第一篇：物理教案《物質的量》

一、教材分析

1.教材的地位與作用：

本節課是人教版教材必修1，化學家眼中的物質世界專題，豐富多彩的化學物質單元，第二標題。物質的量是化學教學中的一個十分重要的概念，它貫穿于高中化學的始終，在化學計算中處于核心地位。在此之前，學生主要從定性的角度或簡單的定量角度去學習化學知識，而《物質的量》這一節的學習會使學生對化學中的“量”有一個新的認識。因此教好物質的量的概念，不僅能直接幫助學生掌握好本章中的有關摩爾質量、氣體摩爾體積、物質的量濃度的計算，而且也為以后進一步學習有關的計算打下基礎。所以，物質的量的教學不僅是本章的重點，也是整個中學化學教學的重點之一。

2.教學目標：

(1)知識目標：掌握物質的量及其單位—摩爾的含義;理解阿伏加德羅常數的含義;通過練習掌握物質的量與物質微粒數目間的關系，初步認識到物質的量與物質質量之間的關系。

(2)能力目標：提高邏輯推理、抽象概括以及運用化學知識進行計算的能力。

(3)情感目標：通過學習概念的推導及應用，形成相信科學、尊重科學、依靠科學的思想;養成學習自然科學的興趣及不斷進取、創新的優良品質。

3.教學重點、難點：

使學生掌握摩爾的概念及物質的量與物質微粒間的轉化。

二、教學方法分析

(1)采取目標分層教學法

課前五分鐘檢測主要是為了加深學生對微粒間轉換的理解與應用，為課堂教學的順利進行做好鋪墊。新課教學主要采取對比歸納法：通過與生活中的某些質量小，數量大的實例對比指出化學反應中存在的相同情況--提出物質的量的概念;通過與其它基本物理量和單位的對比提出摩爾的概念，幫助學生通過對比理解和記憶物質的量與摩爾的關系;通過與生活中實例對比(一盒粉筆，一打羽毛球)重點說明摩爾的概念，以此使學生對抽象的摩爾概念具體化;通過適當的分層練習強調指出學習摩爾需要注意的問題并幫助學生由淺入深的掌握本節知識。

(2)講練結合課上講練結合的教學方式不僅能使老師很快掌握學生的情況，更能讓學生及時地熟悉所學知識。

三、學生情況分析

對于化學課的學習，高一學生中還有相當一部分需要老師將一個知識點多次講練以強化其理解與記憶，因為學生對新概念的接受速度較慢，遺忘速度快。由于物質的量這一節的概念比較抽象，限于接受能力，不能要求學生對這部分內容理解透徹。因此在教學中，要考慮學生的接受能力。

四、教學程序

[課前檢測]：(1)1個H2O中含___個H，___個O，___個原子。

(2)105個H2SO4中含___個H，___個S，___個O，___個原

(3)1個C中含___個質子，___個電子。

(4)1個NH3中含___個質子，___個電子。

(幫助學生回憶微粒間的轉換關系，為從“個--> 摩爾”的轉化做好鋪墊)

[導入]：

(1)由一句古詩：“誰知盤中餐，粒粒皆辛苦”中大米的單位(粒)和實際生活中并不使用粒的矛盾為后來引出化學反應中微粒的小和多提供思考模式。

(2)通過反應方程式：C + O2 === CO2 引導學生討論：反應實質是什么?(微粒間的反應);實際中是采用稱取質量的方法進行反應，質量如何體現反應的實質?已知一個碳原子的質量是 1.993X10-23g , 計算12g碳含多少個碳原子?(約6.02X1023個碳原子)

[小結]：用所學的知識表達反應實質是很麻煩的，必須引進一個新的物理量--物質的量[新課講解]：物質的量：表示物質微粒數目多少的物理量。

[投影]：1971年第14次國際計量大會確定七個基本物理量：

[思考]：既然物質的量是表示物質微粒數目多少的物理量，為什么單位不是“個”，而是“摩爾”，兩者有何關系?

[舉例并討論]： 一盒粉筆----50支粉筆

一打羽毛球----12支羽毛球

一箱啤酒----24瓶啤酒

一摩爾微粒----?個微粒

(通過聯系生活中小和多的統一的實例來幫助學生理解摩爾的概念，并由此引出阿伏加德羅常數)

[講解]： 一摩爾微粒----NA個微粒

阿伏加德羅常數(NA)：12g C-12(含六個質子六個中子的碳原子)所含碳原子個數，約等于6.02X1023mol-1。(在導入中，學生已通過計算得到此數據)

摩爾：物質的量的單位。簡稱：摩 符號表示：mol

每摩爾物質含阿伏加德羅常數個微粒。

[投影練習1]：1mol碳原子含有_______個碳原子

1mol鐵原子含有_______個鐵原子

1mol氧氣含有________個氧分子

1mol硫酸含有________個硫酸分子(基本概念的理解

[歸納小結]：學習物質的量需要注意的問題：

(1)物質的量--物理量，摩爾--單位;

(2)研究對象--微觀粒子(原子、分子、離子、質子、中子、電子、原子團或特定組合)

(3)使用時必須指明微粒名稱：

[例]： 兩種方法：

文字表達--碳原子，硫酸分子，氧氣分子，氫氧根離子

符號表達--C，H2SO4，O2，OH—

[投影練習2]： 根據物質的量和摩爾的概念判斷正誤：

1.摩爾是七個基本物理量之一。(摩爾是單位)

2.1mol氫，1mol原子氧。(物質的量研究對象是微粒)

3.阿伏加德羅常數無單位。

4.物質的量就是物質的質量。

(強調學習基本概念所需要注意的問題)

[總結]：再次對所介紹概念進行復習與強調以加深學生對這些概念的重視與理解。

[投影練習3]：1.1mol水分子中含有_______個水分子

2.0.5mol水分子中含有________個水分子

3.4mol水分子中含有________個水分子

4.1.204X1024個水分子是_______摩爾水分子

(不再是簡單的1mol微粒，稍加深難度)

[投影練習4]： 1、1mol氧氣分子中含有_______個氧分子，含有____個氧原子，___摩爾氧原子。(O2 ~2O)

2、0.5mol水分子中含有___摩H2O，___摩H，___摩O___個H2O，___個H，___個O(H2O ~ 2H ~ O)

3、0.1mol Na2SO4中含有___mol Na+, ___mol SO42-

4、1mol C含有___mol質子，3.5mol C 含有___mol質子(1個C~ 6個質子)

5、1mol Na+ 含有___mol電子, 10mol Na+ 含有___個電子(1個Na+ ~ 10個電子)

(提高難度，讓學生通過練習自己總結出由已知微粒的物質的量到與之相關聯的微粒的物質的量的計算方法)

[小結]：物質的量與微粒數之間的轉換：物質的量 ======== 微粒數 NA

[隨堂檢測]：

A、1mol HCl 含____個HCl 分子，1.806X1024個HCl分子的物質的量是____mol。(考查基本概念的掌握程度)

B、0.5mol H2SO4 含有____mol H , ____mol S，____mol O, 共_____mol原子。(考查由物質的量向所含原子數的運算方法)

C、3.01X1023個Cl— 的物質的量是___mol，含___個電子，含____mol電子，含_____個質子，含______mol 質子。

(考查給出離子的微粒個數，如何算出離子及所含質子、電子的物質的量)

[討論]：1摩爾的任何物質的質量是多少?

(通過學生自己閱讀發現物質的量和物質質量間的關系)

五、板書

1、定義：表示物質微粒數目多少的物理量。

2、單位：摩爾--簡稱：摩 符號表示：mol

(1)每摩爾物質含有阿伏加德羅常數個微粒。

(2)阿伏加德羅常數(NA)：12g C-12所含碳原子數 NA =6.02X1023 mol-

13、注意：

(1)物質的量是物理量，它的單位是摩爾。

(2)研究對象：微觀粒子(原子、分子、離子、質子、中子、電子、原子

團或特定組合)。

(3)使用時必須指明微粒名稱。

4、物質的量與微粒數之間的轉換：物質的量 ======== 微粒數 NA

第二篇：初二物理教案物體的質量

初二物理教案物體的質量

編者按：查字典物理網小編為大家收集發布了初二物理教案物體的質量，希望對大家有所幫助。

初二物理教案物體的質量

課型：新授 主編人：XXX 審核人：初二備課組

班級： 姓名： 學號

【教學目標】

1.道德目標： 逐漸感受世界的物質性，逐步學會科學的思維方法

2.情智目標：

①感情目標：

②認識目標： 初步認識質量的概念，感受質量單位的大小;了解天平的結 構，學會正確使用托盤天平。

【教學時間】(1 學時)

【教學過程】

(一)感情調節(多媒體)

(二)自學與互幫

1.自學內容一：P2小明與小華的對話

自學方法：

(1)鐵鍋和鐵釘，它們都是由 組成的，含的鐵多。

舉例：木課桌和木凳子，它們都是由 組成的，含的木頭多。

生活中我們把鐵鍋、鐵釘、木課桌、木凳子叫物體，把鐵、木叫物質。

釋疑：形狀、大小都相同的大理石和泡沫，它們不同之處是：、。

(2)質量的概念： 所含 的多少叫做物體的質量

(3)比較下列三組物體中誰的質量大：

大胖子和小瘦子;一把鋁勺和一口鋁鍋;一把大鐵錘和一枚小銅釘

2.自學內容二： P2質量的單位

自學方法：(1)國際單位中，質量的單位是，符號是 常用的單位還有、、，用符號表示分別是、、。

(2)一只鐵球的 質量是2千克這句話的物理含義是。(3)單位換算：0.5 t = kg 680mg = t 75g = kg

(4)估測物體的質量：一張郵票50 一個中學生60

一只蘋果150 一只大公雞3

3.自學內容三：P2-3信息快遞 托盤天平使用說明

(1)托盤天平主要有 等幾部分組成。

(2)天平的使用：

①天平的調節：第一步，將天平放在 工作臺上;第二步，先將 移至標尺左端的 處，再調節橫梁上的，使指針對準 的刻度線。

②稱量：被測物體放 盤，砝碼放 盤;用 按從大到小的順序加減砝碼;

③讀數：被測物體的質量= 總質量+ 所示質量

④整理

(3)閱讀P3圖6-2，指出天平使用中的錯誤

(4)生活中測質量的工具還有、、、。(三)練習(解題、互閱或自閱)

1.在實驗室里用________測物體的質量，在某 次 實驗中所用砝碼的個 數和游碼的位置如圖所示，那么該物體的質量是__________g.2.某人測量了一些數據，但忘了寫單位，請補上合適的單位：

①一個雞蛋的質量約50________，②一個蘋果的質量約150________，③一瓶白酒的質量約500_ ____ ___，④一瓶雪碧的質量約1.25____ ____，3.用托盤天平稱物體質量時，當把一只最小的砝碼加入右盤時嫌多，而取出這只最小的砝碼又嫌少，這時應通過___________使天平平衡，從而稱出物體的質量.4.下列質量中，最小的是()

A.1.1910-7t B.125 mg C.0.13 g D.0.000 12 kg

5.托盤天平橫梁上都有標尺和游碼，向右移動游碼的作用是()

A.相當于向左調節平衡螺母 B.代替指針用來指 示平衡

C.相當于在左盤中加小砝碼 D.相當于在右盤中加小砝碼

(四)知者加速

1.1kg的 棉花和1kg的鐵塊相比較，下列說法中正確的是()

A.棉花所含物質較多 B.鐵塊所含物質較多

C.棉花和鐵塊所含物質一樣多 D.無法比較棉花和鐵塊所含物質的多少

(五)因人作業(適度作業量，知者加速)

《必學教程》P1-4

第三篇：2013八年級上物理教案(第一節質量)

雅酉鎮九年一貫制學校優質課教案設計

課

題：

第一節

質

量

設 計 人：

設計時間： 2013年11月25日

教學內容：教材第108頁——112頁。

1、質量的定義和單位；

2、質量的測量與天平的使用；

3、實驗——用天平測量固體和液體的質量；

4、質量不隨它的形狀、物態和位置而改變。教學目標：

一．知識與技能：1．初步認識質量的概念，知道質量的單位；2．了解天平的構造，掌握天平的使用方法。

3、認識質量是不隨物體的形狀、狀態、空間位置和溫度而變的物理量。

二、過程與方法：1．體驗一些物體的質量，對一些常見物體的質量有估測的能力；2．通過用天平測量常見的固體和液體的質量，掌握天平的使用方法；3．通過觀察、實驗，認識質量是不隨物體的形狀、狀態、空間位置和溫度而變的物理量。

三．情感態度與價值觀：1．通過天平使用的技能訓練，培養學生嚴謹的科學態度與協作精神；2．通過對物質質量的測量，獲得成功的喜悅； 教學重點：質量的單位和用天平來測質量。

教學難點：正確使用天平測量固體和液體的質量。教法學法：實驗演示法，討論法。教學用具：學生天平（帶砝碼），小石塊，水、燒杯，礦泉水瓶子一個。教學課時：1課時 教學過程：

一、引入新課

問：自行車是用哪些材料制成？

答：鋼、鐵、橡膠等材料制成的，教師接著說明：一般我們把自行車稱為物體，鋼、鐵、橡膠等稱為物質。這樣我們可以說：自行車這個物體是由鋼、鐵、橡膠等物質構成的，其它物體如：鐵釘、鐵錘、桌子、凳子等也都是由物質構成的。宇宙上的一切物體都是由物質構成的。

二、新課教學

1、質量

（1）對實物的觀察，引入質量的概念

鐵釘和鐵錘含有鐵這種物質的多少不同，桌子和凳子含有木這種物質的多少不同，物理學里為了表示物體的這個性質就引入了質量這個物理量。

質量是表示物體所含物質的多少。用符號：“”表示。（2）質量的單位

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國際單位：千克（kg）

其他單位：噸(t)；克(g)；毫克(mg)。

進率：1噸=1000千克；1千克=1000克；1克=1000毫克。看教材P103表中一些物體的質量。2．質量的測量——天平

（1）介紹常用測質量的器具：案稱；桿稱；臺稱；電子稱；天平。（2）托盤天平的構造及使用方法

構造：底座；橫梁；托盤；平衡螺母；指針；分度盤；游碼；標尺 使用：

天平的調節：把天平放在水平臺上，把游碼放在標尺左端的零刻線處；調節橫平衡螺母，使指針指在分度盤的中線處，這時橫梁平衡。

測量物體的質量：把被測物體放在左盤，用鑷子向右盤里加減砝碼并調節游碼在標尺上的位置，直到橫梁恢復平衡。

這時盤中砝碼的總質量加上游碼在標尺上所對和刻度值，就等于被測物體的質量。

教師強調：（1）、調節平衡螺母：指針左偏就向右調；右偏向左調。（2）、天平調節平衡后，左右盤不能對調，平衡螺母不能再動。（3）、取砝碼時一定要用鑷子。（4）、往盤里加砝碼應先估計被測物的質量，再從大到小加砝碼，當加到最小一個砝碼時太重了，則應改為移動游碼。（5）、游碼的讀數是讀游碼的左邊所對標尺的刻度值。天平使用注意事項：

（1）不能超過稱量（天平的稱量=所配砝碼總質量+游砝最大讀數）。

（2）取砝碼要用鑷子，并輕拿輕放。

（3）潮濕的物體和化學藥品不能直接放到天平的盤中；保持天平干燥、清潔。

3、學生實驗（多媒體展示操作步驟）（1）、學生用天平測量一個小石塊的質量： 步驟：a、把天平放在水平臺上；

b、調節天平平衡；

c、把小石塊放在左盤，用鑷子向右盤里加減砝碼并調節游碼在標尺上的位置，直到橫梁恢復平衡。

d、讀數——小石塊的質量=砝碼的總質量+游碼讀數

（2）、學生用天平測量液體水的質量：

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步驟：a、把天平放在水平臺上；

b、調節天平平衡；

c、把燒杯放在左盤，用鑷子向右盤里加減砝碼并調節游碼在標尺上的位置，直到橫梁恢復平衡。

d、讀出燒杯的質量0=砝碼的總質量+游碼讀數

e、把待測的液體水倒入燒杯中并放在左盤，用鑷子向右盤里加減砝碼并調節游碼在標尺上的位置，直到橫梁恢復平衡。

f、讀出液體水和燒杯的質量1=砝碼的總質量+游碼讀數 g、求出液體的質量= 1-0（師注意巡視指導糾正學生的操作）

4、演示實驗（P111想想做做）

（1）用天平稱一個塑料瓶的質量，然后將其剪碎再放到天平上稱，比較這個物體在形狀變化前后的質量。

（2）稱量一小杯水與一小匙白糖的總質量，然后使白糖溶于水，再稱量糖水的質量。比較兩次稱量的結果。

結論：物體的質量不隨它的形狀、狀態、位置和溫度而改變。

三、小

結

學生對照板書對本節課教學的內容進行小結復述：

1、物體所含物質的多少叫質量

2、質量的單位：國際單位：千克（kg）、克（g）。

3、質量測量工具：天平

4、物體的質量不隨它的形狀、狀態、位置和溫度而改變。

四、作業布置

教材第112頁“動手動腦學物理”及答案： √第1題

答：這些貨物的質量不會改變。因為物體的質量不隨它的形狀、狀態、位置和溫度而改變。

√第2題

答：取100個大頭針用天平測出這100個大頭針的質量，然后用質量÷100即是一個大頭針的質量。還可以多次測量，取其平均值減小誤差。

√第3題

答：質量為100克的冰熔化成水后，其質量不變仍是100克。√第4題

答：這塊金屬的質量=100g+50g+20g+游碼1.6g=171.6g。√第5題

答：這種案秤的秤盤相當于天平的左盤，砝碼盤相當于天平的右盤。槽碼相當于天平的砝碼，秤桿相當于天平的標尺，游碼相當于天平的游碼。

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板書設計：

一、質量

1．什么叫質量：物體所含物質的多少叫質量 2．單位：國際單位：千克（kg）

其他單位：噸(t)；克(g)；毫克(mg)

進率：1000

二、質量測量

1．實驗室測量質量工具：天平2．天平的使用

調節：把天平放在水平臺上，把游碼放在標尺左端的零刻線處；調節橫平衡螺母，使指針指在分度盤的中線處，這時橫梁平衡。

測量：物體放在左盤，砝碼放在右盤，并調節游碼，直到橫梁恢復平衡。

物體質量=砝碼總質量+游碼讀數 三．使用天平注意事項 1．不能超過稱量；

2．取砝碼要用鑷子，并輕拿輕放；

3．潮濕的物體和化學藥品不能直接放到天平的盤中；保持天平干燥、清潔。

四．物體的質量不隨它的形狀、狀態、位置和溫度而改變。

教學反思：這節課應該說是初中物理中非常重要的一節，是概念教學和實驗教學相結合的一節課。《質量與密度》這一章是力學中非常重要的一章，而第一節質量又是關鍵所在，學生要掌握的內容和技能主要有以幾個知識點：掌握和理解質量的概念，要學會正確的使用天平進行測量。對學生的實驗能力和運用知識的能力要求較高。

在這一節教學過程中，教師要很好的駕馭本節內容，合理安排時間，在有限的時間內，讓學生真正掌握、理解基本概念、基本規律，全面提高認知能力、實驗技能和解決問題的能力。教師在傳授本章知識的教學活動中，首先要從生活入手，利用淺顯的實驗演示來展示新知識，從而使學生真正懂得質量的概念，掌握用天平測質量的實驗原理和方法。

課后，我回顧了一下，認為有以下幾方面應該做到。第一：在上課時應該抓住重點、難點；尋找突破點。在學生自主互動和思維方面有些不足。其次，在這節課上沒有充分的調動學生的積極性，效果不是很好。

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第四篇：2013八年級上物理教案(第一節質量)

雅酉鎮九年一貫制學校優質課教案設計

課題：第一節質量

設 計 人：設計時間： 2013年11月25日 教學內容：教材第108頁——112頁。

1、質量的定義和單位；

2、質量的測量與天平的使用；

3、實驗——用天平測量固體和液體的質量；

4、質量不隨它的形狀、物態和位置而改變。

教學目標：

一．知識與技能：1．初步認識質量的概念，知道質量的單位；2．了解天平的構造，掌握天平的使用方法。

3、認識質量是不隨物體的形狀、狀態、空間位置和溫度而變的物理量。

二、過程與方法：1．體驗一些物體的質量，對一些常見物體的質量有估測的能力；2．通過用天平測量常見的固體和液體的質量，掌握天平的使用方法；3．通過觀察、實驗，認識質量是不隨物體的形狀、狀態、空間位置和溫度而變的物理量。

三．情感態度與價值觀：1．通過天平使用的技能訓練，培養學生嚴謹的科學態度與協作精神；2．通過對物質質量的測量，獲得成功的喜悅； 教學重點：質量的單位和用天平來測質量。

教學難點：正確使用天平測量固體和液體的質量。

教法學法：實驗演示法，討論法。

教學用具：學生天平（帶砝碼），小石塊，水、燒杯，礦泉水瓶子一個。教學課時：1課時

教學過程：

一、引入新課

問：自行車是用哪些材料制成？

答：鋼、鐵、橡膠等材料制成的，教師接著說明：一般我們把自行車稱為物體，鋼、鐵、橡膠等稱為物質。這樣我們可以說：自行車這個物體是由鋼、鐵、橡膠等物質構成的，其它物體如：鐵釘、鐵錘、桌子、凳子等也都是由物質構成的。宇宙上的一切物體都是由物質構成的。

二、新課教學

1、質量

（1）對實物的觀察，引入質量的概念

鐵釘和鐵錘含有鐵這種物質的多少不同，桌子和凳子含有木這種物質的多少不同，物理學里為了表示物體的這個性質就引入了質量這個物理量。

質量是表示物體所含物質的多少。用符號：“

第五篇：高三物理教案 物粒子的波粒二象性

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高三物理教案 康普頓效應

高三物理教案 康普頓效應

康普頓效應

三維教學目標

1、知識與技能

(1)了解康普頓效應，了解光子的動量

(2)了解光既具有波動性，又具有粒子性;

(3)知道實物粒子和光子一樣具有波粒二象性;

(4)了解光是一種概率波。

2、過程與方法：

(1)了解物理真知形成的歷史過程;

(2)了解物理學研究的基礎是實驗事實以及實驗對于物理研究的重要性;

(3)知道某一物質在不同環境下所表現的不同規律特性。

3、情感、態度與價值觀：領略自然界的奇妙與和諧，發展對科學的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗探索自然規律的艱辛與喜悅。

教學重點：實物粒子和光子一樣具有波粒二象性

教學難點：實物粒子的波動性的理解。

教學方法：教師啟發、引導，學生討論、交流。

教學用具：投影片，多媒體輔助教學設備

(一)引入新課

提問：前面我們學習了有關光的一些特性和相應的事實表現，那么我們究竟怎樣來認識光的本質和把握其特性呢?(光是一種物質，它既具有粒子性，又具有波動悅考網www.tmdps.cn 悅考網www.tmdps.cn

性。在不同條件下表現出不同特性，分別舉出有關光的干涉衍射和光電效應等實驗事實)。

我們不能片面地認識事物，能舉出本學科或其他學科或生活中類似的事或物嗎?

(二)進行新課

1、康普頓效應

(1)光的散射：光在介質中與物質微粒相互作用，因而傳播方向發生改變，這種現象叫做光的散射。

(2)康普頓效應

1923年康普頓在做 X 射線通過物質散射的實驗時，發現散射線中除有與入射線波長相同的射線外，還有比入射線波長更長的射線，其波長的改變量與散射角有關，而與入射線波長和散射物質都無關。

(3)康普頓散射的實驗裝置與規律：

按經典電磁理論：如果入射X光是某種波長的電磁波，散射光的波長是不會改變的!散射中出現 的現象，稱為康普頓散射。

康普頓散射曲線的特點：

① 除原波長 外出現了移向長波方向的新的散射波長

② 新波長 隨散射角的增大而增大。波長的偏移為

波長的偏移只與散射角 有關，而與散射物質種類及入射的X射線的波長 無關，= 0.0241?=2.41×10-3nm(實驗值)

稱為電子的Compton波長

只有當入射波長 與 可比擬時，康普頓效應才顯著，因此要用X射線才能觀察到康普頓散射，用可見光觀察不到康普頓散射。

(4)經典電磁理論在解釋康普頓效應時遇到的困難

①根據經典電磁波理論，當電磁波通過物質時，物質中帶電粒子將作受迫振動，其頻率等于入射光頻率，所以它所發射的散射光頻率應等于入射光頻率。

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②無法解釋波長改變和散射角的關系。

(5)光子理論對康普頓效應的解釋

①若光子和外層電子相碰撞，光子有一部分能量傳給電子，散射光子的能量減少，于是散射光的波長大于入射光的波長。

②若光子和束縛很緊的內層電子相碰撞，光子將與整個原子交換能量，由于光子質量遠小于原子質量，根據碰撞理論，碰撞前后光子能量幾乎不變，波長不變。

③因為碰撞中交換的能量和碰撞的角度有關，所以波長改變和散射角有關。

(6)康普頓散射實驗的意義

①有力地支持了愛因斯坦“光量子”假設;②首次在實驗上證實了“光子具有動量”的假設;③證實了在微觀世界的單個碰撞事件中，動量和能量守恒定律仍然是成立的。

2、光的波粒二象性

講述光的波粒二象性，進行歸納整理。

(1)我們所學的大量事實說明：光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和連續性是相對的，是不同條件下的表現，光子的行為服從統計規律。

(2)光子在空間各點出現的概率遵從波動規律，物理學中把光波叫做概率波。

3、光的波動性與粒子性是不同條件下的表現：

大量光子行為顯示波動性;個別光子行為顯示粒子性;光的波長越長，波動性越強;光的波長越短，粒子性越強。光的波動性不是光子之間相互作用引起的，是光子本身的一種屬性。

例題：已知每秒從太陽射到地球上垂直于太陽光的每平方米截面上的輻射能為1.4×103J，其中可見光部分約占45%，假設認為可見光的波長均為0.55μm，太陽向各個方向的輻射是均勻的，日地之間距離為R=1.5×1011m，估算出太陽每秒輻射出的可見光的光子數。(保留兩位有效數字)

物粒子的波粒二象性

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高三物理教案 物粒子的波粒二象性

實物粒子的波粒二象性

三維教學目標

1、知識與技能

(1)了解光既具有波動性，又具有粒子性;

(2)知道實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和粒子動量關系。

(4)了解不確定關系的概念和相關計算;

2、過程與方法

(1)了解物理真知形成的歷史過程;

(2)了解物理學研究的基礎是實驗事實以及實驗對于物理研究的重要性;

(3)知道某一物質在不同環境下所表現的不同規律特性。

3、情感、態度與價值觀

(1)通過學生閱讀和教師介紹講解，使學生了解科學真知的得到并非一蹴而就，需要經過一個較長的歷史發展過程，不斷得到糾正與修正;

(2)通過相關理論的實驗驗證，使學生逐步形成嚴謹求實的科學態度;

(3)通過了解電子衍射實驗，使學生了解創造條件來進行有關物理實驗的方法。

教學重點：實物粒子和光子一樣具有波粒二象性，德布羅意波長和粒子動量關系。

教學難點：實物粒子的波動性的理解。

教學方法：學生閱讀-討論交流-教師講解-歸納總結。

教學用具：課件：PP演示文稿(科學家介紹，本節知識結構)。多媒體教學設備

(一)引入新課

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提問：前面我們學習了有關光的一些特性和相應的事實表現，那么我們究竟怎樣來認識光的本質和把握其特性呢?(光是一種物質，它既具有粒子性，又具有波動性。在不同條件下表現出不同特性，分別舉出有關光的干涉衍射和光電效應等實驗事實)。

我們不能片面地認識事物，能舉出本學科或其他學科或生活中類似的事或物嗎?

(二)進行新課

1、光的波粒二象性

講述光的波粒二象性，進行歸納整理。

(1)我們所學的大量事實說明：光是一種波，同時也是一種粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和連續性是相對的，是不同條件下的表現，光子的行為服從統計規律。

(2)光子在空間各點出現的概率遵從波動規律，物理學中把光波叫做概率波。

2、光子的能量與頻率以及動量與波長的關系。

=

提問：作為物質的實物粒子(如電子、原子、分子等)是否也具有波動性呢?

3、粒子的波動性

提問：誰大膽地將光的波粒二象性推廣到實物粒子?只是因為他大膽嗎?(法國科學家德布羅意考慮到普朗克能量子和愛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物粒子。)

(1)德布羅意波：實物粒子也具有波動性，這種波稱之為物質波，也叫德布羅意波。

(2)物質波波長： =

提問：各物理量的意義?(為德布羅意波長，h為普朗克常量，p為粒子動量)

閱讀課本有關內容，為什么德布羅意波觀點很難通過實驗驗證?又是在怎樣的條件下使實物粒子的波動性得到了驗證?

4、物質波的實驗驗證

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提問：粒子波動性難以得到驗證的原因?(宏觀物體的波長比微觀粒子的波長小得多，這在生活中很難找到能發生衍射的障礙物，所以我們并不認為它有波動性，作為微觀粒子的電子，其德布羅意波波長為10-10m數量級，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動速度是4.0×107m/s;質量為10g的一顆子彈的運動速度是200m/s。分別計算它們的德布羅意波長。(根據公式 計算得1.8×10-11m和3.3×10-34m)

電子波動性的發現者——戴維森和小湯姆遜

電子波動性的發現,使得德布羅意由于提出實物粒子具有波動性這一假設得以證實，并因此而獲得1929年諾貝爾物理學獎，而戴維森和小湯姆遜由于發現了電子的波動性也同獲1937年諾貝爾物理學獎。

閱讀有關物理學歷史資料，了解物理學有關知識的形成建立和發展的真是過程。(應用物理學家的歷史資料，不僅有真實感，增強了說服力，同時也能對學生進行發放教育，有利于培養學生的科學態度和科學精神，激發學生的探索精神)

電子衍射實驗：1927年，兩位美國物理學家使電子束投射到鎳的晶體上，得到了電子束的衍射圖案，從而證實了德布羅意的假設。除了電子以外，后來還陸續證實了質子、中子以及原子、分子的波動性。

提問：衍射現象對高分辨率的顯微鏡有影響否?如何改進?(顯微鏡的分辨本領)

5、德布羅意波的統計解釋

1926年，德國物理學玻恩(Born，1882--1972)提出了概率波，認為個別微觀粒子在何處出現有一定的偶然性，但是大量粒子在空間何處出現的空間分布卻服從一定的統計規律。

6、經典波動與德布羅意波(物質波)的區別

經典的波動(如機械波、電磁波等)是可以測出的、實際存在于空間的一種波動。而德布羅意波(物質波)是一種概率波。簡單的說，是為了描述微觀粒子的波動性而引入的一種方法。

7、不確定度關系(uncertainty relatoin)

經典力學：運動物體有完全確定的位置、動量、能量等。微觀粒子：位置、動量等具有不確定量(概率)。

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(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域出現的幾率最大。在經典力學中，粒子(質點)的運動狀態用位置坐標和動量來描述，而且這兩個量都可以同時準確地予以測定。然而，對于具有二象性的微觀粒子來說，是否也能用確定的坐標和確定的動量來描述呢?

下面我們以電子通過單縫衍射為例來進行討論。

設有一束電子沿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。如果我們仍用坐標x和動量p來描述這一電子的運動狀態，那么，我們不禁要問：一個電子通過狹縫的瞬時，它是從縫上哪一點通過的呢?也就是說，電子通過狹縫的瞬時，其坐標x為多少?顯然，這一問題，我們無法準確地回答，因為此時該電子究竟在縫上哪一點通過是無法確定的，即我們不能準確地確定該電子通過狹縫時的坐標。

研究表明：

對于第一衍射極小，式中 為電子的德布羅意波長。電子的位置和動量分別用x和p來表示。電子通過狹縫的瞬間，其位置在 x 方向上的不確定量為，同一時刻，由于衍射效應，粒子的速度方向有了改變，縫越小，動量的分量 px變化越大。

分析計算可得： 式中h為普朗克常量。這就是著名的不確定性關系，簡稱不確定關系。

上式表明：

①許多相同粒子在相同條件下實驗，粒子在同一時刻并不處在同一位置。

②用單個粒子重復，粒子也不在同一位置出現。

例題解析：

例1：一顆質量為10g 的子彈，具有200m?s-1的速率，若其動量的不確定范圍為動量的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：子彈的動量

動量的不確定范圍

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由不確定關系式，得子彈位置的不確定范圍

我們知道，原子核的數量級為10-15m，所以，子彈位置的不確定范圍是微不足道的。可見子彈的動量和位置都能精確地確定，不確定關系對宏觀物體來說沒有實際意義。

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

解 : 電子的動量為：

動量的不確定范圍

由不確定關系式，得電子位置的不確定范圍

我們知道原子大小的數量級為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，可見企圖精確地確定電子的位置和動量已是沒有實際意義。

8、微觀粒子和宏觀物體的特性對比

宏觀物體 微觀粒子

具有確定的坐標和動量，可用牛頓力學描述。沒有確定的坐標和動量，需用量子力學描述。

有連續可測的運動軌道，可追蹤各個物體的運動軌跡。有概率分布特性，不可能分辨出各個粒子的軌跡。

體系能量可以為任意的、連續變化的數值。能量量子化。

不確定度關系無實際意義 遵循不確定度關系

9、不確定關系的物理意義和微觀本質

(1)物理意義：

微觀粒子不可能同時具有確定的位置和動量。粒子位置的不確定量 越小，動量的不確定量 就越大，反之亦然。

(2)微觀本質：是微觀粒子的波粒二象性及粒子空間分布遵從統計規律的必然結悅考網www.tmdps.cn 悅考網www.tmdps.cn

果。

不確定關系式表明：

① 微觀粒子的坐標測得愈準確()，動量就愈不準確();微觀粒子的動量測得愈準確()，坐標就愈不準確()。但這里要注意，不確定關系不是說微觀粒子的坐標測不準;也不是說微觀粒子的動量測不準;更不是說微觀粒子的坐標和動量都測不準;而是說微觀粒子的坐標和動量不能同時測準。

② 為什么微觀粒子的坐標和動量不能同時測準?這是因為微觀粒子的坐標和動量本來就不同時具有確定量。這本質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，不確定關系是自然界的一條客觀規律，不是測量技術和主觀能力的問題。

③ 不確定關系提供了一個判據：當不確定關系施加的限制可以忽略時，則可以用經典理論來研究粒子的運動。當不確定關系施加的限制不可以忽略時，那只能用量子力學理論來處理問題。

資料來自：悅考網www.tmdps.cn

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