高中物理人教版 (新课标)选修35 不确定性关系教学演示课件ppt

这是一份高中物理人教版 (新课标)选修35 不确定性关系教学演示课件ppt，共28页。PPT课件主要包含了课标定位，实验探究，图17－4－1，粒子性，明条纹，波动性，牛顿运动定律，更不准确等内容，欢迎下载使用。

学习目标：1.了解经典的粒子和经典的波的基本特征．2．知道什么是概率波，知道光波和物质波都是概率波．3．知道“不确定性关系”的物理表述及物理意义．重点难点：1.对经典的波和概率波的理解．2．对“不确定性关系”的认识．
一、经典的粒子和经典的波1．经典的粒子：粒子有一定的空间大小，有一定的质量，有的还具有电荷，它们的运动遵从牛顿第二定律，其基本特征为：在任意时刻有确定的_______和_______，在时空中有确定的_______．2．经典的波：具有确定的______和________，具有时空的周期性．
二、概率波1．概念在双缝干涉图样中，条纹的明暗表示到达屏上光的强度不同，每个同频率光子都带有相同的一份能量，光的强度对应于光子的数目．明纹处到达的光子数多，暗纹处到达的光子数少．可见光子落在各点的概率是不一样的，光子落在明纹处的概率大，落在暗纹处的概率小．即光子在空间出现的概率可以用波动的规律去确定．所以说光波是一种________波．
图17－4－1中甲是用很弱的光源做双缝干涉实验的装置．乙图的曝光时间最短，显示出光的________，丙、丁图中光子到达的区域正好是波通过双缝后发生干涉时的________区域，表明光具有_______．如果使光源更微弱，使同一时刻只有一个光子飞向感光屏，不同曝光时间摄得的照片仍和乙、丙、丁相同，表明波动性是光子本身的属性．
三、不确定性关系1．实验现象分析(1)单缝衍射实验因光子到达屏上的范围超出单缝投影范围，说明光子已不是经典粒子，其运动不再遵守_________________．(2)屏上各点的亮度实质上反映了粒子到达该点的概率，说明粒子的运动具有__________．
一、对概率波的理解1．单个粒子运动的偶然性我们可以知道粒子落在某点的概率，但不能预言粒子落在什么位置，即粒子到达什么位置是随机的，是预先不能确定的．
2．大量粒子运动的必然性 由波动规律，我们能准确地知道大量粒子运动时的统计规律，因此我们可以对宏观现象进行预言．3．概率波体现了波粒二象性的和谐统一概率波的主体是光子、实物粒子，体现了粒子性的一面；同时粒子在某一位置出现的概率受波动规律支配，体现了波动性的一面，所以说，概率波将波动性和粒子性统一在一起了．
特别提醒：(1)德布罗意波是一种概率波，是指在一般情况下，无法准确描述粒子的位置，无法用轨迹描述粒子的运动，粒子在空间某点出现的概率受波动规律支配．(2)德布罗意波不同于宏观的机械波，更不能理解为粒子做曲线运动．
二、对不确定性关系的理解1．粒子位置的不确定性单缝衍射现象中，入射的粒子有确定的动量，但它们可以处于挡板左侧的任何位置，粒子在挡板左侧的位置是完全不确定的．
2．粒子动量的不确定性微观粒子具有波动性，会发生衍射．大部分粒子到达狭缝之前沿水平方向运动，而在经过狭缝之后，有些粒子跑到缝的投影位置以外．这些粒子具有了与其原来运动方向垂直的动量．由于哪个粒子到达屏上的哪个位置是完全随机的，所以粒子在垂直方向上的动量也具有不确定性，不确定量的大小可以由中央亮条纹的宽度来衡量．
3．位置和动量的不确定关系在粒子的衍射现象中，设有粒子通过狭缝后落在屏上，狭缝宽度为a(用坐标表示为Δx)，那么某个粒子通过狭缝时位于缝中的哪一点是不确定的，不确定的范围为Δx；若是宏观粒子，它通过狭缝后会直接落到缝的投影位置上，我们知道微观粒子具有波动性，经过狭缝后会发生衍射，有些粒子会偏离原来的运动方向跑到了投影位置以外的地方，这就意味着粒子有了与原来运动方向垂直的动量(位于与原运动方向垂直的平面上)．又由于粒子落在何处是随机的，所以粒子在垂直于运动方向上的动量具有不确定性，不确定量为Δp.
物理学家做了一个有趣的实验：在双缝干涉实验中，在光屏处放上照相底片，若减弱光流的强度，使光子只能一个一个地通过狭缝，实验结果表明，如果曝光时间不太长，底片上只出现一些不规则的点子；如果曝光时间足够长，底片上就出现了规则的干涉条纹，对这个实验结果有下列认识，其中正确的是(　　)
A．曝光时间不长时，光子的能量太小，底片上的条纹看不清楚，故出现不规则的点子B．单个光子的运动没有确定的轨道C．干涉条纹中明亮的部分是光子到达机会较多的地方D．只有大量光子的行为才能表现出波动性【思路点拨】　光是概率波，单个光子的运动具有偶然性，大量光子的运动具有必然性．
【精讲精析】　光波是概率波，单个光子没有确定的轨道，其到达某点的概率受波动规律支配，少数光子落点不确定体现粒子性，大量光子的行为符合统计规律，受波动规律支配，才表现出波动性，出现干涉中的亮纹或暗纹，故A错误，B、D正确；干涉条纹中的亮纹处是光子到达机会多的地方，暗纹处是光子到达机会少的地方，但也有光子到达，故C正确．
【答案】　BCD【方法总结】　 单个光子到达的位置是不确定的，大量光子遵从波动规律．亮条纹处光子到达的概率大，暗条纹处光子到达的概率小．
变式训练1　在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上．假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子(　　)A．一定落在中央亮纹处B．一定落在亮纹处C．可能落在暗纹处D．落在中央亮纹处的可能性最大
解析：选CD.根据光的概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处，是不可确定的，但概率最大的是落在中央亮纹处，可达95%以上．当然也可能落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，只不过落在暗纹处的概率很小而已，故只有C、D正确．
【答案】　见自主解答【方法总结】　由于宏观物体的不确定量很小，可以忽略不计，所以宏观物体运动时不需要考虑不确定性关系．