《能量量子化》名师教案3.docVIP

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《能量量子化》教学设计

教学目标

1、了解黑体辐射，感悟以实验为基础的科学探究方法.

2、通过观察热辐射的强度与波长的关系图像培养学生观察能力.

3、了解能量子的概念及提出的科学过程，领会这一科学突破过程中科学家的思想.4、了解宏观物体和微观粒子能量变化特点，体会量子论的建立深化了人们对物质世界的认识.

教学方法

讲授法、谈话法

教学重点、难点

能量子假说提出的科学过程，以及领会这一科学突破过程中科学家的思想。

教学过程

一、引入

（感受量子力学理论对科技社会发展的重要意义）展示图片：中国2016年发射量子卫星场景的照片。量子卫星有什么作用？为实现全球的量子通信。为什么要进行量子通信呢？可以实现必威体育官网网址通信，对国家安全、军事有非常重要的意义。师：关于“量子”大家还听说过什么？

生：量子力学！

师：量子力学是研究什么的学科？

生：微观世界！

师：和我们的生活的有什么关系吗？

生疑惑：好像没什么关系。

展示图片1：电脑与手机。量子力学是半导体科技的理论基础，没有量子力学，就没有计算机，就没有现在的信息时代！

展示图片2：激光。所谓光宽带，光纤入户，光纤里就是利用激光传输信息。没有量子力学，就没有激光技术的应用。

展示图片3：核磁共振成像。没有量子力学就没有核磁共振成像技术。

展示图片4：核武器与核电。没有量子力学就没有核武器与核能的利用。

师小结：量子力学是近代科学共同的理论基础！

过渡：什么是量子？历史上首先是谁先提出来的？让我们回到一百多年前，回顾量子诞生的那个年代！

二、黑体与黑体辐射

1、辐射

师叙述：十九世纪后半叶，欧洲正处于第二次工业革命。第二次工业革命极大的推动了冶金工业的发展。冶金工业需要测量钢水的温度。如何测量呢？温度太高，不可能直接用普通温度计测量。怎么解决这个问题呢？是通过对辐射问题的研究解决的。

展示图片：火炉。

师：在火炉旁有热的感觉，热量是如何到达身体上的？

生：通过辐射。

师：（点明）其实辐射的是电磁波。

展示图片：刚出炉的铁块。

师：刚出炉的铁块，温度很高。仔细看图片，会发现铁块的颜色是不一样的。能否根据颜色判断温度的高低？

生：温度最高的是白色，其次是黄色，再是橙色，最低的是红色。

师：温度不同，所辐射的电磁波颜色是不一样的。电磁波的颜色是由什么决定的？生：由波长决定！师：（小结）温度不同物体，所辐射的电磁波波长不同。

2、黑体模型的建立

（建立黑体模型的必要性）

师叙述：对这块铁块，除辐射电磁波外，还会反射与吸收外界的电磁波，而反射与吸收电磁波的能力与物质的材料及表面状况有关。所以一般物体所辐射的电磁波，除与温度有关外，还与材料与表面状况有关。这个问题就比较复杂了。

物理学家的在遇到这种情况下，首先会分析哪些是主要因素，哪些是次要因素，只有突出主要因素，忽略次要因素，更能抓住问题的本质。把突出主要因素，忽略次要因素的物理方法称为：理想化模型。

黑体(理想化模型)：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，则称这种物体为绝对黑体，简称黑体。

（举例帮助学生理解黑体）

展示图片：建设中的大楼。

师：这幢大楼内墙已经刷白但未装窗户。窗户处的亮度比外墙的亮度暗得多，为什么？生思考，师点名回答（做必要的引导）：因为光线进入窗户洞，经室内墙壁多次反射与吸收，出来的光线要少得多，所以比外墙的亮度要暗得多！

师：窗户洞能当做黑体吗？

生：不能，还有反射光线。师：如何使窗户洞更接近黑体？

生：洞更小些，则反射出来的光线就更少，更接近黑体！

展示图片：带小孔的空腔。

师：光线进入小孔，经空腔内壁多次反射与吸收，光线几乎无法从小孔射出，小孔就可以当做黑体！

3、黑体辐射

黑体所辐射的电磁波只与温度有关，与物质材料和表面状况无关，反应了更加普遍的客观规律，因此，物理学家更加关注对黑体辐射的研究.

过渡：不同温度下的物体辐射的电磁波波长是不同的，有怎样的定量规律，需要通过实验研究.

三、黑体辐射的实验规律

1、实验规律

介绍实验装置。

通过实验得到不同温度下辐射电磁波的辐射强度随波长变化的规律：

师：随着温度的升高，辐射强强度随波长的分布发生了变化。有什么规律吗？

（小组讨论、总结规律，代表发言，其他小组补充）

得到黑体辐射实验规律：随温度升高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。

师补充：温度越高，辐射的电磁波强度越大，而且辐射电磁波的波长也发生变化，这与日常生活经验是一致的！

2、寻求理论解释

师叙述：发现新的实验现象或实验规律，科学家总想试图从理论寻找解释。如何解释黑体辐射的实验规律呢？首先要解释物质是如何辐射电磁波的。物质内部有带电微粒，