高中物理教案

高二物理教案：《波的圖象》教學(xué)設(shè)計(jì)。

一名優(yōu)秀的教師在每次教學(xué)前有自己的事先計(jì)劃，作為教師準(zhǔn)備好教案是必不可少的一步。教案可以讓學(xué)生更好的吸收課堂上所講的知識(shí)點(diǎn)，幫助教師能夠更輕松的上課教學(xué)。教案的內(nèi)容要寫(xiě)些什么更好呢？以下是小編為大家收集的“高二物理教案：《波的圖象》教學(xué)設(shè)計(jì)”歡迎閱讀，希望您能閱讀并收藏。

高二物理教案：《波的圖象》教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)

1、明確波圖象的物理意義．

2、能夠從波的圖象中求解：

①波長(zhǎng)和振幅；

②已知波的傳播方向求各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，或已知某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向確定波的傳播方向；

③會(huì)畫(huà)出經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后的波形圖；

④質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程和位移．

3、明確振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖形的區(qū)別．

4、通過(guò)學(xué)習(xí)使學(xué)生能用圖象描述波的特點(diǎn)．

教學(xué)建議

本節(jié)難點(diǎn)是理解橫波圖象的物理意義，要求會(huì)“識(shí)讀”橫波圖象，能夠弄清橫波圖象和振動(dòng)圖象的區(qū)別．掌握波有三個(gè)基本要素，即某一時(shí)刻的波形圖、質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向和波的傳播方向；波還有兩個(gè)特性，即雙向性(在不注明波的傳播方向的情況下，波的傳播方向有兩種可能)和重復(fù)性(經(jīng)過(guò)周期的整數(shù)倍時(shí)間后，波形圖是完全一樣的)．研究波的“三要素”之間的關(guān)系時(shí)，注意波的“兩個(gè)特性”，這是我們解決波的問(wèn)題的關(guān)鍵．

由波的圖象可以求什么?

(1)從圖象上可以直接讀出振幅(注意單位)．

(2)從圖象上可直接讀出波長(zhǎng)(注意單位)．

(3)可求任一質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻相對(duì)平衡位置的位移(包括大小和方向)．

(4)在波傳播方向已知(或已知波源方位)時(shí)可確定各質(zhì)點(diǎn)在該時(shí)刻的振動(dòng)方向．

(5)可確定各質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的加速度方向．【W(wǎng)WW.tv2288.com 通知范文吧】

教學(xué)設(shè)計(jì)示例

教學(xué)目標(biāo)：

1、明確波的圖象的物理意義。

2、從波的圖象中會(huì)求：①波長(zhǎng)和振幅；②已知波的傳播方向求各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向，或已知某一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向確定波的傳播方向；③會(huì)畫(huà)出經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后的波形圖；④質(zhì)點(diǎn)通過(guò)的路程和位移。

3、明確振動(dòng)圖象與波動(dòng)圖形的區(qū)別。

4、通過(guò)學(xué)習(xí)使學(xué)生能用圖象描述波的特點(diǎn)。

教學(xué)重點(diǎn)：波的圖象的物理意義

教學(xué)難點(diǎn)：波的圖象的應(yīng)用

教學(xué)過(guò)程

(一)引入新課：

機(jī)械波是機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)里的傳播過(guò)程（如繩波），從波源開(kāi)始，隨著波的傳播，介質(zhì)中的大量質(zhì)點(diǎn)先后開(kāi)始振動(dòng)起來(lái)，雖然這些質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近做重復(fù)波源的振動(dòng)。但由于它們振動(dòng)步調(diào)不一致，所以，在某一時(shí)刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)對(duì)平衡位置的位移各不相同。（如右圖：是繩波在某一時(shí)刻的形狀，即波的圖象）為了從總體上形象地描繪出波的運(yùn)動(dòng)情況，物理學(xué)中采用了波的圖象。

同學(xué)們可以思考，波的圖象是什么？

學(xué)生舉例：足球賽場(chǎng)上的“世界波”，也可請(qǐng)同學(xué)集體表演“世界波”

教師舉例：水波，演示水波的實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生理解波的圖象是某一時(shí)刻的“照片”。

教師提問(wèn)：那么怎樣畫(huà)圖象呢？

(二)新授課：

1、波的圖象：

在直角坐標(biāo)系中：

橫坐標(biāo)——表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置與參考點(diǎn)的距離。

縱坐標(biāo)——表示某一時(shí)刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移。

請(qǐng)學(xué)生把繩波的圖象表示出來(lái)。

在某一時(shí)刻連接各位移矢量的末端所得到的曲線就形成了波的圖象，橫波的圖象與縱波的圖象形狀相似，波的圖象又叫波形圖。簡(jiǎn)諧波的圖象是一條正弦或余弦曲線。

2、波的圖象的物理意義：

波的圖象表示介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)在某一時(shí)刻(同一時(shí)刻)偏離平衡位置的位移的空間分布情況。在不同時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移不同，波形也隨之改變，不同時(shí)刻的波形曲線是不同的。圖2表示經(jīng)過(guò)叢時(shí)間后的波的形狀和各質(zhì)點(diǎn)的位移。

從某種意義上講，波的圖象可以看作是“位移對(duì)空間的展開(kāi)圖”，即波的圖象具有空間的周期性；同時(shí)每經(jīng)過(guò)一個(gè)周期波就向前傳播一個(gè)波長(zhǎng)的距離，雖然不同時(shí)刻波的形狀不同，但每隔一個(gè)周期又恢復(fù)原來(lái)的形狀，所以波在時(shí)間上也具有周期性。

3、從波的圖象上可獲取的物理信息

例1、如圖3所示為一列簡(jiǎn)諧波在某一時(shí)刻的波的圖象。

求：(1)該波的振幅和波長(zhǎng)。

(2)已知波向右傳播，說(shuō)明A、B、C、D質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向。

(3)畫(huà)出經(jīng)過(guò)T／4后的波的圖象。

解：(1)振幅是質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的最大位移，波長(zhǎng)是兩個(gè)相鄰的峰峰或谷谷之間的距離，所以振幅A＝5cm，波長(zhǎng)＝20m。

(2)根據(jù)波的傳播方向和波的形成過(guò)程，可以知道質(zhì)點(diǎn)B開(kāi)始的時(shí)間比它左邊的質(zhì)點(diǎn)A要滯后一些，質(zhì)點(diǎn)A已到達(dá)正向最大位移處，所以質(zhì)點(diǎn)月此時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方向是向上的，同理可判斷出C、D質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向是向下的。

(3)由于波是向右傳播的，由此時(shí)刻經(jīng)T／4后波的圖象，即為此時(shí)刻的波形沿波的傳播方向推進(jìn)T／4的波的圖象，如圖4所示。

請(qǐng)學(xué)生討論：1

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高二物理教案：《波的干涉》教學(xué)設(shè)計(jì)

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高二物理教案：《波的干涉》教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)

1、知道兩列頻率相同的波才能發(fā)生干涉現(xiàn)象；知道干涉現(xiàn)象的特點(diǎn)．

2、知道波的干涉現(xiàn)象是特殊條件下的疊加現(xiàn)象，知道干涉現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象．

3、通過(guò)觀察波的獨(dú)立前進(jìn)，波的疊加和水波的干涉現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)波的干涉條件及干涉現(xiàn)象的特征．

教學(xué)建議

本節(jié)重點(diǎn)是對(duì)干涉概念的理解和產(chǎn)生穩(wěn)定干涉條件的應(yīng)用．學(xué)習(xí)中要注意兩列波的波峰、波峰相遇處是振動(dòng)最強(qiáng)的地方，波谷、波谷相遇處也是振動(dòng)最強(qiáng)的地方；而波峰、波谷或波谷、波峰相遇處則是振動(dòng)最弱的地方．干涉的圖樣是穩(wěn)定的，振動(dòng)加強(qiáng)的地方永遠(yuǎn)加強(qiáng)，振動(dòng)減弱的地方永遠(yuǎn)減弱．

為什么頻率不同的兩列波相遇，不發(fā)生干涉現(xiàn)象?

因?yàn)轭l率不同的兩列波相遇，疊加區(qū)各點(diǎn)的合振動(dòng)的振幅，有時(shí)是兩個(gè)振動(dòng)的振幅之和，有時(shí)是兩個(gè)振動(dòng)的振幅之差，沒(méi)有振動(dòng)總是得到加強(qiáng)或總是減弱的區(qū)域，這樣的兩個(gè)波源不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，不能形成穩(wěn)定干涉圖樣．而波的干涉是波疊加中的一個(gè)特例，即產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣.

請(qǐng)教師閱讀下表：

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項(xiàng)目

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波的干涉

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備注

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概念

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頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)始終加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)始終減弱，并且振動(dòng)的加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)相互間隔的現(xiàn)象

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波的干涉是波特有的現(xiàn)象

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產(chǎn)生穩(wěn)定干涉條件

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(1) 兩列波的頻率相同；

(2) 振動(dòng)情況相同.

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產(chǎn)生的原因

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波疊加的結(jié)果

教學(xué)設(shè)計(jì)示例

教學(xué)重點(diǎn)：波的疊加及發(fā)生波的干涉的條件．

教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)穩(wěn)定的波的干涉圖樣的理解．

教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)討論法>

教學(xué)儀器：水槽演示儀，長(zhǎng)條橡膠管，計(jì)算機(jī)多媒體

新課引入：

問(wèn)題1：上節(jié)課我們研究了波的衍射現(xiàn)象，什么是波的衍射現(xiàn)象呢？（波繞過(guò)障礙物的現(xiàn)象）

問(wèn)題2：發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是什么？（障礙物或孔的大小比波長(zhǎng)小，或者與波長(zhǎng)相差不多）

這節(jié)課我們研究波的干涉現(xiàn)象，如果同時(shí)投入兩個(gè)小石子，形成了兩列波，當(dāng)它們相遇在一起時(shí)又會(huì)怎樣?請(qǐng)學(xué)生注意觀察演示實(shí)驗(yàn)．

一、波的干涉> 觀察現(xiàn)象：

①在水槽演示儀上有兩個(gè)振源的條件下，單獨(dú)使用其中的一個(gè)振源，水波按該振源的振動(dòng)方式向外傳播；再單獨(dú)使用另一個(gè)振源，水波按該振源的振動(dòng)方式向外傳播．

現(xiàn)象結(jié)論：每一個(gè)波源都按其自己的方式，在介質(zhì)中產(chǎn)生振動(dòng)，并能使介質(zhì)將這種振動(dòng)向外傳播．

②找兩個(gè)同學(xué)拉著一條長(zhǎng)繩，讓他們同時(shí)分別抖動(dòng)一下繩的端點(diǎn)，則會(huì)從兩端各產(chǎn)生一個(gè)波包向?qū)Ψ絺鞑ィ?dāng)兩個(gè)波包在中間相遇時(shí)，形狀發(fā)生變化，相遇后又各自傳播．（由于這種現(xiàn)象一瞬間完成，學(xué)生看不清楚，教師可用計(jì)算機(jī)多媒體演示）

現(xiàn)象結(jié)論：波相遇時(shí)，發(fā)生疊加．以后仍按原來(lái)的方式傳播，是獨(dú)立的．

1.波的疊加：

在前面的現(xiàn)象的觀察的基礎(chǔ)上，向?qū)W生說(shuō)明什么是波的疊加．

教師板書(shū)：兩列波相遇時(shí)，在波的重疊區(qū)域，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的總位移都等于兩列波分別引起的位移的矢量和．

結(jié)合圖下圖解釋此結(jié)論．

解釋時(shí)可以這樣說(shuō)：在介質(zhì)中選一點(diǎn) 為研究對(duì)象，在某一時(shí)刻，當(dāng)波源l的振動(dòng)傳播到 點(diǎn)時(shí)，若恰好是波峰，則引起 點(diǎn)向上振動(dòng)；同時(shí)，波源2的振動(dòng)也傳播到了 點(diǎn)，若恰好也是波峰，則也會(huì)引起 點(diǎn)向上振動(dòng)；這時(shí)， 點(diǎn)的振動(dòng)就是兩個(gè)向上的振動(dòng)的疊加， 點(diǎn)的振動(dòng)被加強(qiáng)了．(當(dāng)然，在某一時(shí)刻，當(dāng)波源1的振動(dòng)傳播到 點(diǎn)時(shí)，若恰好是波谷，則引起戶點(diǎn)向下振動(dòng)；同時(shí)，波源2的振動(dòng)傳播到了 點(diǎn)時(shí)，若恰好也是波谷，則也會(huì)引起 點(diǎn)向下振動(dòng)；這時(shí)， 點(diǎn)的振動(dòng)就是兩個(gè)向下的振動(dòng)的疊加， 點(diǎn)的振動(dòng)還是被加強(qiáng)了．)用以上的分析，說(shuō)明什么是振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域．

波源l經(jīng)過(guò)半周期后，傳播到P點(diǎn)的振動(dòng)變?yōu)椴ü?，就?huì)使P點(diǎn)的振動(dòng)向下，但此時(shí)波源2傳過(guò)來(lái)的振動(dòng)不一定是波谷(因?yàn)閮刹ㄔ吹闹芷诳赡懿煌?，所以，此時(shí)P點(diǎn)的振動(dòng)可能被減弱，也可能是被加強(qiáng)的．(讓學(xué)生來(lái)說(shuō)明原因)

問(wèn)題：如果希望P點(diǎn)的振動(dòng)總能被加強(qiáng)，應(yīng)有什么條件?如果在介質(zhì)中有另一質(zhì)點(diǎn)

波的圖象

俗話說(shuō)，居安思危，思則有備，有備無(wú)患。準(zhǔn)備好一份優(yōu)秀的教案往往是必不可少的。教案可以讓學(xué)生更好的消化課堂內(nèi)容，幫助教師能夠井然有序的進(jìn)行教學(xué)。所以你在寫(xiě)教案時(shí)要注意些什么呢？以下是小編為大家精心整理的“波的圖象”，希望能對(duì)您有所幫助，請(qǐng)收藏。

高二物理教案：《波的反射和折射》教學(xué)設(shè)計(jì)

一名優(yōu)秀負(fù)責(zé)的教師就要對(duì)每一位學(xué)生盡職盡責(zé)，高中教師要準(zhǔn)備好教案，這是高中教師的任務(wù)之一。教案可以保證學(xué)生們?cè)谏险n時(shí)能夠更好的聽(tīng)課，幫助高中教師營(yíng)造一個(gè)良好的教學(xué)氛圍。那么，你知道高中教案要怎么寫(xiě)呢？小編經(jīng)過(guò)搜集和處理，為您提供高二物理教案：《波的反射和折射》教學(xué)設(shè)計(jì)，供大家借鑒和使用，希望大家分享！

高二物理教案：《波的反射和折射》教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)目標(biāo)

1、知道波傳播到兩種介質(zhì)的交界面時(shí)，會(huì)發(fā)生反射和折射；

2、理解波的反射、折射遵守的規(guī)律，會(huì)根據(jù)波面和波線進(jìn)行分析；

能力目標(biāo)

1、讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上理解波面、波線，能夠根據(jù)想象建立空間概念。

2、對(duì)比光的反射和折射，提高學(xué)生類比分析的能力。

教學(xué)建議

在學(xué)生初中學(xué)習(xí)光的反射和折射的基礎(chǔ)上，教師通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示、類比光的反射和折射講解機(jī)械波的反射和折射。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)的建議：

1、注意實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)備以及操作；

2、在實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上引入波線、波面的概念。

注意從現(xiàn)象——規(guī)律——現(xiàn)象這一過(guò)程，師生結(jié)合實(shí)際共同討論、分析。

擴(kuò)展資料

回聲

當(dāng)聲投射到距離聲源有一段距離的大面積上時(shí)，聲能的一部分被吸收，而另一部分聲能要反射回來(lái)，如果聽(tīng)者聽(tīng)到由聲源直接發(fā)來(lái)的聲和由反射回來(lái)的聲的時(shí)間間隔超過(guò)0.1秒，它就能分辯出是兩個(gè)聲音，這種反射回來(lái)的聲叫“回聲”。如果聲速已知，當(dāng)測(cè)得聲音從發(fā)出到反射回來(lái)的時(shí)間間隔，就能計(jì)算出反射面到聲源之間的距離。利用這個(gè)道理，已設(shè)計(jì)成水聲測(cè)位儀，用以測(cè)量海水的深度。回聲是山谷中或大廳中常有的現(xiàn)象，夏天響雷轟轟不絕，也是雷聲經(jīng)天空密云層多次反射的回聲。廣義講，凡有這種性質(zhì)的其他信號(hào)，都屬回聲。例如，反射回來(lái)的超聲波信號(hào)。利用回聲制造的回聲探測(cè)儀、水聲定向器、超聲波探傷儀等用聲波探測(cè)魚(yú)群、或用地面上爆炸聲波的反射用以探測(cè)地下的油礦等。

擴(kuò)展資料

機(jī)械振動(dòng)、機(jī)械波知識(shí)表解

擴(kuò)展資料

基本知識(shí)技能

1、波的反射：當(dāng)波到達(dá)兩種性質(zhì)不同媒質(zhì)的分界面時(shí)，改變傳播方向，但仍在原來(lái)媒質(zhì)里傳播的現(xiàn)象．

2、波的折射：當(dāng)波到達(dá)兩種性質(zhì)不同媒質(zhì)的分界面時(shí)，改變傳播方向，進(jìn)入另一種媒質(zhì)的現(xiàn)象

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高三物理教案：《物粒子的波粒二象性》教學(xué)設(shè)計(jì)

實(shí)物粒子的波粒二象性

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

(1)了解光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性;

(2)知道實(shí)物粒子和光子一樣具有波粒二象性;

(3)知道德布羅意波的波長(zhǎng)和粒子動(dòng)量關(guān)系。

(4)了解不確定關(guān)系的概念和相關(guān)計(jì)算;

2、過(guò)程與方法

(1)了解物理真知形成的歷史過(guò)程;

(2)了解物理學(xué)研究的基礎(chǔ)是實(shí)驗(yàn)事實(shí)以及實(shí)驗(yàn)對(duì)于物理研究的重要性;

(3)知道某一物質(zhì)在不同環(huán)境下所表現(xiàn)的不同規(guī)律特性。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

(1)通過(guò)學(xué)生閱讀和教師介紹講解，使學(xué)生了解科學(xué)真知的得到并非一蹴而就，需要經(jīng)過(guò)一個(gè)較長(zhǎng)的歷史發(fā)展過(guò)程，不斷得到糾正與修正;

(2)通過(guò)相關(guān)理論的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，使學(xué)生逐步形成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度;

(3)通過(guò)了解電子衍射實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生了解創(chuàng)造條件來(lái)進(jìn)行有關(guān)物理實(shí)驗(yàn)的方法。

教學(xué)重點(diǎn)：實(shí)物粒子和光子一樣具有波粒二象性，德布羅意波長(zhǎng)和粒子動(dòng)量關(guān)系。

教學(xué)難點(diǎn)：實(shí)物粒子的波動(dòng)性的理解。

教學(xué)方法：學(xué)生閱讀-討論交流-教師講解-歸納總結(jié)。

教學(xué)用具：課件：PP演示文稿(科學(xué)家介紹，本節(jié)知識(shí)結(jié)構(gòu))。多媒體教學(xué)設(shè)備

(一)引入新課

提問(wèn)：前面我們學(xué)習(xí)了有關(guān)光的一些特性和相應(yīng)的事實(shí)表現(xiàn)，那么我們究竟怎樣來(lái)認(rèn)識(shí)光的本質(zhì)和把握其特性呢?(光是一種物質(zhì)，它既具有粒子性，又具有波動(dòng)性。在不同條件下表現(xiàn)出不同特性，分別舉出有關(guān)光的干涉衍射和光電效應(yīng)等實(shí)驗(yàn)事實(shí))。

我們不能片面地認(rèn)識(shí)事物，能舉出本學(xué)科或其他學(xué)科或生活中類似的事或物嗎?

(二)進(jìn)行新課

1、光的波粒二象性

講述光的波粒二象性，進(jìn)行歸納整理。

(1)我們所學(xué)的大量事實(shí)說(shuō)明：光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和連續(xù)性是相對(duì)的，是不同條件下的表現(xiàn)，光子的行為服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

(2)光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的概率遵從波動(dòng)規(guī)律，物理學(xué)中把光波叫做概率波。

2、光子的能量與頻率以及動(dòng)量與波長(zhǎng)的關(guān)系。

=

提問(wèn)：作為物質(zhì)的實(shí)物粒子(如電子、原子、分子等)是否也具有波動(dòng)性呢?

3、粒子的波動(dòng)性

提問(wèn)：誰(shuí)大膽地將光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子?只是因?yàn)樗竽憜?(法國(guó)科學(xué)家德布羅意考慮到普朗克能量子和愛(ài)因斯坦光子理論的成功，大膽地把光的波粒二象性推廣到實(shí)物粒子。)

(1)德布羅意波：實(shí)物粒子也具有波動(dòng)性，這種波稱之為物質(zhì)波，也叫德布羅意波。

(2)物質(zhì)波波長(zhǎng)： =

提問(wèn)：各物理量的意義?( 為德布羅意波長(zhǎng)，h為普朗克常量，p為粒子動(dòng)量)

閱讀課本有關(guān)內(nèi)容，為什么德布羅意波觀點(diǎn)很難通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?又是在怎樣的條件下使實(shí)物粒子的波動(dòng)性得到了驗(yàn)證?

4、物質(zhì)波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

提問(wèn)：粒子波動(dòng)性難以得到驗(yàn)證的原因?(宏觀物體的波長(zhǎng)比微觀粒子的波長(zhǎng)小得多，這在生活中很難找到能發(fā)生衍射的障礙物，所以我們并不認(rèn)為它有波動(dòng)性，作為微觀粒子的電子，其德布羅意波波長(zhǎng)為10-10m數(shù)量級(jí)，找與之相匹配的障礙物也非易事)

例題：某電視顯像管中電子的運(yùn)動(dòng)速度是4.0×107m/s;質(zhì)量為10g的一顆子彈的運(yùn)動(dòng)速度是200m/s。分別計(jì)算它們的德布羅意波長(zhǎng)。(根據(jù)公式 計(jì)算得1.8×10-11m和3.3×10-34m)

電子波動(dòng)性的發(fā)現(xiàn)者——戴維森和小湯姆遜

電子波動(dòng)性的發(fā)現(xiàn),使得德布羅意由于提出實(shí)物粒子具有波動(dòng)性這一假設(shè)得以證實(shí)，并因此而獲得1929年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，而戴維森和小湯姆遜由于發(fā)現(xiàn)了電子的波動(dòng)性也同獲1937年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

閱讀有關(guān)物理學(xué)歷史資料，了解物理學(xué)有關(guān)知識(shí)的形成建立和發(fā)展的真是過(guò)程。(應(yīng)用物理學(xué)家的歷史資料，不僅有真實(shí)感，增強(qiáng)了說(shuō)服力，同時(shí)也能對(duì)學(xué)生進(jìn)行發(fā)放教育，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，激發(fā)學(xué)生的探索精神)

電子衍射實(shí)驗(yàn)：1927年，兩位美國(guó)物理學(xué)家使電子束投射到鎳的晶體上，得到了電子束的衍射圖案，從而證實(shí)了德布羅意的假設(shè)。除了電子以外，后來(lái)還陸續(xù)證實(shí)了質(zhì)子、中子以及原子、分子的波動(dòng)性。

提問(wèn)：衍射現(xiàn)象對(duì)高分辨率的顯微鏡有影響否?如何改進(jìn)?(顯微鏡的分辨本領(lǐng))

5、德布羅意波的統(tǒng)計(jì)解釋

1926年，德國(guó)物理學(xué)玻恩 (Born ， 1882--1972) 提出了概率波，認(rèn)為個(gè)別微觀粒子在何處出現(xiàn)有一定的偶然性，但是大量粒子在空間何處出現(xiàn)的空間分布卻服從一定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

6、經(jīng)典波動(dòng)與德布羅意波(物質(zhì)波)的區(qū)別

經(jīng)典的波動(dòng)(如機(jī)械波、電磁波等)是可以測(cè)出的、實(shí)際存在于空間的一種波動(dòng)。而德布羅意波(物質(zhì)波)是一種概率波。簡(jiǎn)單的說(shuō)，是為了描述微觀粒子的波動(dòng)性而引入的一種方法。

7、不確定度關(guān)系(uncertainty relatoin)

經(jīng)典力學(xué)：運(yùn)動(dòng)物體有完全確定的位置、動(dòng)量、能量等。微觀粒子：位置、動(dòng)量等具有不確定量(概率)。

(1)電子衍射中的不確定度

如圖所示，一束電子以速度 v 沿 oy 軸射向狹縫。電子在中央主極大區(qū)域出現(xiàn)的幾率最大。在經(jīng)典力學(xué)中，粒子(質(zhì)點(diǎn))的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)用位置坐標(biāo)和動(dòng)量來(lái)描述，而且這兩個(gè)量都可以同時(shí)準(zhǔn)確地予以測(cè)定。然而，對(duì)于具有二象性的微觀粒子來(lái)說(shuō)，是否也能用確定的坐標(biāo)和確定的動(dòng)量來(lái)描述呢?

下面我們以電子通過(guò)單縫衍射為例來(lái)進(jìn)行討論。

設(shè)有一束電子沿oy軸射向屏AB上縫寬為a的狹縫，于是，在照相底片CD上，可以觀察到如下圖所示的衍射圖樣。如果我們?nèi)杂米鴺?biāo)x和動(dòng)量p來(lái)描述這一電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，那么，我們不禁要問(wèn)：一個(gè)電子通過(guò)狹縫的瞬時(shí)，它是從縫上哪一點(diǎn)通過(guò)的呢?也就是說(shuō)，電子通過(guò)狹縫的瞬時(shí)，其坐標(biāo)x為多少?顯然，這一問(wèn)題，我們無(wú)法準(zhǔn)確地回答，因?yàn)榇藭r(shí)該電子究竟在縫上哪一點(diǎn)通過(guò)是無(wú)法確定的，即我們不能準(zhǔn)確地確定該電子通過(guò)狹縫時(shí)的坐標(biāo)。

研究表明：

對(duì)于第一衍射極小， 式中 為電子的德布羅意波長(zhǎng)。電子的位置和動(dòng)量分別用x和p來(lái)表示。電子通過(guò)狹縫的瞬間，其位置在 x 方向上的不確定量為 ，同一時(shí)刻，由于衍射效應(yīng)，粒子的速度方向有了改變，縫越小，動(dòng)量的分量 px變化越大。

分析計(jì)算可得： 式中h為普朗克常量。這就是著名的不確定性關(guān)系，簡(jiǎn)稱不確定關(guān)系。

上式表明：

①許多相同粒子在相同條件下實(shí)驗(yàn)，粒子在同一時(shí)刻并不處在同一位置。

②用單個(gè)粒子重復(fù)，粒子也不在同一位置出現(xiàn)。

例題解析：

例1：一顆質(zhì)量為10g 的子彈，具有200m?s-1的速率，若其動(dòng)量的不確定范圍為動(dòng)量的0. 01%(這在宏觀范圍是十分精確的了)，則該子彈位置的不確定量范圍為多大?

解：子彈的動(dòng)量

動(dòng)量的不確定范圍

由不確定關(guān)系式 ，得子彈位置的不確定范圍

我們知道，原子核的數(shù)量級(jí)為10-15m，所以，子彈位置的不確定范圍是微不足道的?？梢?jiàn)子彈的動(dòng)量和位置都能精確地確定，不確定關(guān)系對(duì)宏觀物體來(lái)說(shuō)沒(méi)有實(shí)際意義。

例2：一電子具有200 m/s的速率，動(dòng)量的不確定范圍為動(dòng)量的0.01%(這已經(jīng)足夠精確了)，則該電子的位置不確定范圍有多大?

解 : 電子的動(dòng)量為：

動(dòng)量的不確定范圍

由不確定關(guān)系式，得電子位置的不確定范圍

我們知道原子大小的數(shù)量級(jí)為10-10m，電子則更小。在這種情況下，電子位置的不確定范圍比原子的大小還要大幾億倍，可見(jiàn)企圖精確地確定電子的位置和動(dòng)量已是沒(méi)有實(shí)際意義。

8、微觀粒子和宏觀物體的特性對(duì)比

宏觀物體 微觀粒子

具有確定的坐標(biāo)和動(dòng)量，可用牛頓力學(xué)描述。 沒(méi)有確定的坐標(biāo)和動(dòng)量，需用量子力學(xué)描述。

有連續(xù)可測(cè)的運(yùn)動(dòng)軌道，可追蹤各個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)軌跡。 有概率分布特性，不可能分辨出各個(gè)粒子的軌跡。

體系能量可以為任意的、連續(xù)變化的數(shù)值。 能量量子化 。

不確定度關(guān)系無(wú)實(shí)際意義 遵循不確定度關(guān)系

9、不確定關(guān)系的物理意義和微觀本質(zhì)

(1)物理意義：

微觀粒子不可能同時(shí)具有確定的位置和動(dòng)量。粒子位置的不確定量 越小，動(dòng)量的不確定量 就越大，反之亦然。

(2) 微觀本質(zhì)：是微觀粒子的波粒二象性及粒子空間分布遵從統(tǒng)計(jì)規(guī)律的必然結(jié)果。

不確定關(guān)系式表明：

① 微觀粒子的坐標(biāo)測(cè)得愈準(zhǔn)確( ) ，動(dòng)量就愈不準(zhǔn)確( ) ;微觀粒子的動(dòng)量測(cè)得愈準(zhǔn)確( ) ，坐標(biāo)就愈不準(zhǔn)確( ) 。但這里要注意，不確定關(guān)系不是說(shuō)微觀粒子的坐標(biāo)測(cè)不準(zhǔn);也不是說(shuō)微觀粒子的動(dòng)量測(cè)不準(zhǔn);更不是說(shuō)微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量都測(cè)不準(zhǔn);而是說(shuō)微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量不能同時(shí)測(cè)準(zhǔn)。

② 為什么微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量不能同時(shí)測(cè)準(zhǔn)?這是因?yàn)槲⒂^粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量本來(lái)就不同時(shí)具有確定量。這本質(zhì)上是微觀粒子具有波粒二象性的必然反映。由以上討論可知，不確定關(guān)系是自然界的一條客觀規(guī)律，不是測(cè)量技術(shù)和主觀能力的問(wèn)題。

③ 不確定關(guān)系提供了一個(gè)判據(jù)：當(dāng)不確定關(guān)系施加的限制可以忽略時(shí)，則可以用經(jīng)典理論來(lái)研究粒子的運(yùn)動(dòng)。當(dāng)不確定關(guān)系施加的限制不可以忽略時(shí)，那只能用量子力學(xué)理論來(lái)處理問(wèn)題。