煌
的物理大厦已建成，剩下的只是进一步精细化的工作，如在一些细节上做了些补充和修正，使各个物理学常量测得更精确一些。
但这时，物理学晴朗的天空中飘着两朵“乌云”影响了物理学家的好心情。
第一朵与以太的零漂移实验有关，相对论对此做出了圆满的回答，第二朵“乌云”是什么？物理学家又是怎样拨开的呢？
1．黑体与黑体辐射
（1）热辐射：我们周围的一切物体都在辐射，这种辐射与物体的有关，所以叫做热辐射。
例如给一个铁块不断加热，铁块依次呈现暗红、赤红和橘红等颜色，直至成为黄白色。
规律：温度越，热辐射的波长越，强度越。
（2）黑体：如果某种物体能过入射的各种波长的
电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。
(3)热辐射与黑体辐射的区别
热辐射：除了与物体的温度有关外，还与，有关
黑体辐射电磁波的强度：按波长的分布只与黑体的有关。
2、黑体辐射的实验规律
实验：利用和等设备，就能测出它所辐射的电磁波强度按波长的分布情况(1)黑体热辐射的强度与波长的关系：
随着温度的升高，一方面，各种波长的辐射强度都有
，
另一方面，辐射强度的极值向波长较的方向移动。
经验定律：
(1)维恩公式：维恩公式在波区与实验非常接近，在波区与实验偏离很大
(2)瑞利公式：瑞利公式在波区与实验基本一致，但在波区与实验严重不符，不但不符，而且
当波长趋于零时，辐射竞变成无穷大，这显然是荒谬的，由于长波很小的辐射处在紫外线波段，故而由
理论得出的这种荒谬结果被认为是物理学理论的灾难，当时称为。
3、能量子：超越牛顿的发现
（1）能量子：德国物理学家普朗克认为，振动着的带电微粒的能量只能是的整数倍。
（2）能量子的大小：=hv v是, h普朗克常量, h= J·S
（3）能量量子化：用能量子观点解释黑体辐射的实验规律：普朗克能量子假设认为微观粒子的能量是
量子化的，或者说微观粒子的能量是分立的．借助于能量子的假说，与实验符
合得很好．
普朗克在1900年把“能量子”引入物理学，正确地破除了“能量连续变化”的传统观念，为
新物理学思想的基石之一。
黑体
黑体辐射实验规律。