人教版（2019）高中物理必修第三册-13.5 能量量子化-教案.pdfVIP

能量量子化

【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

1．了解微观世界中的量子化现象。

2．比较宏观物体和微观粒子的能量变化特点。

3．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

1．领略自然界的奇妙与和谐。

2．发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘。

3．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】

能量子的概念。

【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。

19001905

然而，事隔不到一年（年底），就从第一朵乌云中降生了量子论，紧接着（

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：我们这节课就来体验物理学新纪元的到来――能量量子化。

二、新课教学

（一）热辐射

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热辐射现象称为热辐射。

1

（）概念：我们周围的一切物体，在任何温度下都在辐射各种波长的电磁波，这

种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。

教师展示铁块温度升高的过程种颜色的变化：

从看不出发光到暗红到橘红到黄白色

再次举例一个20瓦的白炽灯和一个200瓦的白炽灯，20瓦的白炽灯是昏黄色，200

瓦的白炽灯接近白色。

说明所辐射电磁波的特征与温度有关。

（2）特征：辐射强度及波长的分布随温度变化；随着温度升高，电磁波的短波成

分增加。

教师强调：激光、日光灯发光不是热辐射。

（3）热辐射的主要成分：室温时，波长较长的电磁波；高温时，波长较短的电磁

波。

①低温物体发出的是红外光。

②炽热物体发出的是可见光。

③高温物体发出的是紫外光。

提问：那么物体除了辐射电磁波外，还会吸收、反射外界射来的电磁波吗？

学生回答：物体会吸收、反射外界射来的电磁波。例如物体可以反射光。

2．黑体与黑体辐射

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。

教师：展示黑体模型。

注意：（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．黑体辐射的实验规律

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

都有增加；另一方面，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

教师：提出问题，设置疑问。怎样解释黑体辐