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,-,*,-,4,概率波,5,不确定性关系,课前预习案,新知导学,课堂探究案,答疑解惑,当堂检测,首 页,-,*,-,-,*,-,4,概率波,5,不确定性关系,课前预习案,新知导学,课堂探究案,答疑解惑,当堂检测,首 页,首 页,-,*,-,4,概率波,5,不确定性关系,课前预习案,新知导学,课堂探究案,答疑解惑,当堂检测,首 页,课前预习案,新知导学,-,*,-,4,概率波,5,不确定性关系,课前预习案,新知导学,课堂探究案,答疑解惑,当堂检测,首 页,课堂探究案,答疑解惑,-,*,-,4,概率波,5,不确定性关系,课前预习案,新知导学,课堂探究案,答疑解惑,当堂检测,首 页,当堂检测,4,概率波,5,不确定性关系,读一读,思一思,辨一辨,议一议,一、,阅读教材第,40,页,“,经典的粒子和经典的波,”,部分,知道经典的粒子和经典的波的特征。,1,.,什么是经典粒子,?,它是如何运动的,?,答案,:,(1),经典粒子,:,粒子有一定的空间大小,具有一定的质量,有的还带有电荷。,(2),运动的基本特征,:,遵从牛顿运动定律,任意时刻有确定的位置和速度,在时空中有确定的轨道。,2,.,什么是经典的波,?,答案,:,经典的波在空间是弥散开来的,具有频率和波长,即具有时空的周期性。,读一读,思一思,辨一辨,议一议,二、,阅读教材第,40,、,41,页,“,概率波,”,部分,知道概率波,理解概率波的统计规律。,1,.,光波是一种概率波吗,?,为什么,?,答案,:,光的波动性不是光子之间的相互作用的结果,光子本身的波动性是它固有的性质。光子在空间出现的概率可以通过波动的规律来确定,所以,从光子的概念上看,光波是一种概率波。,2,.,物质波也是概率波吗,?,答案,:,对于电子和其他微观粒子,单个粒子的位置是不确定的,但是在某点附近出现的概率的大小可以由波动的规律确定。对于大量粒子,这种概率分布导致确定的宏观结果,所以物质波也是概率波。,读一读,思一思,辨一辨,议一议,三、,阅读教材第,42,、,43,页,“,不确定性关系,”,部分,知道三种不确定性关系。,1,.,什么是不确定性关系,?,答案,:,在经典物理学中,一个质点的位置和动量是可以同时测定的,在微观物理学中,要同时测出微观粒子的位置和动量是不太可能的,我们把这种关系叫不确定性关系。,2,.,写出不确定性关系的表达式,并说明式中各量的意义。,答案,:,表达式,:,x,p,其中用,x,表示粒子位置的不确定量,用,p,表示在,x,方向上动量的不确定量,h,是普朗克常量。,读一读,思一思,辨一辨,议一议,1,.,思考辨析。,(1),微观粒子不受外力作用时光子就会匀速运动。,(,),解析,:,光子不同于宏观力学的粒子,不能用宏观粒子的牛顿力学规律分析光子的运动。,答案,:,(2),不确定关系不仅适用于电子和光子等微观粒子,也适用于宏观粒子。,(,),解析,:,不确定性关系也适用于宏观粒子,不过这些不确定量微乎其微。,答案,:,读一读,思一思,辨一辨,议一议,2,.,探究讨论。,(1),为什么不能用,“,轨迹,”,来描述粒子的运动,?,答案,:,由不确定性关系可知,微观粒子的位置和动量不能同时被确定,也就决定了不能用,“,轨迹,”,来描述粒子的运动。,(2),为什么要有物理模型与物理现象,?,答案,:,在经典物理学中,对于宏观对象,我们分别建立粒子模型和波动模型,;,在微观世界里,也需要建立物理模型,像粒子的波粒二象性模型。,探究一,探究二,对概率波的进一步理解,问题导引,在双缝干涉和单缝衍射的暗条纹处一定没有光子到达吗,?,要点提示,:,在双缝干涉和单缝衍射的暗条纹处也有光子到达,只是光子数量,“,特别少,”,。,探究一,探究二,名师精讲,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,但不能确定落在什么位置,即粒子到达什么位置是随机的,是预先不确定的。,2,.,大量粒子运动的必然性,:,由波动规律,我们可以准确地知道大量粒子运动的统计规律,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和实物粒子,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的支配,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。,探究一,探究二,4,.,物质波也是概率波,对于电子、实物粒子等其他微观粒子,同样具有波粒二象性,所以与它们相联系的物质波也是概率波。,也就是说,单个粒子位置是不确定的,具有偶然性,;,大量粒子运动具有必然性,遵循统计规律。,概率波将波动性和粒子性统一在了一起。,探究一,探究二,典例剖析,【例题,1,】,(,多选,),在单缝衍射实验中,中央亮纹的光的强度占从单缝射入的整个光的强度的,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,:,根据光是概率波的理论,一个光子通过单缝落在何处,是不确定的,但落在中央明条纹区域的概率最大,也有可能落在其他亮条纹和暗条纹处,但落在暗条纹处的概率极小。,答案,:,CD,探究一,探究二,归纳总结,(1),在双缝干涉和单缝衍射的暗条纹处也有光子到达,只是光子数量,“,特别少,”,很难呈现出亮度。,(2),要理解统计规律,对统计规律的认识是理解概率波的前提。,探究一,探究二,变式训练,1,(,多选,),用极微弱的可见光做双缝干涉实验,随着时间的增加,在屏上先后出现如图,(a),、,(b),、,(c),所示的图像,则,(,),A.,图像,(a),表明光具有粒子性,B.,图像,(c),表明光具有波动性,C.,用紫外光观察不到类似的图像,D.,实验表明光是一种概率波,探究一,探究二,解析,:,图像,(a),曝光时间短,通过的光子数很少,呈现粒子性,A,正确。图像,(c),曝光时间长,通过了大量光子,呈现波动性,B,正确。该实验表明光是一种概率波,D,正确。紫外线本质和可见光本质相同,也可以发生上述现象,C,错误。,答案,:,ABD,探究一,探究二,对不确定性关系的理解,问题导引,对微观粒子的分析能不能用,“,轨迹,”,来描述呢,?,要点提示,:,微观粒子的运动遵循不确定关系,也就是说,要准确确定粒子的位置,动量,(,或速度,),的不确定量就更大,;,反之,要准确确定粒子的动量,(,或速度,),位置的不确定量就更大,也就是说不可能同时准确地知道粒子的位置和动量。因而不可能用,“,轨迹,”,来描述粒子的运动。,探究一,探究二,名师精讲,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另一侧的任何位置,也就是说,粒子在挡板另一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,有些粒子跑到投影位置以外。这些粒子具有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随机的,所以粒子在垂直入射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。,探究一,探究二,探究一,探究二,典例剖析,【例题,2,】,导学号,已知,=,5,.,310,-,35,Js,。试求下列情况中速度测定的不确定量,:,(1),一个球的质量,m=,1,.,0 kg,测定其位置的不确定量为,10,-,6,m;,(2),电子的质量,m,e,=,9,.,010,-,31,kg,测定其位置的不确定量为,10,-,10,m(,即在原子的数量级,),。,解析,:,(1),m=,1,.,0 kg,x,1,=,10,-,6,m,(2),m,e,=,9,.,110,-,31,kg,x,2,=,10,-,10,m,同理得,v,2,5,.,810,5,m/s,。,答案,:,(1)5,.,310,-,29,m/s,(2)5,.,810,5,m/s,探究一,探究二,归纳总结对不确定性关系的理解,不确定性关系不是说微观粒子的坐标测不准,也不是说微观粒子的动量测不准,更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准,而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准。,探究一,探究二,变式训练,2,质量为,m=,6,.,6410,-,27,kg,的,粒子通过宽度为,a=,0,.,1 mm,的狭缝后,其速度的不确定量约为多少,?,若其速度,v=,310,7,m/s,它能否看成经典粒子,?,1,2,3,4,1,.,(,对概率波的理解,),在做双缝干涉实验时,发现,100,个光子中有,96,个通过双缝后打到了观察屏上的,b,处,则,b,处可能是,(,),A.,亮纹,B.,暗纹,C.,既有可能是亮纹也有可能是暗纹,D.,以上各种情况均有可能,解析,:,按波的概率分布的特点去判断,由于大部分光子都落在,b,点,故,b,处一定是亮纹,选项,A,正确。,答案,:,A,1,2,3,4,2,.,(,对概率波的理解,)(,多选,),下列说法中正确的是,(,),A.,光是一种电磁波,B.,光是一种概率波,C.,光子相当于高速运动的质点,D.,光的直线传播只是宏观近似规律,解析,:,光是一种电磁波,是电磁波谱中频率,(,或波长,),很窄的一部分,A,正确,;,光又是概率波,单个光子的运动纯属偶然,而大量光子的运动受波动规律支配,B,正确,;,光子是能量粒子,不能看成高速运动的质点,C,错误,;,因光波长很短,比一般物体的尺寸小得多,所以光的衍射非常弱,可看成直线传播,它只是一种近似规律,D,正确。,答案,:,ABD,1,2,3,4,3,.,(,对不确定性关系的理解,)(,多选,),下列说法正确的是,(,),A.,宏观物体的动量和位置可准确测定,B.,微观粒子的动量和位置可准确测定,C.,微观粒子的动量和位置不可同时准确测定,D.,宏观物体的动量和位置不可同时准确测定,解析,:,由不确定性关系知,宏观物体的不确定量较小,一般认为其动量和位置确定。,答案,:,AC,1,2,3,4,4,.,(,对物理模型物理现象的理解,)(,多选,),下列对物理模型和物理现象的关系理解正确的是,(,),A.,物理模型应与日常经验相吻合,并能解释物理现象,B.,物理模型可以与日常经验相悖,但应与实验结果一致,C.,物理模型不能十分古怪,让人难以理解,D.,只要物理模型与实验结果一致,它在一定范围内就能正确代表研究的对象,解析,:,建立物理模型的目的就是能解释物理现象,与实验结果符合,而不是符合人的日常经验,选项,B,、,D,正确。,答案,:,BD,
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