高二物理人教版选修概率波不确定性关系课件精要.ppt

【典例2】质量为10 g的子弹与电子的速率相同均为500 m/s，测量准确度为0.01%，若位置和速率在同一实验中同时测量，试问它们位置的最小不确定量各为多少？(电子质量m=9.1× 10-31 kg) 【解题指导】解答本题时应把握以下两点： 【标准解答】测量准确度也就是速度的不确定性，故子弹、 电子的速度不确定量为Δv=0.05 m/s,子弹动量的不确定量 Δp1=5×10-4 kg·m/s,电子动量的不确定量Δp2=4.6× 10-32 kg·m/s,由Δx≥ 子弹位置的最小不确定量 电子位置的最小不确定量 答案：1.06×10-31 m 1.15×10-3 m 【规律方法】 对不确定关系的理解技巧 从本例可见对子弹这样的宏观物体，不确定量是微不足道 的，对测量准确性没有任何限制，但对微观粒子却是不可忽 略的；不确定性关系ΔxΔp≥ 是自然界的普遍规律，对 微观世界的影响显著，对宏观世界的影响可忽略不计.也就是 说，宏观世界中的物体质量较大,位置和速度的不确定范围较 小，可同时较精确测出物体的位置和动量；在微观世界中， 粒子质量较小，不能同时精确地测出粒子的位置和动量，也 就不能准确地把握粒子的运动状态了. 【变式训练】对不确定性关系ΔxΔp≥ 有以下几种理 解，其中正确的是( ) A.微观粒子的动量不可能确定 B.微观粒子的坐标不可能确定 C.微观粒子的动量和坐标不可能同时确定 D.不确定关系不仅适用于电子和光子等微观粒子，也适用于其他宏观粒子 【解析】选C、D.不确定性关系ΔxΔp≥ 表示确定位置、 动量的精确度互相制约，此长彼消，当粒子位置的不确定性 变小时，粒子动量的不确定性变大；当粒子位置的不确定性 变大时，粒子动量的不确定性变小，故不能同时准确确定粒 子的动量和坐标.不确定性关系也适用于其他宏观物体，不过 这些不确定量微乎其微. 【典例】已知 =5.3×10-35 J·s.试求下列情况中速度测定的不确定量，并根据计算结果，讨论在宏观和微观世界中进行测量的不同情况. (1)一个球的质量m=1.0 kg,测定其位置的不确定量为10-6 m. (2)电子的质量me=9.0×10-31 kg,测定其位置的不确定量为 10-10 m(即为原子的数量级). 【解题指导】解答本题时应把握以下两点 【标准解答】由ΔxΔp≥ 得: (1)球的速度测定的不确定量 Δv≥ =5.3×10-29 m/s (2)电子的速度测定的不确定量 Δv≥ =5.9×105 m/s. 球的速度不确定量在宏观世界中微不足道,可认为球的速度是确定的,其运动遵从经典物理学理论. 电子的速度不确定量不可忽略,不能认为原子中的电子具有确定的速度,其运动不能用经典物理学理论处理. 答案：见标准解答 一、选择题 1.下列说法正确的是( ) A.概率波就是机械波 B.物质波是一种概率波 C.概率波和机械波的本质是一样的，都能发生干涉和衍射现象 D.在光的双缝干涉实验中，若有一个光子，则能确定这个光子落在哪个点上 【解析】选B.概率波与机械波是两个概念，本质不同；物质波是一种概率波，符合概率波的特点；光的双缝干涉实验中，若有一个光子，这个光子的落点是不确定的，但有概率较大的位置. 2.电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法正确的是( ) A.氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置 B.电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道 C.电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的 D.电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置 【解析】选C、D.微观粒子的波动性是一种概率波，对于微观粒子的运动，牛顿运动定律已经不适用了，所以氢原子的核外电子不能用确定的坐标描述它们在原子中的位置，电子的“轨道”其实是没有意义的，电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置，综上所述，C、D正确. 3.下列叙述的情况正确的是( ) A.光的粒子性说明每个光子就像一个极小的球体 B.光是与橡皮绳形成的绳波相似的波 C.光是一种粒子，它和其他物质作用是“一份一份”进行的 D.光子在空间各点出现的可能性大小(概率)，可以用波动的规律来描述 【解析】选C、D.光的粒子性体现在其能量是一份一份的，可知它和其他物质作用时也是一份一份进行的.但其一份并不等同于宏观物质的实物球体，其波动性与机械波具有本质的区别. 4.下列说法正确的是( ) A.光波是一种概率波 B.光波是一种电磁波 C.单色光从光密介质进入光疏介质时，光子的能量改变 D.单色光从光密介质进入光疏介质时，光的波长不变 【解析】