人教版 (2019)选择性必修 第三册5 粒子的波动性和量子力学的建立学案设计

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第三册5 粒子的波动性和量子力学的建立学案设计，共4页。

一、粒子的波动性
1．德布罗意假设：每一个________的粒子都与一个对应的波相联系，这种与实物粒子相联系的波称为德布罗意波，也叫________波。
2．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之间的关系：ν＝_____，λ＝____。
德布罗意认为任何运动着的物体均具有波动性，射击运动员射击时会因为子弹的波动性而“失准”吗？为什么？
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例1 下列说法中正确的是( )
A．物质波属于机械波
B．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性
C．德布罗意认为任何一个运动的物体，小到电子、质子、中子，大到行星、太阳都有一种波与之相对应，这种波叫物质波
D．宏观物体运动时，看不到它的衍射和干涉现象，所以宏观物体运动时不具有波动性
例2 关于物质波，下列说法正确的是( )
A．速度相等的电子和质子，电子的波长长
B．动能相等的电子和质子，电子的波长短
C．动量相等的电子和中子，中子的波长短
D．如果甲、乙两电子的速度远小于光速，甲电子的速度是乙电子的3倍，则甲电子的波长也是乙电子的3倍
例3 如图所示，碳60是由60个碳原子组成的足球状分子，科研人员把一束碳60分子以2.0×102 m/s的速度射向光栅，结果在后面的屏上观察到条纹。已知一个碳原子质量为1.99×10－26 kg，普朗克常量为6.63×10－34 J·s，则该碳60分子的物质波波长约( )
A．1.7×10－10 m
B．3.6×10－11 m
C．2.8×10－12 m
D．1.9×10－18 m
计算物质波波长的方法
(1)首先根据物体的速度计算其动量。如果知道物体动能，也可以直接用p＝eq \r(2mEk)计算其动量；
(2)再根据λ＝eq \f(h,p)计算德布罗意波长。
(3)注意区分光子和微观粒子的能量和动量的不同表达式，如光子的能量：ε＝hν，动量p＝eq \f(h,λ)，微观粒子的动能Ek＝eq \f(1,2)mv2，动量还可用p＝mv计算。
二、物质波的实验验证
如图是电子束穿过铝箔后的衍射图样，结合图样及课本内容回答下列问题：
(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了什么？
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1．实验探究思路：____________、衍射是波特有的现象，如果实物粒子具有波动性，则在一定条件下，也应该发生____________或衍射现象。
2．实验验证：1927年戴维森和G.P.汤姆孙分别用单晶和多晶晶体做了电子束衍射的实验，得到了电子的衍射图样，证实了电子的________________。
3．说明
除了电子以外，人们陆续证实了中子、质子以及原子、分子的________________，对于这些粒子，德布罗意给出的ν＝eq \f(ε,h)和λ＝eq \f(h,p)关系同样正确。
4．电子、质子、原子等粒子和光一样，也具有_________性。
例4 (多选)1927年戴维森和革末完成了电子衍射实验，该实验是荣获诺贝尔奖的近代重大物理实验之一，如图所示是该实验装置的简化图，下列说法正确的是( )
A．亮条纹是电子到达概率大的地方
B．该实验说明物质波理论是正确的
C．该实验再次说明光子具有波动性
D．该实验说明实物粒子具有波动性
例5 利用金属晶格(大小约10－10 m)作为障碍物观察电子的衍射图样，方法是让电子束通过电场加速后，照射到金属晶格上，从而得到电子的衍射图样。已知电子质量为m，电荷量为e，初速度为0，加速电压为U，普朗克常量为h，则下列说法中正确的是( )
A．该实验说明了电子具有粒子性
B．实验中电子束的德布罗意波长为λ＝eq \f(h,\r(2meU))
C．加速电压U越大，电子的衍射现象越明显
D．若用相同动能的质子替代电子，衍射现象将更加明显
三、量子力学
1．量子力学的建立
在以玻恩、海森堡、薛定谔以及狄拉克和奥地利的泡利为代表的众多物理学家的共同努力下，描述_____________的理论被逐步完善并最终完整地建立起来，它被称为________________。
2．量子力学的应用
借助量子力学，人们深入认识了________(填“宏观”或“微观”)世界的组成、结构和属性。
(1)推动了核物理和粒子物理的发展。人们认识了原子、原子核、基本粒子等各个________(填“宏观”或“微观”)层次的物质结构，又促进了天文学和宇宙学的研究。
(2)推动了原子、分子物理和光学的发展
人们认识了原子的结构，以及原子、分子和电磁场相互作用的方式，发展了各式各样的对原子和电磁场进行精确操控和测量的技术。
(3)推动了固体物理的发展
人们了解了固体中电子运行的规律，并弄清了为什么固体有导体、绝缘体和半导体之分。
例6 (多选)下列关于量子力学的发展史及应用的说法中，正确的是( )
A．量子力学完全否定了经典力学
B．量子力学是在早期量子论的基础上建立的
C．量子力学使人们深入认识了微观世界的组成、结构和属性
D．晶体管、“芯片”等器件利用固体的微观结构对电路进行操控，是量子力学在固体物理中的应用