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2019-2020年高中物理 《揭開黑體輻射的疑云》教案 滬科版選修3-5 【教學(xué)目標(biāo)】 （一）知識(shí)與技能 1．了解什么是熱輻射、熱輻射的特性以及黑體與黑體輻射； 2．了解黑體輻射本領(lǐng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，了解經(jīng)典物理學(xué)推出的荒謬結(jié)果——“紫外災(zāi)難”； 3．了解能普朗克的量子化假設(shè)及其成就。 （二）過程與方法 通過老師的引導(dǎo)性講解和學(xué)生讀書學(xué)習(xí)達(dá)成教學(xué)目標(biāo)，同時(shí)培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。 （三）情感、態(tài)度與價(jià)值觀 通過學(xué)生對(duì)所涉及的物理學(xué)史以及科學(xué)家故事的學(xué)習(xí)，使學(xué)生體驗(yàn)科學(xué)發(fā)展的艱難歷程以及科學(xué)研究中創(chuàng)新思維的價(jià)值；同時(shí)體驗(yàn)普朗克量子化假設(shè)對(duì)人類認(rèn)識(shí)微觀世界和對(duì)現(xiàn)代物理學(xué)的革命性影響。 【教學(xué)重點(diǎn)】 動(dòng)量守恒定律的內(nèi)容理解及簡(jiǎn)單應(yīng)用。 【教學(xué)難點(diǎn)】 系統(tǒng)動(dòng)量守恒的條件理解． 【教學(xué)方法】 采用實(shí)驗(yàn)探究法、啟發(fā)式講授、討論交流 【教學(xué)過程】 引入新科 從19世紀(jì)末，大家認(rèn)為物理學(xué)的大廈已經(jīng)基本竣工。但物理學(xué)晴朗的天空中，卻有兩朵“小小的烏云”。在選修4，我們已經(jīng)了解到“第一朵烏云”引發(fā)了人類時(shí)空觀的革命，導(dǎo)致相對(duì)論的誕生；這第二朵烏云又是什么？科學(xué)家對(duì)它的研究又有什么突破？ 第二朵“烏云”——“紫外災(zāi)難” 1、熱輻射現(xiàn)象 固體或液體，在任何溫度下都在發(fā)射各種波長(zhǎng)的電磁波，這種現(xiàn)象稱為熱輻射。 ①所輻射電磁波的特征與溫度有關(guān)。 ②熱輻射的本質(zhì)：熱能轉(zhuǎn)化為電磁能的過程 任何物體任何溫度均存在熱輻射, 溫度 發(fā)射的能量 ③無(wú)論是高溫物體還是低溫物體，都有熱輻射，所輻射的能量及其按波長(zhǎng)的分布都隨溫度而變化。 2.、黑體輻射： 能全部吸收各種波長(zhǎng)的輻射能而不發(fā)生反射，折射和透射的物體稱為絕對(duì)黑體。簡(jiǎn)稱黑體。 3、黑體輻射實(shí)驗(yàn)規(guī)律：不同溫度下黑體輻射本領(lǐng)與波長(zhǎng)的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)中得到的不同溫度下黑體輻射本領(lǐng)與波長(zhǎng)的關(guān)系 說(shuō)明： 黑體是個(gè)理想的模型。 例：開孔的空腔，遠(yuǎn)處的窗口等可近似看作黑體。 對(duì)于黑體，在一定的溫度下的輻射規(guī)律是相同的。 輻射本領(lǐng)：即單位時(shí)間內(nèi)從黑體的單位面積上輻射的在波長(zhǎng)λ附近單位波長(zhǎng)范圍內(nèi)的能量。下面圖中縱坐標(biāo)即表示輻射本領(lǐng) 經(jīng)典物理學(xué)得到的規(guī)律與實(shí)驗(yàn)中得到的規(guī)律的對(duì)照 經(jīng)典物理學(xué)推出的公式只適用于長(zhǎng)波段和短波，而在紫外區(qū)按照經(jīng)典物理學(xué)，黑體的輻射本領(lǐng)將趨于無(wú)窮大，這與實(shí)驗(yàn)不符，而且近于荒謬——這就是經(jīng)典物理學(xué)的“紫外災(zāi)難”； 黑體輻射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果是物理學(xué)晴朗天空中一朵“令人不安的烏云”。 普朗克假設(shè)驅(qū)烏云 普朗克能量子假說(shuō) 1、普朗克設(shè)想，黑體的空腔是由大量振子組成的，這些振子可以發(fā)射和吸收輻射能。但是這些諧振子只能是某一最小能量hν的整數(shù)倍，即 E= nhν。（ n=1,2,3 … )，式中ν為振子的頻率，h是一個(gè)常量，后來(lái)稱為普朗克常量。 現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)測(cè)得 h=6.6310-34Js 2、普朗克指出：只有認(rèn)為振子輻射和吸收的能量是一份一份的，不連續(xù)的，理論計(jì)算的結(jié)果才能與實(shí)驗(yàn)事實(shí)相符。并稱這樣一份最小能量為能量子。 3、在微觀世界中，能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫做能量的量子化。 【案例分析】 教材P.14 案例：計(jì)算能量子的值 學(xué)生自讀 n n n 體會(huì)經(jīng)典物理學(xué)的適用范圍： 計(jì)算結(jié)果表明，能量子的值非常小，在宏觀世界一般觀測(cè)不到能量子的效應(yīng)，可以認(rèn)為能量是連續(xù)的，因此經(jīng)典物理學(xué)可以很好的解釋宏觀世界中的物理現(xiàn)象和規(guī)律。 但當(dāng)人們的視野深入到原子以下的微觀世界的時(shí)候，就必須考慮能量的量子化了。 【課后作業(yè)】 1、閱讀教材《信息瀏覽》 普朗克與量子論 2、課后練習(xí)： 《家庭作業(yè)與活動(dòng)》1、2、3