高中人教版 (2019)5 粒子的波动性和量子力学的建立课堂教学ppt课件

这是一份高中人教版 (2019)5 粒子的波动性和量子力学的建立课堂教学ppt课件，共37页。PPT课件主要包含了课前•自主预习，实物粒子，物质波，电子束，波动性，黑体辐射，光电效应，氢原子光谱，矩阵力学，薛定谔方程等内容，欢迎下载使用。
　　　　　粒子的波动性1．德布罗意波：每一个________的粒子都与一个对应的波相联系，这种与__________相联系的波称为德布罗意波，也叫________．2．物质波的波长、频率关系式：物质波波长、频率的计算公式为λ＝______，ν＝_______．
一切宏观物体都伴随物质波吗？湖面上的水波是物质波吗？【答案】宏观物体的波动性不明显．湖面上的水波是机械波．
　　　　　(多选)以下说法正确的是(　　)A．宏观粒子也具有波动性B．抖动细绳一端，绳上的波就是物质波C．物质波也是一种概率波D．物质波就是光波【答案】AC【解析】任何物体都具有波动性，故A正确．对宏观物体而言，其波动性难以观测，我们所看到的绳波是机械波，不是物质波，故B错误．物质波与光波一样，也是一种概率波，即粒子在各点出现的概率遵循波动规律，但物质波不是光波，故C正确，D错误．
　　　　　物质波的实验验证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，也应该发生干涉或衍射现象．2．实验验证：1927年戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了________衍射实验，得到了_______的衍射图样，证实了电子的________．
3．说明  (2)宏观物体的质量比微观粒子的质量大得多，运动时的_______很大，对应的德布罗意波的波长_______，根本无法观察到它的波动性．
科学家通过什么方法证明实物粒子具有波动性？【答案】电子束在晶体上的衍射实验．
　　　　　(2023年菏泽阶段检测)科研人员利用冷冻电镜断层扫描技术首次拍摄到某种新型病毒的3D清晰影像，冷冻电镜是利用高速电子具有波动性原理，其分辨率比光学显微镜高1 000倍以上．下列说法正确的是(　　)A．电子的实物波是电磁波B．电子的德布罗意波长与其动量成正比C．冷冻电镜的分辨率与电子加速电压有关，加速电压越高，则分辨率越低D．若用相同动能的质子代替电子，理论上也能拍摄到这种病毒的3D清晰影像【答案】D
　　　　　量子力学的建立和量子力学的应用1．量子力学的建立(1)19、20世纪之交，人们在____________、______________、______________等许多类问题中，都发现了经典物理学无法解释的现象．(2)德国物理学家海森堡和玻恩等人对玻尔的氢原子理论进行了推广和改造，使之可以适用于更普遍的情况．他们建立的理论被称为____________．
(3)1926年，奥地利物理学家薛定谔提出了物质波满足的方程——______________，使玻尔理论的局限得以消除．由于这个理论的关键是物质波，因此被称为____________．(4)1926年，薛定谔和美国物理学家埃卡特很快又证明，波动力学和矩阵力学在数学上是等价的，它们是同一种理论的两种表达方式．随后数年，在以玻恩、海森堡、薛定谔以及英国的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，描述微观世界行为的理论被逐步完善并最终完整地建立起来，它被称为量子力学．
2．量子力学的应用(1)借助量子力学，人们深入认识了___________________________．(2)量子力学推动了_____________________的发展．(3)量子力学推动了________、____________和________的发展．如激光、核磁共振、原子钟，等等．(4)量子力学推动了____________的发展．
微观世界的组成、结构和属性　
－对粒子的波动性的理解
1．对物质波的理解(1)任何物体，小到电子、质子，大到行星、太阳都存在波动性，我们之所以观察不到宏观物体的波动性，是因为宏观物体对应的波长太小的缘故．
(2)粒子在空间各处出现的概率受统计规律支配，不要以宏观观点中的波来理解德布罗意波．(3)德布罗意假说是光子的波粒二象性的一种推广，使之包括了所有的物质粒子，即光子与实物粒子都具有粒子性，又都具有波动性，与光子对应的波是电磁波，与实物粒子对应的波是物质波．
2．计算物质波波长的方法(1)根据已知条件，写出宏观物体或微观粒子动量的表达式p＝mv．
对物质波的理解例1　下列关于德布罗意波的认识，正确的解释是(　　)A．任何一个物体都有一种波和它对应，这就是物质波B．X光的衍射证实了物质波的假设是正确的C．电子的衍射证实了物质波的假设是正确的D．宏观物体运动时，看不到它的衍射或干涉现象，所以宏观物体不具有波动性【答案】C
【解析】运动的物体才具有波动性，A错误；宏观物体由于动量太大，德布罗意波长太小，所以看不到它的干涉、衍射现象，但仍具有波动性，D错误；X光是波长极短的电磁波，是光子，它的衍射不能证实物质波的存在，B错误．
变式1　下列说法中正确的是(　　)A．物质波属于机械波B．物质波与机械波没有本质区别C．只有像电子、质子、中子这样的微观粒子才具有波动性D．德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波【答案】D
【解析】物质波是一切运动着的物体所具有的波，与机械波性质不同，A、B错误；宏观物体也具有波动性，只是干涉、衍射现象不明显，看不出来，C错误；德布罗意认为，任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，这种波叫物质波，D正确．
对物质波波长的计算例2　如果一个中子和一个质量为10 g的子弹都以103 m/s的速度运动，则它们的德布罗意波的波长分别是多长？(中子的质量为1.67×10－27 kg)解：中子的动量为p1＝m1v，子弹的动量为p2＝m2v，
将m1＝1.67×10－27 kg，v＝1×103 m/s，h＝6.63×10－34 J·s，m2＝1.0×10－2 kg代入上面两式可解得λ1＝4.0×10－10 m，λ2＝6.63×10－35 m．
变式2　1924年德布罗意提出假设：实物粒子也具有波动性，即每一个运动的粒子都与一个对应的波相联系．下列关于德布罗意波的波长的说法正确的是(　　)A．速度相同的电子与质子，质子的德布罗意波的波长较长B．动量相同的电子与质子，电子的德布罗意波的波长较长C．动能相同的电子与质子，电子的德布罗意波的波长较长D．加速度相同的电子与质子，质子的德布罗意波的波长较长【答案】C
　　　　　宏观物体波动性的三点提醒1．一切运动着的物体都具有波动性，宏观物体观察不到其波动性，但并不能否定其波动性．2．要注意大量光子、个别光子、宏观物体、微观粒子等相关概念的区别．3．在宏观世界中，波与粒子是对立的概念；在微观世界中，波动性与粒子性可以共存．
1．(多选)下列关于实物粒子的说法正确的是(　　)A．向前飞行的子弹不具有波动性B．射击运动员之所以很难射中靶子，是因为子弹具有波动性C．子弹既具有粒子性，又具有波动性D．子弹具有波动性，但波长很短表现不出来【答案】CD【解析】运动的实物粒子具有波粒二象性，对子弹来说，其德布罗意波长很短，很难表现出波动性，子弹的波动性对射击的准确性没有任何影响，故C、D正确，A、B错误．
2．如果一个电子和一个中子的德布罗意波长相等，则下列与此相关的物理量也相等的是(　　)A．速度　　　　B．动能C．动量D．总能量【答案】C
3．(2023年南京联考)量子理论是现代物理学两大支柱之一，量子理论的核心观念是“不连续”．关于量子理论，以下说法错误的是(　　)A．普朗克为解释黑体辐射，首先提出“能量子”的概念，他被称为“量子之父”B．爱因斯坦实际上是利用量子观念和能量守恒解释了光电效应C．康普顿效应证明光具有动量，也说明光是不连续的D．氢原子中，量子数N越大，核外电子的速率越大【答案】D
4．(多选)对于物质波，下列认识正确的是(　　)A．任何运动的物体(质点)都对应一种波，这种波叫物质波B．X射线的衍射实验证实了物质波假说是正确的C．电子的衍射实验证实了物质波假说是正确的D．宏观物体尽管可以看成物质波，但无法观察到其干涉、衍射等现象【答案】ACD
【解析】由德布罗意假说可判断A正确；X射线的衍射实验证实了X射线是波长很短的电磁波，故B错误；电子的衍射实验证实了电子具有波动性，故C正确；宏观物体对应的物质波的波长极短，实验室无法进行实验，D正确．
5．下列说法中正确的是(　　)A．质量大的物体，其德布罗意波长较短B．速度大的物体，其德布罗意波长较短C．动量大的物体，其德布罗意波长较短D．动能大的物体，其德布罗意波长较短【答案】C