高中物理选修性必修 第三册教案 4.1普朗克黑体辐射理论-人教版(2019)
普朗克黑体辐射理论(学案)——高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
第四章原子结构和波粒二象性第1节普朗克黑体辐射理论【学习目标】1．知道黑体、黑体辐射的概念。
2．了解黑体辐射的实验规律。
3．知道能量子的概念，会计算能量子大小。
4．了解普朗克量子假说。
预习学案一、黑体与黑体辐射黑体辐射的实验规律1．黑体能够完全入射的各种波长的电磁波而不发生的物体。
2．黑体模型如图所示，在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会发生多次和，最终不能从空腔射出。
这个带小孔的空腔就可以近似为一个。
黑体是一个理想化的物理模型。
3．黑体辐射黑体虽然不电磁波，却可以向外电磁波，这种辐射叫作黑体辐射。
4．黑体辐射的实验规律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，如图所示。
二、能量子1．定义组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的。
当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位地辐射或吸收的，这个不可再分的最小能量值ε叫作。
2．能量子大小ε＝hν，其中ν是带电微粒的振动频率，h称为，h＝6.626 070 15×10－34J·s （一般取h＝6.63×10－34 J·s）。
3．能量的量子化微观粒子的能量是的，或者说微观粒子的能量是的。
课堂学案：［典例1］［多选］黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（）A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加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［典例2］［多选］某半导体激光器发射波长为1.5×10－6 m，功率为5.0×10－3 W的连续激光。
已知可见光波长的数量级为10－7 m，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，该激光器发出的（）A．是紫外线B．是红外线C．一个光子的能量约为1.3×10－18 J D．光子数约为每秒3.8×1016个达标学案：1．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．牛顿提出的微粒说D．惠更斯提出的波动说2．关于对热辐射的认识，下列说法正确的是（）A．热的物体向外辐射电磁波，冷的物体只吸收电磁波B．物体温度越高，辐射强度越大C．辐射强度按波长的分布情况只与物体的温度有关，与材料种类及表面状况无关D．常温下我们看到的物体的颜色就是物体辐射电磁波的颜色3．［多选］下列说法正确的是（）A．只有温度高的物体才会有热辐射B．黑体只是从外界吸收能量，从不向外界辐射能量C．黑体也可以看起来很明亮，是因为黑体也可以向外辐射电磁波D．一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与温度有关外，还与材料的种类和表面状况有关4．对黑体辐射电磁波的强度按波长的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5．［多选］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6．［多选］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。
人教版高中物理选择性必修第3册 第4章 1 普朗克黑体辐射理论
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第四章 原子结构和波粒二象性
(2)维恩公式和瑞利公式． 科学家从理论上解释黑体辐射的规律有维恩公式和瑞利公式． ①维恩公式：德国物理学家维恩从__热__力__学__理论出发，得到的公式 只是在___短__波_____部分与实验相符，___长__波___部分存在明显差异． ②瑞利公式：英国物理学家瑞利从经典电磁理论出发，得到的公式 在___长__波___部分与实验吻合，_短__波___部分偏差较大，尤其在紫外线一端， 当波长趋于零时，辐射本领趋于无穷大，人们称之为“紫外灾难”．
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第四章 原子结构和波粒二象性
2．普朗克设想
(1) 黑 体 的 空 腔 壁 是 由 大 量 振 子 组 成 的 ， 其 能 量 E 只 能 是 某 一 ___最__小__能__量__值_______hν的整数倍，即E＝nhν(n＝1,2,3，…)，式中ν为振 子的频率，h是一个常量，h＝___6_.6_3_×__1_0_－__34__J_·s___.
(2)最小能量hν叫作___能__量__子___．在微观世界中能量___不__连__续__变化， 只能取__分__立__值___，这种现象叫作能量的___量__子__化___．
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第四章 原子结构和波粒二象性
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4-1 普朗克黑体辐射理论(教学课件)——高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
均波长λ＝6.0×10－7m，在距电灯10 m远处，以电灯为球心的球面上，1 m2的
面积每秒通过的光子数约 ( )
A．2×1017个
B．2×1016个
C．2×1015个
D．2×1023个
解析：光是电磁波，辐射能量也是一份一份地进行的，功率为100 W的电灯 每秒产生光能E＝100 J，设电灯每秒发射的能量子数为n，E＝nhν＝nhcλ ， 在以电灯为球心的半径为10 m的球面上，1 m2的面积每秒通过的能量子数
[判断] 1.某物体能完全吸收入射的各种电磁波而不反射电磁波，这个物体是黑体。
(√)
2.将物体温度升高，物体辐射电磁波的强度将变大。 3.能量子的能量不是任意的，其大小与电磁波的频率成正比。 4.热辐射只能产生于高温物体。
(√ ) (√ ) (✕ )
5.微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。
(√ )
解析：一般材料的物体辐射能量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，能够完全吸收入 射的各种波长的电磁波而不反射的物体，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。从题图中可以看出，λ1<λ2， T1>T2，本题正确选项为A、D。 答案：AD
3．一般物体和黑体的热辐射、反射、吸收的特点 热辐射不一定需要高温，任何温度都能发生热辐射，只是温度低时辐射弱，温 度高时辐射强。在一定温度下，不同物体所辐射的光谱的成分有显著不同。
热辐射特点
吸收、反射的特点
一般 辐射电磁波的情况与温度有关， 既吸收又反射，其能力与材料的种 物体 与材料的种类、表面状况有关 类及入射波的波长等因素有关
4-1 普朗克黑体辐射理论 (教学课件)-高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
解析:在同一温度下,辐射强度最大的电磁波波长不是最大
的,也不是最小的,而是处在最大波长与最小波长之间,故选项
A错误,B正确;黑体辐射的强度与温度有关,温度越高,黑体辐
射的强度越大,则辐射强度的极大值也越大,故选项C正确;随
着温度的升高,黑体辐射强度的极大值向波长较短的方向移
动,故选项D正确。
三 能量子
典例剖析
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,求小灯泡每秒辐射的能量子数是多少?
(h=6.63×10-34 J·s)
答案:5×1018
解析:每秒小灯泡发出的能量为E=Pt=1 J
1个能量子的值为
ε=hν= =
.×- ××
上述变化都将反过来,故选项A、C、D正确,B错误。
学以致用
(多选)根据黑体辐射的实验规律,以下判断正确的是(
)
A.在同一温度下,波长越短的电磁波辐射强度越大
B.在同一温度下,辐射强度最大的电磁波波长不是最大的,
也不是最小的,而是处在最大波长与最小波长之间
C.温度越高,辐射强度的极大值就越大
D.温度越高,辐射强度最大的电磁波的波长越短
人称之为 普朗克常量 ,其值为h = 6.626 070 15×10-34 J·s。
3.普朗克的假设内容: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。
微训练2下列能正确解释黑体辐射实验规律的是(
)
A.能量连续的经典理论
B.普朗克提出的能量量子化理论
C.能量连续的经典理论和普朗克提出的能量量子化理论都
D.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体温度有关
答案:AD
物理人教版(2019)选择性必修第三册 4.1普朗克黑体辐射理论 课件(共17张PPT).ppt
3.能量的量子化(E=nε)：
在微观世界中能量是量子化的(微观粒子的能量是分
立的不连续的,宏观世界(经典)中能量是连续的)
四、量子论诞生的历史意义
• 能量子概念的提出打破了一切自然过程都是连续变 化的经典看法
• 敲开了人类认识微观世界的大门 • 解决了黑体辐射问题 • 为量子力学的建立打下了基础
1. 对黑体的认识，下列说法正确的是( ) D A.黑体不仅能吸收电磁波，也能反射电磁波 B.黑体是黑色的且其自身辐射电磁波 C.黑体辐射电磁波的强度按波长的分布除了与温度有关，还与材料 的种类及其表面状况有关 D.黑体是一种理想化模型，实际物体没有绝对黑体
辐射和吸收的能量是某一最小值的整数倍
B.能量子假说中将每一份能量单位，称为“能量子” C.能量子假说中的能量子的能量ε＝hν，ν为带电微粒的振动频率，h 为普朗克常量 D.能量子假说认为能量是连续的，是不可分割的
E.辐射和吸收的能量是量子化的
ABCE
4. 两束能量相同的色光，都垂直地照射到同一物体表面，第一束光在 某段时间内打在物体表面的光子数与第二束光在相同时间内打到物体表 面的光子(能量子)数之比为5∶4，则这两束光的光子能量之比和波长之 比分别为( ) D A.4∶5 4∶5 B.5∶4 4∶5 C.5∶4 5∶4 D.4∶5 5∶4
小结
补充:电磁波谱
电磁波按照它们的波长λ或频率v等大小顺序进行排列，这就是 电磁波谱
(按λ从大到小分布)
λ减小 v增大
波长λ频率v关系：
(c为光速)
C.7.0×10－10 W
D.1.2×10－18 W
8.一盏电灯的发光功率为100 W，假设它发出的光向四周均匀辐射，光 的平均波长为λ＝6.0×10－7 m，普朗克常量为6.63×10－34 J·s，光速为 3×108 m/s，在距电灯10 m远处，以电灯为球心的球面上，1 m2的面积
《第四章 1 普朗克黑体辐射理论》学历案-高中物理人教版19选择性必修第三册
《普朗克黑体辐射理论》学历案（第一课时）一、学习主题本学习主题为《普朗克黑体辐射理论》。
普朗克是物理学中的一颗璀璨之星，其黑体辐射理论在物理历史上有着重要的地位。
学习此主题旨在使学生了解并掌握普朗克黑体辐射理论的基本概念、原理及其在物理学中的应用，为后续的物理学习打下坚实的基础。
二、学习目标1. 知识与理解：掌握黑体辐射的基本概念，理解普朗克黑体辐射理论的提出背景及主要内容。
2. 过程与方法：通过实验观察和数据分析，了解黑体辐射的规律，培养观察、分析和解决问题的能力。
3. 情感态度与价值观：培养学生对物理学的好奇心和探索精神，增强学生的科学素养和创新能力。
三、评价任务1. 知识性评价：通过课堂小测验、课堂回答问题等形式，检验学生对黑体辐射及普朗克理论相关知识的掌握情况。
2. 技能性评价：通过实验操作、实验报告等形式，评价学生观察、分析和解决问题的能力。
3. 过程性评价：通过学生的课堂表现、参与度、合作能力等方面，评价学生的学习态度和情感态度。
四、学习过程1. 导入新课：通过回顾前一个课题的内容，引出黑体辐射的概念，并介绍普朗克黑体辐射理论的背景。
2. 新课学习：讲解普朗克黑体辐射理论的基本概念、原理及在物理学中的应用。
通过实验观察和数据分析，让学生了解黑体辐射的规律。
3. 课堂互动：组织学生进行课堂讨论，让学生分享对普朗克黑体辐射理论的理解和看法。
教师根据学生的讨论情况，进行针对性的指导和讲解。
4. 课堂小结：总结本节课的学习内容，强调重点和难点，回答学生的疑问。
五、检测与作业1. 课堂检测：进行课堂小测验，检验学生对普朗克黑体辐射理论相关知识的掌握情况。
2. 作业布置：布置与普朗克黑体辐射理论相关的作业题，包括选择题、填空题和简答题等。
要求学生通过查阅资料、思考和练习等方式，巩固所学知识。
3. 实验报告：要求学生完成实验报告，包括实验目的、实验步骤、实验数据及分析等内容。
通过实验报告的评价，检验学生的实验能力和分析问题的能力。
4.1普朗克黑体辐射理论-高二物理(人教版2019选择性必修第三册)
4.1普朗克黑体辐射理论一：知识精讲归纳考点一、黑体与黑体辐射1．黑体：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(1)定义：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射．(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．技巧归纳：(1)黑体是一个理想化的物理模型．(2)黑体看上去不一定是黑的，有些可看成黑体的物体由于自身有较强的辐射，看起来还会很明亮．2．一般物体与黑体的比较3.黑体辐射的实验规律(1)温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值．(2)随着温度的升高①各种波长的辐射强度都有增加；②辐射强度的极大值向波长较短的方向移动，如图所示．考点二：能量子1．定义：组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子．2．表达式：ε＝hν.其中ν是带电微粒的振动频率，即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率．h称为普朗克常量．h＝6.626 070 15×10－34 J·s.3．能量的量子化：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．技巧归纳：1．普朗克的量子化假设(1)能量子振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，例如可能是ε或2ε、3ε……当带电微粒辐射或吸收能量时，也是以这个最小能量值为单位一份一份地辐射或吸收的．这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子．(2)能量子表达式：ε＝hνν是带电微粒的振动频率，h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为h＝6.62607015×10－34J·s.(3)能量的量子化在微观世界中能量不能连续变化，只能取分立值，这种现象叫作能量的量子化．2．对能量量子化的理解(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．二：考点题型归纳题型一：黑体与黑体辐射1．（2022春·湖南益阳·高二校联考期末）关于黑体及黑体辐射，下列说法正确的是（）A．温度升高，辐射强度的极大值向波长较长的方向移动B．温度升高，辐射强度的极大值向频率较高的方向移动C．黑体既反射电磁波，也向外辐射电磁波D．爱因斯坦最先提出了能量子的概念，很好的解释了黑体辐射2．（2022春·江苏徐州·高二统考期中）关于黑体和黑体辐射，下列说法正确的是（）A．黑体一定是黑色的B．黑体可以反射电磁波C．黑体辐射规律表明，电磁波的能量是不连续的D．黑体辐射电磁波的强度按波长的分布与黑体的形状有关3．（2021春·浙江绍兴·高二诸暨中学期中）关于黑体辐射，下列说法正确的是（）A．一切物体只有在吸收电磁波的同时才会辐射电磁波B．黑体在不断的辐射电磁波，且温度越高最强辐射波的波长越长C．黑体对于外界过来的电磁波只吸收而不反射，因此肉眼看不到黑体D．黑体辐射电磁波的能量是不连续的，而是某个能量值的整数倍题型二：黑体辐射实验规律f v 4．（2023春·陕西榆林·高二校考期中）某气体在1T、2T两种不同温度下的分子速率分布图像如图甲所示，纵坐标()表示各速率区间的分子数占总分子数的百分比，横坐标v表示分子的速率；而黑体辐射的实验规律如图乙所示，图乙中画出了1T、2T两种不同温度下黑体辐射的强度与波长的关系，下列说法正确的是（）A．图甲中1T>2T，图乙中1T>2T B．图甲中1T<2T，图乙中1T<2TC．图甲中1T<2T，图乙中1T>2T D．图甲中1T>2T，图乙中1T<2T5．（2023秋·宁夏吴忠·高二吴忠中学校考期末）有关黑体辐射的研究表明：辐射强度、波长分布与辐射体的温度有密切关系，此研究对冶金工业的迅速发展有巨大贡献。
4.1+普朗克黑体辐射理论课件2023-2024学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
高中物理
三、能量量子化---物理学的新纪 元
微观世界的某些 规律，在我们宏观 世界看来可能非常 奇怪。
高中物理
普朗克做出了这样的大胆假设：
➢ 振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值 ε 的整数倍。例 如，可能是 ε 或2 ε 、3 ε ……
➢ 带电微粒辐射或吸收能量时，以这个最小能量值为单位一份一份 地辐射或吸收。
物体的温度而有所不同。物体在室温时，热辐射的主要成 分是波长较长的电磁波，不能引起人的视觉。当温度升高 时，热辐射中较短波长的成分越来越强。
高中物理
问题：在研究物体热辐射中，应如何避免反射电 磁波的影响？有没有完全吸收电磁波的物体？它 是怎样吸收的呢？
如果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-------理想化的模型
高中物理
能量的量子化—物理学的新纪元
宏观世界中：能量是连续变化的, 可以是任意值。例如：物体 的重力势能，弹簧振子的弹性势能。 普朗克的假设则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，不连续的。
普朗克的量子化理论改变了人们对微观世界的根本认识。 1900年12月14 日普朗克在德国物理学会上报告了自己的研究结果，1900年不仅成为新世 纪的开始，也成为物理学的一个新纪元。普朗克常量h是自然界最基本的 常量之一,它体现了微观世界的基本特征。18年后，普朗克为此获得了诺贝 尔物理学奖。
➢ 这个不可再分的最小能量值 ε 叫做能量子 ε ＝ hv 其中v 是电磁波的频率， h 为普朗克常量 h ＝ 6.626 × 10－ 34 J·s。
高中物理
普朗克公式与实验结果的比较-----能量子假说的实验证实
借助能量量子化假说得出的 黑体辐射强度与波长分布的 结果与实验符合之好的让人 击掌叫绝！
1普朗克黑体辐射理论-人教版高中物理选择性必修第三册(2019版)教案
1. 普朗克黑体辐射理论-人教版高中物理选择性必修第三册（2019版）教案1.1 教学目标•理解黑体辐射现象，能够解释普朗克黑体辐射理论的提出•掌握普朗克黑体辐射公式的使用，能够计算黑体辐射的能谱和总能量•了解普朗克常数和引入量子概念对物理学的影响1.2 教学重点•理解普朗克黑体辐射理论的提出和背景•掌握普朗克黑体辐射公式的使用1.3 教学难点•理解普朗克常数和引入量子概念对物理学的影响1.4 教学内容1.4.1 什么是黑体辐射黑体是指一种具有吸收所有射入它的辐射并且将射入它的能量全部转化成热能的理想物体。
黑体表现出的辐射现象称为黑体辐射。
黑体辐射在物理学领域中具有重要地位，无论是经典物理学还是现代物理学，都需要应用黑体辐射理论。
1.4.2 普朗克黑体辐射理论普朗克是德国物理学家，他在对热辐射问题的研究中，提出了普朗克黑体辐射理论。
这个理论的主要内容是：对于一个黑体，在某个频率范围内，它辐射出的能量是不连续的，即只能取决于频率，而与时间和强度无关，这个能量是由离散的能量元组成，每个能量元被称为光量子。
这个理论的提出，被认为是量子观念的开始。
1.4.3 普朗克黑体辐射公式普朗克通过理论计算，得到了一个与频率有关的黑体辐射的能量分布公式，即普朗克黑体辐射公式。
该公式为：$$ B_\ u(T) = {{2 h\ u^3}\\over {c^2}} {1\\over{e^{\\frac{h\ u}{kT}} - 1}} $$其中，B u(T)为单位时间内每单位面积对频率为u的辐射能量，T为黑体温度，ℎ为普朗克常数，k为玻尔兹曼常数，c为光速。
该公式是现代物理学一个重要的公式，也是普朗克对物理学作出的重要贡献之一。
1.4.4 普朗克常数和量子概念普朗克的公式中涉及到的普朗克常数ℎ，是一个非常重要的物理常数。
这个物理常数的意义在于，对于一切频率为u的辐射，它的能量都是由一些相同的能量单位E=ℎu组成的，也就是辐射能量是量子化的。
普朗克黑体辐射理论 (教案)——高中物理人教版(2019)选择性必修三
教案题课选择性必修三第四章第一节：普朗克黑体辐射理论课型新课时 1教学目标1.知道黑体与黑体辐射，知道黑体辐射的实验规律及理论解释。
2.了解能量子假说，领会科学解释中和科学假说方法。
3.了解宏观物体和微观粒子的能量变化特点，体会能量量化的提出对人们认识物质世界的影响。
学习重点实验图像的分析，体会研究方法学习难点体会能量量化的提出教学过程教学环节（含备注）教学内容引入新课讲授新课介绍实验后，学生观察图像，总结讨论规律一.引入新课观察66页量子理论研制的电子显微镜拍摄的照片，能看到微观结构。
67页“量子围栏”图，显示了微观结构。
什么是“量子”呢？二.进行新课（一）黑体与黑体辐射不透明的材料制成带小孔的空腔，此小孔可近似看作黑体。
1．黑体：如果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：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射。
3．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。
例1：对黑体辐射电磁波的波长分布有影响的是（ A ）A．温度 B．材料 C．表面状况 D．质量（二）黑体辐射的实验规律1.黑体辐射电磁波的强度按波长分布规律：（1）温度一定时，黑体辐射强度随波长的分布有一个极大值。
（2）随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加。
（3）温度越高，辐射强度的极大值越大。
（4）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。
2.对黑体辐射规律的解释学生先练习交流课后作业德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式。
结果导致理论与实验规律不符即维恩公式在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离较大；瑞利公式在在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符。
瑞利公式是完全不根据经典物理学推导出来的。
为了推导与实验相吻合的公式，普朗克提出了能量子假说，其公式与实验数据吻合得非常完美！（三）能量子1．定义：普朗克认为，组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，他把这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
1 普朗克黑体辐射理论-人教版高中物理选择性必修 第三册(2019版)教案
1. 普朗克黑体辐射理论-人教版高中物理选择性必修第三册（2019版）教案1.1 普朗克黑体辐射理论简介•黑体辐射：指在各种温度下，热能无差别地从物体中散发出来的光辐射，不考虑物体的表面反射、透射和散射等。
黑体辐射是热力学研究的基础之一，对于太阳辐射的研究也有很大的重要性。
•普朗克提出的黑体辐射理论：普朗克在1899年提出了一种新的黑体辐射理论，即普朗克黑体辐射理论。
他在研究黑体辐射时，假设物体中的振动会使辐射出现不连续的能级。
同时，为了与实验数据相符，他进一步提出了能量子假设，即辐射和吸收都是分离成微小的能量，且这些能量具有一定的量子化。
这一假设为量子力学的发展奠定了基础。
1.2 普朗克黑体辐射理论的实验验证•黑体辐射是当今物理学中研究最为深入的一个问题，对于普朗克黑体辐射理论的实验验证也进行了很多研究。
•实验中采用光电效应，在低频和高频区域范围内的测量均有实验结果与普朗克黑体辐射理论相符。
•实验板卡：以具有特殊结构的石墨电极为基础，通过向石墨板引入载流子，电流就会在石墨板上流动，由此产生热并发射热辐射。
1.3 普朗克黑体辐射理论的应用•运用普朗克黑体辐射理论，可以用来研究物体在各种波长下的辐射情况，包括太阳、恒星、行星等的辐射情况，也可以应用于计算热辐射对材料的影响和识别物体的热辐射等。
•量子力学的发展也得益于普朗克黑体辐射理论的提出，为研究物质微观结构提供了理论依据。
1.4 教学建议•学习普朗克黑体辐射理论时，建议学生应注意理论基础的学习以及对于实验数据的分析。
•对于高中学生，尽量引导他们了解黑体辐射的意义，让他们理解黑体辐射的实际应用。
•在课堂讨论时，可以利用实验数据来引导学生加深对普朗克黑体辐射理论的理解。
1.5 总结普朗克黑体辐射理论是理解黑体辐射的基础，对量子力学的发展产生了重要影响，具有很高的理论价值和实际应用价值，因此，在教学过程中要引导学生对其重视并深入掌握。
4.1普朗克黑体辐射理论+教学设计2023-2024学年高二下学期物理人教版2019选择性必修第三册
教学设计课程基本信息学科物理年级二年级学期春季课题普朗克黑体辐射理论教学目标1.知道黑体及黑体辐射，知道黑体辐射的实验规律和理论解释；2.了解能量子假说，体会假说在科学解释中的作用；3.了解宏观、微观粒子能量变化的特点，体会量子化对人类认识物质世界的影响。
教学内容教学重点：1. 能量子的概念教学难点：1. 黑体辐射实验规律的量子化解释。
教学过程一、新课引入19世纪末，经典物理学在各个领域都取得了很大的成功，比如在力学、热学和电磁学，当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中，认为物理学已经发展到头了。
开尔文勋爵也说道：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。
但是，在物理学晴朗天空的远处，还有两朵令人不安的乌云。
但就是这两朵乌云，浇灌出了两个重要的理论，量子力学和相对论。
本课要学习的就是量子理论的第一步是如何踏出的。
二．新课讲解1.热辐射在炉火旁边，会感到温暖，火炉以辐射的形式向外辐射能量，即使火焰熄灭了，火炉仍然向外辐射红外线，只是感受不到。
热辐射：一切物体在任何温度下都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关。
热辐射的两条规律：1.温度升高，辐射强度变大，温度降低，辐射强度变小；2.室温下，辐射电磁波波长较长，高温下，辐射电磁波波长较短。
2.黑体与黑体辐射（1）概念在空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔中会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出。
这个小孔就可以看成一个绝对黑体。
定义：如果一个物体在任何温度下，都能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，则称这种物体为绝对黑体，简称黑体。
黑体辐射电磁波的规律只与黑体的温度有关，因而可以反映某种具有普通意义的客观规律。
（2）实验探究按照当时物理学的认识，每个带电微粒的振动都产生变化的电磁场，从而产生电磁辐射。
于是，人们很自然地要依据热学和电磁学的知识寻求黑体辐射的理论解释。
维恩公式在短波部分与实验结果吻合得很好，但长波却不行。
4-1 普朗克黑体辐射理论(教学课件)- 高中物理人教版(2019)选择性必修第三册
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
课堂演练
2.普朗克在1900年将“能量子”引入物理学,开创了物理学的新
纪元。在下列宏观概念中,具有“量子化”特征的是(
)
A.物体的个数 B.物体所受的重力
C.物体的动能 D.物体的长度
解析依据普朗克量子化观点,能量是不连续的,是一份一份地变化
的,属于“不连续的,一份一份”的概念的是A选项,故A正确,B、C、
答案AD
课堂检测
E=nε=Pt
4.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个绿光的光子射入瞳孔,
眼睛就能察觉。普朗克常量为6.63×10-34 J·s,光速为3×108 m/s,则
人眼能察觉到绿光时所接收到的最小功率约是(
)
答案A
A.2.3×10-18 W B.3.8×10-19 W
b.随着温度的升高,各种波长的辐射强度都会增加,辐射强度的极大值增大且向
波长较短的方向移动（左移）。
典例引导
例1 (多选)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
系图像,则下列说法正确的是( AD)
A.T1>T2
变式训练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
1.普朗克黑体辐射理论
三、能量子
情境探究
很多物理学家都想应用经典物理学对黑体辐射实验规律进行解释，都遭
遇无法克服的困难。
德国物理学家普朗克对黑体辐射问题进行了系统的理论研究,于1900年推
物理人教版(2019)选择性必修第三册4.1普朗克黑体辐射理论 课件(共19张PPT)
瑞利─金斯线
短波符合；长波不符合。
②瑞利 ─ 金斯公式：
维恩线
长波符合；短波不符合。
新知探究
fuxi
二、黑体辐射的实验规律
3. 黑体辐射的理论解释
（2）普朗克的解释
瑞利─金斯线
普朗克找到了一个数学公式，它
与实验吻合得非常完美。
——黑体辐射公式
维恩线
维恩公式和瑞利——金斯公式，
其实就是普朗克公式的特殊情况。
2. 辐射强度按波长分布与温度的关系
（1）辐射强度：单位时间内从物体单位面积上
所发射的各种波长的总辐射能，称为辐射强度。
（2）特点：Байду номын сангаас
随温度的升高：
① 各种波长的辐射强度都在增加；
② 辐射强度的最大值向短波方向移动。
新知探究
fuxi
二、黑体辐射的实验规律
3. 黑体辐射的理论解释
（1）经典物理学所遇到的困难
D.黑体辐射的实验规律无法用经典物理学的理论解释
典型例题
fuxi
【例题4】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（
A
）
新知探究
fuxi
三、能量子
普朗克能量子假说
1. 组成黑体的振动的带电微粒，它们的能量是某一最小能量的整数倍：
= （ = ，， … ）
2. 叫能量子，简称量子， 为量子数，它只取正整数 — 能量量子化。
3. 带电微粒辐射或吸收能量时，只能是以这个最小能量为单位一份一
份的。
4. 最小能量为： =
ν：电磁波的频率
= . × − ·
5. 宏观能量：连续的
普朗克黑体辐射理论教学设计—高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册
4.1普朗克黑体辐射理论教学设计课题普朗克黑体辐射理论单元 4 学科物理年级选修3学习目标物理观念：知道黑体辐射、能量子的概念科学思维：掌握黑体辐射的规律，提高分析问题、解决问题的能力。
科学探究：通过对黑体辐射的规律的探究，揭示实验规律，学会与他人合作交流，培养探究意识，提高实验能力。
科学态度与责任：学会解释黑体辐射的规律，实事求是，理解能量子、光子，培养探索科学的兴趣。
重点掌握黑体辐射的规律，理解能量子的概念，提高分析问题、解决问题的能力。
难点掌握黑体辐射的规律，理解能量子的概念，提高分析问题、解决问题的能力。
教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图导入新课一座建设中的楼房还没安装窗子，尽管室内已经粉刷，如果从远处看窗内，你会发现什么？为什么？向远处观察打开的窗子近似黑色。
观察对面教室的窗户，描述所观察到的现象。
结合生活中常见的现象，引出较为抽象的新知识。
讲授新课一、黑体与黑体辐射物体表面能够吸收和反射外界射来的电磁波。
如果一个物体在任何温度下，对任何波长的电磁波都完全吸收，而不反射，则称这种物体为黑体。
加热空腔使其温度升高，从小孔向外的辐射就是黑体辐射。
理解黑体的概念。
在介绍黑体过程中应强调黑体的理想化特点。
让学生明白黑体是一个理想化模型。
二、黑体辐射的实验规律辐射强度：单位时间内从物体单位面积上所发射的各种波长的总辐射能，称为辐射强度。
特点：随温度的升高①各种波长的辐射强度都在增加；②绝对黑体的温度升高时，辐射强度的最大值向短波方向移动。
一般物体与黑体的比较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。
课堂练习1、正误判断(1)黑体一定是黑色的物体。
( )(2)能吸收各种电磁波而不反射电磁波的物体叫黑体。
( )(3)温度越高,黑体辐射电磁波的强度越大。
( )(4)黑体是一种客观存在的物质。
( )(5)微观粒子的能量只能是能量子的整数倍。
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普朗克黑体辐射理论
【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。
【教学过程】
一、复习提问、新课导入
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”。
点出课题：我们这节课就来学习普朗克黑体辐射理论。
二、新课教学
（一）黑体与黑体辐射
1．热辐射现象
固体或液体，在任何温度下都在发射各种波长的电磁波，这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射。
所辐射电磁波的特征与温度有关。
例如：铁块温度↑
从看不出发光到暗红到橙色到黄白色
从能量转化的角度来认识，是热能转化为电磁能的过程。
2．黑体
教师：除了热辐射之外，物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波。
不同的物体吸收和反射电磁波的能力是不一样的。
概念：能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体，称为绝对黑体，简称黑体。
不透明的材料制成带小孔的空腔，可近似看作黑体。
如图所示。
教师注意强调：
（1）黑体是个理想化的模型。
（2）一般物体的辐射与温度、材料、表面状况有关，但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：黑体虽然不反射电磁波，却可以向外辐射电磁波，这样的辐射叫作黑体辐射。
研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础。
（二）黑体辐射的实验规律
展示测量黑体辐射的实验原理图
加热空腔使其温度升高，空腔就成了不同温度下的黑体，从小孔向外的辐射就是黑体辐射。
1．辐射强度按波长分布与温度的关系
特点：随温度的升高
①各种波长的辐射强度都在增加；
②辐射强度的最大值向短波方向移动。
教师提出问题，设置疑问：怎样解释黑体辐射的实验规律呢？
在新的理论诞生之前，人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释。
德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强度按
波长分布的理论公式。
结果导致理论与实验规律不符，
甚至得出了非常荒谬的结论，当时被称为“紫外灾难”。
2．经典物理学所遇到的困难
（1）维恩的经验公式：短波符合，长波不符合。
（2）瑞利-金斯公式：长波符合，短波荒唐。
3．超越牛顿的发现
1900年10月19日，普朗克在德国物理学会会议上提出黑体辐射公式。
普朗克公式与实验结果非常吻合。
（三）能量子
普朗克最终在1900年底发现，如果想推导出这个公式，就必须假定：组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍。
例如，可能是ε或2ε、3ε……他把这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子，它的表达式为：ε＝hν。
这里的ν是带电微粒的振动频率，也即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率。
h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为h＝6.62607015×10-34J·s。
【练习巩固】
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
2．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
3．红、橙、黄、绿四种单色光中，光子能量最小的是（）
A．红光B．橙光
C．黄光D．绿光
答案：A
4．小灯泡的功率P＝1W，设其发出的光向四周均匀辐射，平均波长λ＝10-6m，求小灯泡每秒钟辐射的光子数是多少？（h＝6.63×10-34J·s）
答案：5×1018个
5．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
6．以下宏观概念中，哪些是“量子化”的（）
A．物体的带电荷量B．物体的质量
C．物体的动量D．学生的个数
答案：AD
7．黑体辐射的实验规律如图所示，由图可知（）
A．随温度升高，各种波长的辐射强度都增加
B．随温度降低，各种波长的辐射强度都增加
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
8．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．T
1>T
2
B．T
1<T
2
C．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答案：A。