最新人教版高中物理选修3-5第十七章《不确定关系》温故知新

高中物理第十七章波粒二象性 17.4-17.5 概率波不确定性关系新人教版选修3-5

3.(多选)下述说法正确的是( ) A.宏观物体的动量和位置可准确测定 B.微观粒子的动量和位置可准确测定 C.微观粒子的动量和位置不可同时准确测定 D.宏观粒子的动量和位置不可同时准确测定
【解析】选A、C。在经典力学中,宏观物体动量和位置可以同时准确测定,在量子理论建立以后,微观粒子的动量和位置要同时测出是不可能的。
【解析】选B。在电场中加速:eU= 1 mv2 p2 ,又由物质
波公式λ= h 得λ= h
2
2m
,所以经相同电压加速后的
p
2m eU
质子与电子相比,质子的物质波波长短,波动性弱,从而
质子显微镜分辨本领较强,即B选项正确。
【规律方法】分析求解概率波问题的方法
(1)根据已知条件,写出宏观物体或微观粒子动量的表
()
(4)光子通过狭缝后落在屏上明纹处的概率大些。 ()
(5)电子通过狭缝后运动的轨迹是确定的。( ) (6)微观粒子的运动分析能用“轨迹”来描述。( )
提示:(1)√。牛顿运动定律适用于经典物理。 (2)√。由于振动周期性、波动双向性等导致经典的波在空间传播具有周期性。 (3)×。光子通过狭缝后落在屏上的位置是不能确定的。 (4)√。光子到达地方概率大的,出现亮纹,概率小的出现暗纹。
2.物质波也是概率波:对于电子和其他微观粒子,单个粒子的位置是_不__确__定__的,但在某点附近出现的概率的大小可以由_波__动__的规律确定。对于大量粒子,这种概率分布导致确定的宏观结果,所以物质波也是概率波。
三、不确定性关系 1.定义:在经典物理学中,一个质点的位置和动量是可以同时测定的;在微观物理学中,要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的,这种关系叫_不__确__定__关系。

高中物理第17章波粒二象性4概率波5不确定性关系课件新人教版选修3_5

(3)电子通过狭缝后运动的轨迹是确定的.( × )
(4)经典的波在空间传播具有周期性.( √ )
二、不确定性关系
知识梳理
不确定性 ΔxΔp 位置普朗克常量动量
3.微观粒子运动的基本特征：不再遵守牛顿运动定律，不可能同时准
确地知道粒子的位置和动量，不可能用“轨迹”来描述粒子的运动，
第十七章
4 概率波 5 不确定性关系
学习目标 1.了解经典物理学中的粒子和波的特点. 2.了解概率波的内容. 3.了解“不确定性关系”的含义.内容源自引知识探究题型探究
达标检测
知识探究
一、概率波导学探究用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在屏上先后出现如图1甲、乙、丙所示的图象.
例1
(多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光
强的95%以上，假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子
A.一定落在中央亮纹处
B.一定落在亮纹处
C.可能落在暗纹处 √ D.落在中央亮纹处的可能性最大 √
解析
根据光波是概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是
不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上，当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，不过，落在暗纹处的概率很小，故C、D选项正确.
答案
(3)图象丙是曝光时间足够长的情况，体现了光的什么性？怎样解释上述现象？
答案
光的波动性.综合上面三个图象可知，少量光子呈现粒子性，大量
光子呈现波动性，而且光是一种概率波.
答案
知识梳理
1.光波是一种概率波：光的波动性不是光子之间的相互作用引起的，而
是光子自身固有的性质，光子在空间出现的概率可以通过波动的规律确

17.5不确定性关系(教师版)2021-2021学年高二物理人教选修3-5

17.5不确定性关系（教师版）2021-2021学年高二物理人教选修3-5第十七章波粒二象性第5节不确定性关系1．下列说法中正确的是A．宏观物体的动量和位置可准确测定 B．微观粒子的动量和位置可准确测定 C．微观粒子的动量和位置不可同时准确测定 D．宏观物体的动量和位置不可同时准确测定【答案】AC【解析】由不确定性关系知，宏观物体的不确定量较小，一般认为其动量和位置确定。

而微观粒子的动量和位置是不能同时确定的，A、C正确。

2．在单缝衍射实验中，从微观粒子运动的不确定关系可知 A．缝越窄，粒子位置的不确定性越大 B．缝越宽，粒子位置的不确定性越大 C．缝越窄，粒子动量的不确定性越大 D．缝越宽，粒子动量的不确定性越大【答案】BC【解析】由不确定性关系ΔxΔp≥因此选项BC正确。

3．下列关于不确定关系说法正确的是 A．只对微观粒子适用 B．只对宏观粒子适用 C．对微观和宏观粒子都适用 D．对微观和宏观粒子都不适用【答案】A【解析】微观世界的属性，人类缺少直接感知，在这种情况下，我们要建立一些模型，用来分析他们的规律。

不确定关系只是用来解释微观粒子的，故A正确。

h知缝宽时，位置不确定性越大，则动量的不确定性越小，反之亦然，4π4．由不确定性关系可以得出的结论是A．如果动量的不确定范围越小，则与它对应位置坐标的不确定范围就越大 B．如果位置坐标的不确定范围越小，则动量的不确定范围就越大 C．动量和位置坐标的不确定范围之间的关系不是反比例函数 D．动量和位置坐标的不确定范围之间有唯一的确定关系【答案】C【解析】由不确定性关系可知，不能同时确定动量和坐标，二者没有唯一关系，其他三个选项只说明了其中的某个方面，而没有对不确定关系作进一步的认识，C正确。

5．根据不确定性关系ΔxΔp≥h，判断下列说法正确的是4πA．采取办法提高测量Δx精度时，Δp的精度下降B．采取办法提高测量Δx精度时，Δp的精度上升 C．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备有关 D．Δx与Δp测量精度与测量仪器及测量方法是否完备无关【答案】AD【解析】不确定关系表明，无论采用什么方法试图确定位置坐标和相应动量中的一个，必然引起另一个较大的不确定性，这样的结果与测量仪器及测量方法是否完备无关，无论怎样改善测量仪器和测量方法，都不可能逾越不确定关系所给出的限度。

高中物理第十七章 5不确定性关系教案新人教版选修3-5

不确定性关系教学目标知识目标1．知道位置和动量的不确定关系．2．了解时间和动量的不确定关系．能力目标培养学生的观察、分析能力。

德育目标培养学生严谨的科学态度，正确地获取知识的方法。

教学难点如何理解位置和动量的不确定关系．教学方法启发式综合教学法导入新课在经典力学中，粒子（质点）的运动状态用位置坐标和动量来描述，而且这两个量都可以同时准确地予以测定。

然而，对于具有二象性的微观粒子来说，是否也能用确定的坐标和确定的动量来描述呢？下面我们以电子通过单缝衍射为例来进行讨论。

一、电子衍射中的不确定度下面以单缝衍射为例来进行研究，设有一束电子沿Oy 轴射向AB 屏上的狭缝，缝宽为a ，于是，在照相底片CD 上，可以观察到衍射图样.如果我们能用坐标x 和动量p 来描述这电子的运动状态，那么，我们不禁要问：一个电子通过狭缝的瞬时，它是从缝上哪一点通过的呢？也就是说，电子通过狭缝的瞬时，其坐标x 为多少？显然，这一问题我们无法准确地回答，因为该电子究竟在缝上哪一点通过，我们是无法确定的，即我们不能准确地确定该电子通过狭缝时的坐标．然而，该电子确实是通过了狭缝，因此，我们可以认为电子在Ox 轴上的坐标的不确定范围为 Δx ＝ a ．在同一瞬时，由于衍射的缘故，电子动量的方向有了改变，由图可以看到，如果只考虑一级衍射图样，则电子被限制在一级最小的衍射角范围内，有sin φ＝λ/a ＝λ/Δx ．因此，电子动量在Ox 轴上的分量的不确定范围为Δpx ＝psin φ＝p x ∆λ，由德布罗意公式λ＝p h 上式可写为Δpx ＝x h∆，即Δx Δpx ＝h 式中Δx 是在Ox 轴上电子位置的不确定范围，Δpx 是在Ox 轴上电子动量的不确定范围．如果把衍射图样的次级也考虑在内，一般说来应为Δx Δp ≥π4h，这个关系叫做不确定关系，它不仅适用于电子，也适用于其他微观粒子，不确定关系表明：对于微观粒子不能同时用确定的位置和确定的动量来描述，不确定关系是德国理论物理学家海森伯于1927年提出的．二、不确定关系：Δx Δp ≥π4h1、不确定关系的物理意义：微观粒子的坐标测得愈准确，动量就愈不准确；微观粒子的动量测得愈准确，坐标就愈不准确。

17.5 不确定关系高中物理选修3-5优秀教案优秀教学设计【精品】 (2)

5 不确定关系【教学目标】（一）知识与技能1．了解不确定关系的概念和相关计算．2．了解物理模型与物理现象的联系与区别（二）过程与方法经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。

（三）情感、态度与价值观能大概了解自然界的奇妙与和谐，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。

本节内容是在上一节基础上进一步深化的，通过微观粒子（光子）的单缝衍射实验，具体分析了不确定性的关系，给出了量子力学中一个著名的关系式——不确定关系：。

通过介绍经典物理学中和微观物理学中物理模型的巨大差异，为学生用新的观点认识微观世界提供了空间。

【教学重难点】不确定关系概念【教学方法】学生阅读－教师讲解－归纳总结【教学思路】通过单缝光的衍射实验，扩展到微观粒子的衍射实验上，加深对不确定性的理解。

【教学器材】硬币，图片等【课时安排】1 课时【教学过程】（一）引入新课：提问：对光的本性的认识？学生思考、回答：光具有波动性和粒子性，是一种概率波。

π4h p x ≥∆∆设疑：既然光是粒子，那么它的运动还遵守牛顿运动定律吗？还能用质点的位置和动量来描述它的运动吗？点评：引发学生的好奇心，激发学习的兴趣。

教师：回答是否定的。

光子的运动具有不确定性。

对于其它微观粒子如电子等，同样也有这样的特点。

这节课我们就来学习有关知识（二）进行新课(1)光的单缝衍射在这之前，我们知道，光子、电子以及一切微观粒子，具有波动性和粒子性，也就是物质具有波粒二象性。

我们又知道，在光的衍射试验中，它到屏上的位置会超过单缝投影的范围，并且屏上呈现明暗相间的条纹：从波的角度来解释，越亮的地方表示光强越大，越暗的地方表示光强越小。

从粒子性的解释，在屏幕越亮的地方，表示到达那里的光子个数越多，或者说光子的到达该区域的概率就大；越暗地方到达那里的光子个数越少，光子到达该区域的概率小，没亮度的地方光子到达该区域的概率为零。

17.5 不确定关系高中物理选修3-5优秀教案优秀教学设计【精品】

5 不确定关系1、知识与技能（1）了解不确定关系的概念和相关计算；（2）了解物理模型与物理现象。

2、过程与方法：经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。

3、情感、态度与价值观：能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：不确定关系的概念。

教学难点：对不确定关系的定量应用。

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。

教学过程：第五节不确定关系（一）引入新课提问：对光的本性的认识？（光具有波动性和粒子性，是一种概率波）设疑：既然光是粒子，那么它的运动还遵守牛顿运动定律吗？还能用质点的位置和动量来描述它的运动吗？（二）进行新课1、德布罗意波的统计解释1926年，德国物理学玻恩（Born ，1882--1972）提出了概率波，认为个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性，但是大量粒子在空间何处出现的空间分布却服从一定的统计规律。

2、经典波动与德布罗意波（物质波）的区别经典的波动（如机械波、电磁波等）是可以测出的、实际存在于空间的一种波动。

而德布罗意波（物质波）是一种概率波。

简单的说，是为了描述微观粒子的波动性而引入的一种方法。

3、不确定度关系（uncertainty relatoin ）经典力学：运动物体有完全确定的位置、动量、能量等。

微观粒子：位置、动量等具有不确定量（概率）。

（1）电子衍射中的不确定度如图所示，一束电子以速度 v 沿 oy 轴射向狭缝。

电子在中央主极大区域出现的几率最大。

在经典力学中，粒子（质点）的运动状态用位置坐标和动量来描述，而且这两个量都可以同时准确地予以测定。

然而，对于具有二象性的微观粒子来说，是否也能用确定的坐标和确定的动量来描述呢？下面我们以电子通过单缝衍射为例来进行讨论。

设有一束电子沿oy 轴射向屏AB 上缝宽为a 的狭缝，于是，在照相底片CD 上，可以观察到如下图所示的衍射图样。

人教版物理教材选修3-5 第十七章第5节《不确定性关系》名师教案

17.5不确定性关系教案一、核心素养通过《不确定性关系》的学习过程，让学生认识科学探究的意义，能够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。

二、教学目标1．能说出不确定关系的概念和能进行相关计算；2．了解位置和动量的测不准关系ΔxΔp≥h/4π；3．了解物理模型与物理现象；4．了解量子力学的发展与应用。

三、学情分析高二的学生具有一定的分析能力,因此本节课主要是引导学生思考微观粒子的运动和宏观物体的巨大差别，从单缝的衍射实验分析不确定关系的含义,通过实验现象，以及物理学史的描述有利于学生理解物理规律的得出过程,同时由于学生的理解力和数学能力不够,不要求学生进行数学的推导,也不能要求学生能理解不确定关系的哲学意义,了解就可以。

适当拓展量子力学的应用，提高学生对量子论的兴趣，为部分同学将来继续学习量子力学做准备。

四、学习重点、难点学习重点：对不确定关系的概念的理解；学习难点：对不确定关系的定量应用。

五、学习过程课前：登陆优教平台，发送预习任务。

根据优教平台上学生反馈的预习情况，发现薄弱点，针对性教学。

活动1【导入】（一）引入新课通过前面几节的学习，我们已经认识了微观世界里的一些神秘的现象，这一课我们将继续学习量子世界里能够反映微观粒子运动的基本特征，但又最具困惑性的不确定性关系。

我们首先来回顾一下前面所学的知识1．1900年普朗克提出能量量子化，破除了能量连续变化的传统观念，把人们带进了量子世界2．1905年爱因斯坦提出了光子说，很好了解释了光电效应现象，人们认识到了光的波粒二象性3．1924年德布罗意由光的波粒二象性提出物质波概念4．1927年GP汤姆逊用电子束的衍射现象证明物质波的存在5．1926年玻恩为了解释物质波提出概率波经典波动与德布罗意波(物质波)的区别讲述：经典的波动(如机械波、电磁波等)是可以测出的、实际存在于空间的一种波动。

人教版高中物理选修3-5目录

人教版高中物理选修3-5
目录
第十六章动量守恒定律
1实验：探究碰撞中的不变量
2动量守恒定律（一）
3动量守恒定律（二）
4碰撞
5反冲运动火箭
6用动量概念表示牛顿第二定律
第十七章波粒二象性
1物理学的新纪元：能量量子化
2科学的转折：光的粒子性
3崭新的一页：粒子的波动性
4概率波
5不确定关系
第十八章原子结构
1电子的发现
2原子的核式结构模型
3氢原子光谱
4波尔的原子模型
第十九章原子核
1原子核的组成
2放射性元素的衰变3探测射线的方法
4放射性的应用于防护5核力与结合能
6重核的裂变
7核聚变
8粒子和宇宙。

人教版高中物理选修3-5教案：17.5+不确定关系+(2篇)

17.5 不确定关系★新课标要求（一）知识与技能1．了解不确定关系的概念和相关计算．2．了解物理模型与物理现象（二）过程与方法经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。

（三）情感、态度与价值观能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。

★教学重点不确定关系的概念★教学难点对不确定关系的定量应用★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）引入新课提问：对光的本性的认识？学生思考、回答：光具有波动性和粒子性，是一种概率波。

设疑：既然光是粒子，那么它的运动还遵守牛顿运动定律吗？还能用质点的位置和动量来描述它的运动吗？点评：引发学生的好奇心，激发学习的兴趣。

教师：回答是否定的。

光子的运动具有不确定性。

这节课我们就来学习有关知识。

（二）进行新课1．德布罗意波的统计解释1926年，德国物理学玻恩（Born，1882--1972）提出了概率波，认为个别微观粒子在何处出现有一定的偶然性，但是大量粒子在空间何处出现的空间分布却服从一定的统计规律。

展示演示文稿资料：玻恩点评：应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增强了说服力，同时也能对学生进行发放教育，有利于培养学生的科学态度和科学精神，激发学生的探索精神。

2．经典波动与德布罗意波（物质波）的区别讲述：经典的波动（如机械波、电磁波等）是可以测出的、实际存在于空间的一种波动。

而德布罗意波（物质波）是一种概率波。

简单的说，是为了描述微观粒子的波动性而引入的一种方法。

3．不确定度关系（uncertainty relatoin ）经典力学：运动物体有完全确定的位置、动量、能量等。

微观粒子：位置、动量等具有不确定量（概率）。

（1）电子衍射中的不确定度展示演示文稿资料：如图所示，一束电子以速度 v 沿 oy 轴射向狭缝。

人教版高二物理选修3-5导学案设计：第十七章17.5不确定性关系(无答案)

高二物理选修 3-5 第十七章波粒二象性17． 5 不确立性关系编制人姓名班级小组学习目标（1）认识事物的连续性与分立性是相对的，认识光既有颠簸性，又有粒子性；（2）认识光是一种概率波。

（3）认识不确立关系的观点和有关计算；（4）认识物理模型与物理现象。

学习要点：人类对光的天性的认识的发展过程。

不确立关系的观点。

学习难点：对量子化、波粒二象性、概率波等观点的理解。

对不确立关系的定量应用自主学习1．在经典物理学中，能够同时用质点的_____________ 和 _____________精准描绘它的运动，如果知道了质点的 ____________ ，还可以预知它以后随意时刻的 ____________ 和_____________ 。

2 ．用数学方法对微观粒子的___________ 进行剖析能够知道，假如以x 表示粒子的______________ 不确立量，以p 表示粒子____________________ 不确立量，则有________________ ，这就是有名的__________________ 。

3．在微观物理学中，不确立关系告诉我们，假如要正确地确立粒子的地点（即x 更小），则 _____________ 的丈量必定会更不正确（即p 更大），也就是说，不行能同时正确地丈量粒子的 _____________和 _____________ 。

4．在波粒二象性和不确立关系的基础上，成立了________________ ，对现象生活、生产和科学技术的发展起到了惊人的作用，比方现代半导体资料的研究和发展等。

新知学习一、不确立关系问题 1、经过对课本图 17.5-1 光的单缝衍射实验的剖析，你如何理解粒子在宏观和微观的不确立性关系？问题 2、微观粒子和宏观物体的特征有什么不一样宏观物体微观粒子问题 3、不确立关系的物理意义和微观实质二、物理模型与物理现象问题 1、在研究微观粒子时，经典物理学中成立了两个模型是什么？这两种模型可否解决微观粒子的有关实验结论？问题 2、量子力学在现代生活中已经起到了很大的作用，在哪些方面有所表现？例1、一颗质量为 10g 的子弹，拥有 200m·s -1的速率，若其动量的不确立范围为动量的0.01%( 这在宏观范围是十分精准的了 ) ，则该子弹地点的不确立量范围为多大?课后反省：。