【物理】2018届人教版第13章第1节　波粒二象性教案

【物理】2018届人教版第13章第1节　波粒二象性教案

‎[浙江考试标准]‎ 知识内容 考试要求 命题规律 必考 加试 能量量子化 b ‎1.光电效应、波粒二象性的考查；‎ ‎2.氢原子光谱、能级的考查；‎ ‎3.放射性元素的衰变、核反应的考查；‎ ‎4.质能方程、核反应方程的计算；‎ ‎5.与动量守恒定律相结合的计算.‎ 光的粒子性、粒子的波动性 c 概率波、不确定性关系 b 电子的发现 a 原子的核式结构模型、氢原子光谱 b 玻尔的原子模型 c 原子核的组成 a 放射性元素的衰变 c 探测射线的方法、放射性的应用与防护 a 核力与结合能、核裂变、核聚变 c 粒子和宇宙 a 第1节　波粒二象性 考点一| 光的粒子性 ‎1．量子化假设 黑体的空腔壁由大量振子(振动着的带电微粒)组成，其能量只能是某一最小能量值ε的整数倍，并以这个最小能量值为单位一份一份地吸收或辐射．‎ ‎2．能量子 ‎(1)定义：不可再分的最小能量值ε.‎ ‎(2)关系式：ε＝hν，ν是电磁波的频率，h是普朗克常量，h＝6.63×10－34‎ ‎ J·s.‎ ‎3．光电效应现象 在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子．‎ ‎4．实验规律 ‎(1)每种金属都有一个极限频率．‎ ‎(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大．‎ ‎(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．‎ ‎(4)光电流的强度与入射光的强度成正比．‎ ‎5．爱因斯坦光电效应方程 ‎(1)光子：光不仅在发射和吸收时能量是一份一份的，而且光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，这些能量子称为光子，频率为ν的光的能量子为hν.‎ ‎(2)爱因斯坦光电效应方程 ‎①表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.‎ ‎②物理意义：金属中电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量一部分用于克服金属的逸出功，剩下的表现为逸出后电子的初动能Ek.‎ ‎1．对光电效应的四点提醒 ‎(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率．‎ ‎(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光．‎ ‎(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关．‎ ‎(4)光电子不是光子，而是电子．‎ ‎2．定量分析时应抓住三个关系式 ‎(1)爱因斯坦光电效应方程：Ek＝hν－W0.‎ ‎(2)最大初动能与遏止电压的关系：Ek＝eUc.‎ ‎(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hν0.‎ ‎3．光电效应的图象分析 图象名称 图线形状 由图线直接(间接)得到的物理量 最大初动能Ekm与入射光频率ν的关系图线 ‎①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc ‎②逸出功：图线与Ekm轴交点的纵坐标的值 W0＝|－E|＝E ‎③普朗克常量：图线的斜率k＝h 遏止电压Uc与入射光频率ν的关系图线 ‎①截止频率νc：图线与横轴的交点 ‎②遏止电压Uc：随入射光频率的增大而增大 ‎③普朗克常量h：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h＝ke.(注：此时两极之间接反向电压)‎ ‎1．以下宏观概念，哪些是“量子化”的(　　)‎ A．木棒的长度　　　B．物体的质量 C．物体的动量 D．学生的个数 D　[木棒的长度、物体的质量、物体的动量都可以取任意数值，因而不是量子化的，而学生的个数只能是分立的数目，是量子化的．]‎ ‎2．(多选)如图1311所示，用导线把验电器与锌板相连接，当用紫外线照射锌板时，发生的现象是(　　) ‎ ‎【导学号：81370420】‎ 图1311‎ A．有光子从锌板逸出 B．有电子从锌板逸出 C．验电器指针张开一个角度 D．锌板带负电 BC　[用紫外线照射锌板是能够发生光电效应的，锌板上的电子吸收紫外线的能量从锌板表面逸出，称之为光电子，故A错误，B正确；锌板与验电器相连，锌板失去电子应该带正电，且失去电子越多，带正电的电荷量越多，验电器指针张角越大，故C正确，D错误．]‎ ‎3．(2017·湖州选考模拟)用一束紫外线照射某金属时不能产生光电效应，可能使该金属发生光电效应的措施是(　　)‎ A．改用频率更小的紫外线照射 B．改用X射线照射 C．改用强度更大的原紫外线照射 D．延长原紫外线的照射时间 B　[某种金属能否发生光电效应取决于入射光的频率，与入射光的强度和照射时间无关，不能发生光电效应，说明入射光的频率小于金属的极限频率，所以要使金属发生光电效应，应增大入射光的频率，X射线的频率比紫外线频率高，所以本题答案为B.]‎ ‎4．(2017·丽水选考模拟)如图1312所示，已知用光子能量为2.82 eV的紫光照射光电管中的金属涂层时，毫安表的指针发生了偏转，若将电路中的滑动变阻器的滑片P向右移动到某一位置时，毫安表的读数恰好减小到零，电压表读数为1 V，则该金属涂层的逸出功约为(　　)‎ 图1312‎ A．2.9×10－19 J B．6.1×10－19 J C．1.6×10－19 J D．4.5×10－19 J A　[由hν－W＝Ekm，Ekm＝eUc可得该金属涂层的逸出功W＝hν－eUc＝2.82 eV－1 eV＝1.82 eV＝2.9×10－19 J，故A正确．]‎ ‎5．(2016·浙江4月选考)在光电效应实验中，采用极限频率为νc＝5.5×1014 Hz的钠做阴极，已知普朗克常量h＝6.6×10－34 J·s，电子质量m＝9.1×10－31 kg.用频率ν＝7.5×1014 Hz的紫光照射钠阴极产生光电子的(　　) ‎ ‎【导学号：81370421】‎ A．动能的数量级为10－19 J B．速率的数量级为108 m/s C．动量的数量级为10－27 kg·m/s D．德布罗意波长的数量级为10－9 m AD　[根据光电效应方程Ek＝hν－W，W＝hνc，Ek＝hν－hνc＝6.6×10－34 J·s×7.5×1014 Hz－6.6×10－34 J·s×5.5×1014 Hz＝1.32×10－19 J，A正确；由动能Ek＝可知，光电子速率v＝＝5.4×105 m/s，B错误；动量p＝mv＝9.1×10－31 kg×5.4×105 m/s＝4.914×10－25 kg·m/s，C错误；由德布罗意波长λ＝＝ m＝1.34×10－9 m，D正确．]‎ 考点二| 粒子的波动性　概率波 ‎1．光的波粒二象性 ‎(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性．‎ ‎(2)光电效应说明光具有粒子性．‎ ‎(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．‎ ‎2．物质波 任何一个运动着的物体，小到微观粒子大到宏观物体都有一种波与它对应，其波长λ＝，p为运动物体的动量，h为普朗克常量．‎ ‎3．概率波：大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果显示出粒子性，光波是概率波，光子的行为服从统计规律，对于电子和其他微粒，由于同样具有波粒二象性，所以它们的物质波也是概率波．‎ ‎4．不确定性关系 在经典力学中，一个质点的位置和动量是可以同时测定的，在量子力学中，要同时测出微观粒子的位置和动量是不可能的，我们把这种关系叫做不确定性关系．‎ ‎1．光既具有粒子性，又具有波动性，对光的波粒二象性的理解：‎ 项目 内容 说明 光的粒子性　‎ ‎(1)当光同物质发生作用时，这种作用是“一份一份”进行的，表现出粒子性 ‎(2)少量或个别光子容易显示出光的粒子性 粒子的含义是“不连续的”“一份一份的”，光的粒子即光子 光的波动性　‎ ‎(1)足够能量的光在传播时，表现出波动的性质 ‎(2)光是一种概率波，即光子在空间各点出现的可能性大小(概率)可用波动规律来描述 光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间相互作用产生的，光的波动性不同于宏观概念的波 波和粒子的对立与统一 宏观世界：波和粒子是相互对立的概念 微观世界：波和粒子是统一的．光子说并未否定波动性，光子能量E＝hν＝，其中，ν和λ就是描述波的两个物理量 ‎2.解答光的波粒二象性类型题时应把握以下两点：‎ ‎(1)光具有波粒二象性，光波是一种概率波．‎ ‎(2)单个光子的落点位置是不确定的，大量光子运动时落点位置服从概率分布规律．‎ ‎1．用很弱的光做双缝干涉实验，把入射光减弱到可以认为光源和感光胶片之间不可能同时有两个光子存在，如图1313所示是不同数量的光子照射到感光胶片上得到的照片．这些照片说明(　　)‎ 图1313‎ A．光只有粒子性没有波动性 B．光只有波动性没有粒子性 C．少量光子的运动显示波动性，大量光子的运动显示粒子性 D．少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性 D　[光具有波粒二象性，这些照片说明少量光子的运动显示粒子性，大量光子的运动显示波动性，故D正确．]‎ ‎2．如果一个电子的德布罗意波长和一个中子的相等，则它们的________也相等．(　　)‎ A．速度　 B．动能 C．动量 D．总能量 C　[根据德布罗意波长公式λ＝，选C.]‎ ‎3．(多选)下列各种波是概率波的是(　　)‎ A．声波 B．无线电波 C．光波 D．物质波 CD　[声波是机械波，A错；电磁波是一种能量波，B错；由概率波的概念和光波以及物质波的特点分析可以得知光波和物质波均为概率波，故C、D正确．]‎ ‎4．(多选)关于不确定性关系ΔxΔp≥有以下几种理解，其中正确的是(　　) ‎ ‎【导学号：81370422】‎ 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．不确定性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 CD　[不确定性关系ΔxΔp≥ 表示确定位置、动量的精度互相制约，此消彼长，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粒子，不过这些不确定量微乎其微．]‎