4.1 普朗克黑体辐射理论（教学设计）高中物理（人教版2019选择性必修第三册）.docx

第1节普朗克黑体辐射理论

教学设计

备课人

学科

物理

课题

4.1普朗克黑体辐射理论

教学内容分析

本节由黑体与黑体辐射、黑体辐射的实验规律和能量子三部分内容组成。教材着重介绍了在研究不同温度下黑体辐射强度与波长关系时，经典理论结果与实验事实之间产生的矛盾。为了解决这个矛盾，普朗克提出了能量子的假说。教学中要注意引导学生感受科学家进行探究的科学方法与科学精神。

学情分析

本节的知识对学生来说几乎没有相关的经验，理解起来有一定困难，比如对黑体辐射实验规律、为什么要研究黑体、黑体理想模型有什么用、“量子化”和“连续性”到底有什么差别等问题的理解。

教学目标

物理观念∶了解黑体辐射以及实验结论，知道能量量子化的内涵。

科学思维∶对比经典能量观和微观能量子的特点，体会量子化物理模型的建立过程。

科学探究：通过观察热辐射的强度波长的关系图培养学生观察能力，感悟以实验为基础的科学探究方法。

科学态度与责任∶了解能量子概念的提出的科学过程，领会这一科学突破过程中科学家的思想，体会量子论的建立深化了人们对物质世界的认识。

教学重难点

教学重点：黑体辐射和能量量子化。

教学难点：理解能量量子化假说。

教学过程

教学环节

教师活动

学生活动

设计意图

新课导入

量子论使人们认识了微观世界的运动规律，并发展了一系列对原子、分子等微观粒子进行有效操控和测量的技术。图为利用扫描隧道显微镜将48个铁原子排成的“原子围栏”。那么，人们认识量子规律的第一步是怎样迈出的？

想一想

为什么测温枪不直接接触人体，就可测量人体体温？

学生观看课件并思考

引入新课内容，激发学生好奇心

新课教学

一、热辐射

1.定义：任何物体在任何温度下都会辐射电磁波的现象。(热传递的三种方式之一)

（这种辐射是由物体的原子、分子受激发产生的，与温度有关，故称为热辐射）

例如，铁块随着温度升高：

不发光→暗红→赤红→橘红→黄白色

2.原因：物体分子无规则运动，辐射电磁波。

3.特点：物体温度高，辐射能量本领强，电磁波的短波成份多，长波成份少。（各种波长都有）

注意：激光、日光灯发光不是热辐射

4.实际热辐射的复杂性

热平衡状态：物体的温度恒定时，物体所吸收的能量等于在同一时间内辐射的能量，这时得到的辐射称为平衡热辐射。

5.热辐射的应用

了解热辐射的定义、原因、特点

理解热辐射定义。体会物理观念的形成过程。

图像加深学生对新知识点的理解，强化记忆。

二、黑体与黑体辐射

1.黑体----理想模型

如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长（不仅是可见光）的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。

假设有这样一种物体

这种假设的物体称为黑体

黑体辐射

（1）黑体辐射的特征：研究表明,对于一般材料的物体，辐射电磁波的情况与温度、材料的种类及表面状况有关，而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。

（2）对黑体的理解：绝对的黑体实际上是不存在的，但可以用某装置近似地代替。如图所示，如果在一个空腔壁上开一个小孔，那么射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出，这个小孔就成了一个绝对黑体。

小试牛刀

例题】(多选)关于对黑体的认识，下列说法正确的是（CD）

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，最终不能从空腔射出，这个带小孔的空腔就近似为一个黑体

根据图像了解黑体模型

通过例题深入了解黑体

通过图像让学生更直观的感受分子的运动。培养科学思维和科学探究的核心素养。

通过做题更好的理解本节课的重难点。培养科学态度与责任的核心素养

三、黑体辐射的实验规律

实验器材

分光元件（如棱镜或光栅等）将不同波长的辐射按一定的角度关系分开，转动探测系统测量不同波长辐射的强度分布。再推算出黑体单色辐出度按波长的分布。

测量黑体辐射的实验原理：

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、黑体辐射实验规律

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。

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。

(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)温度升高，各种波长的辐射强度都增加；

(3)温度升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。

黑体辐射的理论解释

直接找规律有点儿困难，科学家打算结合理论来寻找这个公式。

物体中存在带电微粒带电微粒→震动