2024年新教材高中物理第四章原子结构和波粒二象性第5节粒子的波动性和量子力学的建立学案新人教版选择性必修第三册.docxVIP

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第5节粒子的波动性和量子力学的建立

课标解读

课标要求

素养要求

1.了解物质波，知道实物粒子具有波动性。

2.知道ν＝εh和

3.了解量子力学的建立及在微观世界中的应用。

1.物理观念：知道德布罗意波、光有波动性和粒子性、量子力学的基本观点和相关试验证据。

2.科学思维：驾驭光的波粒二象性，理解其对立统一关系；并能应用波粒二象性说明有关现象，提高分析、推理实力。

3.科学探究：通过学习电子衍射与干涉的探究，学会视察与探讨，并能得出试验结论，提高动脑实力。

4.科学看法与责任：体会科学家们探究物质波、建立量子力学的艰辛，体会量子力学的建立对人们相识物质世界的影响，坚持实事求科看法，激发习科学的爱好。

自主学习·必备学问

教材研习

教材原句

要点德布罗意波

实物粒子也具有波动性①，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系。粒子的能量ε和动量p跟它所对应的波的频率ν和波长λ之间，遵从如下关系：ν=εh，

自主思索

①一位战士在实战训练时子弹脱靶，在分析脱靶的缘由时，突然想起德布罗意波长公式后，确认未击中的缘由可能与子弹的波动性有关，这是失误的理由吗？

答案：提示德布罗意波长λ=hp，远远小于子弹自身的线度，波长越短，衍射本事越小。对于子弹来说无法视察到它的波动性，子弹具有确定的轨道，宏观物体子弹脱靶的

名师点睛

1.物质波的试验验证

（1）试验探究思路：干涉、衍射是波特有的现象，假如实物粒子具有波动性，则在肯定条件下，也应当发生干涉或衍射现象。

（2）试验验证：1927年戴维森和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射试验，得到了电子的衍射图样，证明白电子的波动性。

（3）人们接连证明白质子、中子以及原子、分子的波动性。对于这些粒子，德布罗意给出的ν=εh和

（4）宏观物体的质量比微观粒子大得多，运动时的动量很大，对应的德布罗意波的波长很小，根本无法视察到它的波动性。

2.量子力学的应用

（1）量子力学推动了核物理和粒子物理的发展。

（2）量子力学推动了原子、分子物理和光学的发展。

（3）量子力学推动了固体物理的发展。

互动探究·关键实力

探究点一粒子的波动性

情境探究

如图是电子束通过铝箔后的衍射图样，结合图样及课本内容回答以下问题。

（1）德布罗意提出“实物粒子也具有波动性”假设的理论基础是什么？

（2）电子束穿过铝箔的衍射图样说明白什么？

答案：提示（1）光的波粒二象性、玻尔氢原子理论及相对论。

（2）电子束能发生衍射，说明电子束具有波动性。

探究归纳

1.对物质波的理解

（1）任何运动的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都与一个对应的物质波相联系，我们之所以视察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的原因。

（2）粒子在空间各处出现的概率受统计规律支配，不能以宏观观点中的波来理解。

（3）德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，包括了全部的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波。

2.粒子波动性的理解

（1）一切运动着的物体都具有波动性，宏观物体视察不到其波动性，但并不否定其具有波动性。

（2）电子、质子等实物粒子，具有能量和动量，当和其他物质相互作用时，粒子性起主导作用。

（3）在宏观世界中，波与粒子是对立的概念；在微观世界中，波与粒子可以统一。

探究应用

例关于物质波，以下观点不正确的是()

A.只要是运动着的物体，不论是宏观物体还是微观粒子，都有相应的波与之对应，这就是物质波

B.只有运动着的微观粒子才有物质波，对于宏观物体，不论其是否运动，都没有相对应的物质波

C.由于宏观物体的德布罗意波长太小，所以无法视察到它们的波动性

D.电子束照耀到晶体上得到电子束的衍射图样，从而证明白德布罗意的假设是正确的

答案：B

解析：只要是运动着的物体，不论是宏观物体还是微观粒子，都有相应的波与之对应，这就是物质波，A项正确，B项错误；由于宏观物体的德布罗意波长太小，所以无法视察到它们的波动性，故选项C正确；电子束照耀到金属晶体上得到了电子束的衍射图样，从而证明白德布罗意的假设是正确的，故D项正确。

解题感悟

宏观物体波动性的三点提示

（1）一切运动着的物体都具有波动性，宏观物体视察不到其波动性，但并不能否定其具有波动性。

（2）要留意大量光子、个别光子、宏观物体、微观粒子等相关概念的区分。

（3）在宏观世界中，波与粒子是对立的概念；在微观世界中，波与粒子可以统一。

迁移应用

1.（2024江西南昌进贤一中高三开学考试）波粒二象性是微观粒子的基本特征，以下说法正确的是()

A.光电效应现象揭示了光的波动性

B.热中子束射到晶体上产生衍射图样，说明中子具有波动性

C.黑体辐射的试验规律可用光的波动性说明