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2019-2020年高中物理
17.1能量量子化(第1课时)教学案新人教版选修3-5课题17.1能量量子化第1课时计划上课日期教学目标1.了解什么是热辐射及热辐射的特性,了解黑体与黑体辐射2.了解黑体辐射的实验规律,了解黑体热辐射的强度与波长的关系3.了解能量子的概念教学重难点能量子的概念、黑体辐射的实验规律教学流程\内容\板书关键点拨加工润色
(一)引入新课教师介绍能量量子化发现的背景(多媒体投影,见课件)19世纪末页,牛顿定律在各个领域里都取得了很大的成功在机械运动方面不用说,在分子物理方面,成功地解释了温度、压强、气体的内能在电磁学方面,建立了一个能推断一切电磁现象的Maxwell方程另外还找到了力、电、光、声----等都遵循的规律---能量转化与守恒定律当时许多物理学家都沉醉于这些成绩和胜利之中他们认为物理学已经发展到头了1900年,在英国皇家学会的新年庆祝会上,著名物理学家开尔文作了展望新世纪的发言“科学的大厦已经基本完成,后辈的物理学家只要做一些零碎的修补工作就行了”也就是说物理学已经没有什么新东西了,后一辈只要把做过的实验再做一做,在实验数据的小数点后面在加几位罢了!但开尔文毕竟是一位重视现实和有眼力的科学家,就在上面提到的文章中他还讲到“但是,在物理学晴朗天空的远处,还有两朵令人不安的乌云,----”这两朵乌云是指什么呢?一朵与黑体辐射有关,另一朵与迈克尔逊实验有关然而,事隔不到一年(1900年底),就从第一朵乌云中降生了量子论,紧接着(1905年)从第二朵乌云中降生了相对论经典物理学的大厦被彻底动摇,物理学发展到了一个更为辽阔的领域正可谓“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”点出课题我们这节课就来体验物理学新纪元的到来――能量量子化的发现
(二)进行新课1.黑体与黑体辐射教师在了解什么是黑体与黑体辐射之前,请同学们先阅读教材,了解一下什么是热辐射学生阅读教材关于热辐射的描述教师通过课件展示,加深学生对热辐射的理解并通过课件展示,使学生进一步了解热辐射的特点,为黑体概念的提出准备知识
(1)热辐射现象固体或液体,在任何温度下都在发射各种波长的电磁波,这种由于物体中的分子、原子受到激发而发射电磁波的现象称为热辐射所辐射电磁波的特征与温度有关例如铁块温度↑从看不出发光到暗红到橙色到黄白色从能量转化的角度来认识,是热能转化为电磁能的过程
(2)黑体教师除了热辐射之外,物体表面还会吸收和反射外界射来的电磁波不同的物体吸收和反射电磁波的能力是不一样的概念能全部吸收各种波长的电磁波而不发生反射的物体,称为绝对黑体,简称黑体教师课件展示黑体模型不透明的材料制成带小孔的的空腔,可近似看作黑体如图所示研究黑体辐射的规律是了解一般物体热辐射性质的基础2.黑体辐射的实验规律教师引导学生阅读教材“黑体辐射的实验规律”,接合课件展示,讲解黑体辐射的实验规律如图所示黑体热辐射的强度与波长的关系随着温度的升高,一方面,各种波长的辐射强度都有增加,另一方面,辐射强度的极大值向波长较短的方向移动教师提出问题,设置疑问怎样解释黑体辐射的实验规律呢?在新的理论诞生之前,人们很自然地要依据热力学和电磁学规律来解释德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别提出了辐射强度按波长分布的理论公式结果导致理论与实验规律不符,甚至得出了非常荒谬的结论,当时被称为“紫外灾难”课件展示瑞利--金斯线见课件作业布置教学心得黑体模型0123456μm1700K1500Kλ1300K1100K实验结果。