高中物理教學活動教案
物理教案都有哪些?物理命題一般是從新的觀察事實或實驗事實中提取出來的,或者是從已有的原理中推導出來的。下面是小編為大家帶來的高中物理教學活動教案7篇,希望大家能夠喜歡!
高中物理教學活動教案(篇1)
(一)知識與技能
1.掌握楞次定律的內容,能運用楞次定律判斷感應電流方向。
2.培養觀察實驗的能力以及對實驗現象分析、歸納、總結的能力。
3.能夠熟練應用楞次定律判斷感應電流的方向
4.掌握右手定則,并理解右手定則實際上為楞次定律的一種具體表現形式。
(二)過程與方法
1.通過實踐活動,觀察得到的實驗現象,再通過分析論證,歸納總結得出結論。
2.通過應用楞次定律判斷感應電流的方向,培養學生應用物理規律解決實際問題的能力。
(三)情感、態度與價值觀
在本節課的學習中,同學們直接參與物理規律的發現過程,體驗了一次自然規律發現過程中的樂趣和美的享受,并在頭腦中進一步強化“實踐是檢驗真理的唯一標準”這一辯證唯物主義觀點。
教學重點、難點
教學重點:1.楞次定律的獲得及理解。
2.應用楞次定律判斷感應電流的方向。
3.利用右手定則判斷導體切割磁感線時感應電流的方向。
教學難點:楞次定律的理解及實際應用。
教學方法
探究法,講練結合法
教學手段
靈敏電流表、外標有明確繞向的大線圈、條形磁鐵、導線。
教學過程
引入:鋁環在通電的線圈上方漂浮。
一、復習提問
產生感應電流的條件是什么? (學生回答)
穿過閉合回路的磁通量發生變化
二、實驗設想:探究感應電流的方向,我們可以探究感應電流的磁場和原磁場的關系。
1.實驗探究:(學生分組實驗)
(1)選舊干電池用試觸的方法查明電流方向與電流表指針偏轉方向的關系.
明確:對電流表而言,電流從哪個接線柱流入,指針向哪邊偏轉.
(2)閉合電路的磁通量發生變化的情況:
實線箭頭表示原磁場方向,虛線箭頭表示感應電流磁場方向.
分析:
(甲)圖:當把條形磁鐵N極插入線圈中時,穿過線圈的磁通量增加,由實驗可知,這時感應電流的磁場方向跟磁鐵的磁場方向相反.
(乙)圖:當把條形磁鐵N極拔出線圈中時,穿過線圈的磁通量減少,由實驗可知,這時感應電流的磁場方向跟磁鐵的磁場方向相同.
(丙)圖:當把條形磁鐵S極插入線圈中時,穿過線圈的磁通量增加,由實驗可知,這時感應電流的磁場方向跟磁鐵的磁場方向相反.
(丁)圖:當條形磁鐵S極拔出線圈中時,穿過線圈的磁通量減少,由實驗可知,這時感應電流的磁場方向跟磁鐵的磁場方向相同.
在兩種情況中,感應電流的磁場都阻礙了原磁通量的變化.
學生填寫下表:
圖號 動作 原磁場B0的方向 原磁通量的變化 感應電流的方向 感應電流磁場B’的方向 B0與B’方向的關系 甲 插入N極 乙 插入S極 丙 拔出N極 丁 拔出S極 2、實驗結論:凡是由磁通量的增加引起的感應電流,它所激發的磁場一定阻礙原來磁通量的增加;凡是由磁通量的減少引起的感應電流,它所激發的磁場一定阻礙原來磁通量的減少.(讓學生上講臺表述自己的結論,然后教師引導得出楞次定律)
楞次定律--感應電流具有這樣的方向,就是感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化.
高中物理教學活動教案(篇2)
一、分析教材
電磁感應這一章內容在選修3-2里面是最重要的一章,而第三節《楞次定律》更是重中之重,本節讓學生通過實驗探究總結出判斷感應電流方向的規律,體現了“過程與方法”這一具體課程目標,讓學生經歷科學探究過程,認識科學探究的意義,嘗試應用科學探究的方法研究物理問題,驗證物理規律。
二、分析學生
學生是教學的對象,是課堂的主體,一切教學活動都是為主體服務的。學生由于基礎不一,知識水平和認知水平不同,在接受“楞次定律“時肯定會出現“參差不齊”的現象。因而,為了讓盡可能多的學生理解“楞次定律”,教學就應該建立在學生的基礎上,教學進程就要根據學生的實際情況進行設計,用多樣話的手段來幫助學生突破障礙,提高課堂效率。
三、教學目標
?1.通過實驗探究得出感應電流與磁通量變化的關系,并會敘述楞次定律的內容。
?2.通過實驗過程的回放分析,體會楞次定律內容中“阻礙”二字的含義,感受“磁通量變化”的方式和途徑。
?3.通過實驗讓學生經歷科學探究過程,認識科學探究的意義,嘗試應用科學探究的方法研究物理問題,驗證物理規律。
四、教學重點
楞次定律探究實驗設計和實驗結果的總結。
五、教學難點:
1.從靜到動的一個飛躍
“楞次定律”所涉及的是變化的磁場與感應電流的磁場之間的相互關系,是一種“動態場”,并且“靜到動”是一個大的飛躍,所以學生理解起來要困難一些。
2.?內容、關系的復雜性
“楞次定律”涉及的物理量多,關系復雜。產生感應電流的原磁場與感應電流的磁場兩者都處于同一線圈中,且感應電流的磁場總要阻礙原磁場的變化,它們之間既相互依賴又相互排斥。如果不明確指出各物理量之間的關系,使學生有一個清晰的思路,勢必造成學生思路混亂,影響學生對該定律的理
六、教材課型實驗探究課
七、教學準備多媒體課件、電磁爐、楞次定律演示儀、試驗單
八、教學方法實驗教學
九、教學過程
1、復習引題
師:電現象和磁現象之間有緊密的聯系。奧斯特發現了電流的磁效應,即電流能在其周圍激發磁場。請同學判斷以下三種電流的磁場。(課件演示問題、提問學生)
生:判斷回答,用安培定則判斷
師:電能生磁,磁也能生電。法拉第發現了磁場可以使導線中何產生電流,這個現象叫電磁感應現象,產生的電流叫感應電流,我們先看演示實驗。
師(演示實驗):條形磁鐵穿過豎直方向的閉合線圈,靈敏電流計的指針左右來回擺動。
問:我們回顧一下產生感應電流的條件是什么?
生:當閉合線圈中磁通量發生變化時,閉合線圈中就有感應電流。
師:電流激發的磁場與原磁場之間有一個相互作用,我們通過幾個有趣實例來看看它們之間相互作用時有什么樣的現象。
?2.實驗演示
(1)電磁爐通電時,閉合的錫箔紙圈跳起。?
?提問:大家觀察到了錫紙跳起,是什么原因呢?
生:錫紙圈中有感應電流造成的
(2)楞次定律演示儀演示實驗過程:
?①先介紹裝置結構
?②演示實驗現象
提問:為什么磁鐵在穿過閉合回路時鋁環運動了,而穿過不閉合的鋁環時鋁環沒動?
生:閉合的鋁環中有感應電流,磁場對電流有力的作用。
問:從上面兩個實驗中,大家觀察到了奇特的相互作用,要想掌握利用這種相互作用為我們服務,我們必須要知道電磁感應中電流的方向。
感應電流的方向由那些因素決定?遵循什么規律?我們需要通過實驗來探究這個問題。
3、學習新知,開始探究過程
(1)教師主導,設計探究感應電流方向的方案
師:我們要解決感應電流的方向問題,我們要把上節課中的演示實驗再搬回來。
①?介紹實驗裝置,線圈的繞向,電流進入時靈敏檢流計指針的偏轉情況。
②方案中有四種相對運動情況。給學生每人發一張實驗數據采集表格,做實驗填表格。
(2).實驗過程,采集數據。
請一組2名同學上講臺輔助實驗,一個同學演示實驗,另一個同學完成小黑板上的感應電流和感應磁場的方向。
(3)師生共同分析,從個性中找出共性,總結規律
師:大家觀察比較四種情況下的到的實驗數據,我們能不能發現他們的共同特點?請同學回答。
高中物理教學活動教案(篇3)
【教學目標】
1、知識與技能:
(1)在學生已有幾何光學知識的基礎上引導學生回顧人類對光的本性的認識發展過程
(2)在復習機械波干涉的基礎上使學生了解產生光的干涉的條件和楊氏實驗的設計原理。
(3)使學生掌握在雙縫干涉實驗中產生亮條紋和暗條紋的原因及條件,并了解其有關計算,明確可以利用雙縫干涉的關系測定光波的波長。
(4)通過干涉實驗使學生對光的干涉現象加深認識。
2、過程與方法
在教學的主要設置了兩個探究的問題
(1)在機械波產生干涉現象的知識基礎上,學生通過自主學習掌握光的干涉條件,在雙縫干涉實驗中產生亮條紋和暗條紋的原因及條件。
(2)小組合作學習探究相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的間距與什么因素有關。
3、情感態度價值觀
培養學生合作的精神、團隊的意識和集體的觀念,培養學生循著科學家足跡自主探究科學知識的能力,從而真正實現使每個學生都得到發展的目標。
【教學重點】
(1)使學生知道雙縫干涉產生的條件,掌握干涉圖樣的特征。
(2)理解雙縫干涉實驗中產生亮條紋和暗條紋的條件
(3)理解相鄰的亮條紋(或暗條紋)的間距,并能應用這一規律解決實際問題
【教學難點】
(1)對雙縫干涉圖樣中亮條紋和暗條紋產生原因的正確理解
(2)理解影響雙縫干涉圖樣中相鄰亮條紋(或暗條紋)間距的因素
【教學方法】
類比、實驗、分組探究
【教學工具】
PPT課件、玩具激光光源、光柵(雙縫)
【教學過程】
課題引入:
問一:在日常生活中,我們見到許多光學的現象,這些自然現象是如何形成的?
圖片展示:如光的直線傳播、彩虹、“海市蜃樓”
引入:自然界中的光現象如此豐富多彩,人們不禁要問光的本質到底是什么?
新課教學:
一、兩大學說之爭:
在17世紀以牛頓為代表的一派認為:“光是一種物質微粒,在均勻的介質中以一定的速度傳播”
以惠更斯為代表的一派認為:“光是在空間傳播的某種波”
學生討論:你贊同誰的觀點?并說一說贊同的原因。
二、光的干涉:
(一)假設:光是一種波,則必然會觀察到波的特有現象。
學生回顧:機械波的特有現象——干涉
引導:只要能看到光的干涉現象,就能說明光具有波性
(二)實驗探究:
1、我們怎樣才能使兩列光相遇時發生干涉現象?
演示:兩個單獨的激光光源相遇
設問:為什么看不到干涉現象?產生干涉現象必須有什么條件?
學史介紹:實際上很難找到兩個能相互干涉的光源,一直到1801年英國物理學家托馬斯·楊在實驗室里成功的觀察到了光的干涉。
2、托馬斯·楊雙縫干涉實驗介紹:
介紹實驗裝置,在擋板上開兩條很窄的狹縫,當一束單色光投射到擋板時,兩條狹縫相當于兩個完全相同的光源——相干光源。
光的干涉條件:相干光源
3、演示實驗:雙縫干涉實驗
思考:光通過雙縫后墻上出現了什么現象?這又說明了什么?
師生小結:光具有波動性
引導學生參閱課本彩圖中的雙縫干涉圖樣
小組討論:光的干涉圖樣有什么特征?
得出實驗現象:中央亮條紋、明暗相間、間距相等的條紋
設問(現象解釋):你該如何解釋光屏上出現的亮條紋(暗條紋)?
光屏上何處出現亮條紋,何處出現暗條紋?即產生的條件是什么?
小組討論:形成共識,派代表闡述原因。
光屏上出現亮條紋(或暗條紋)的條件:
亮條紋: (n=0、1、2、3…)
暗條紋: (n=0、1、2、3…)
高中物理教學活動教案(篇4)
【教學目標】
(一)知識與技能
1.通過實驗觀察認識光的干涉現象,知道從光的干涉現象說明光是一種波。
2.掌握光的雙縫干涉現象是如何產生的,何處出現亮條紋,何處出現暗條紋。
(二)過程與方法
1.通過楊氏雙縫干涉實驗,體會把一個點光源發出的一束光分成兩束,得到相干光源的設計思想。
2.通過根據波動理論分析單色光雙縫干涉,培養學生比較推理,探究知識的能力。
(三)情感、態度與價值觀
通過對光的本性的初步認識,建立辯證唯物主義的世界觀。
【教學重點】雙縫干涉圖象的形成實驗及分析。
【教學難點】亮紋(或暗紋)位置的確定。
【教學方法】復習提問,實驗探究,計算機輔助教學
【教學用具】JGQ型氦氖激光器一臺,雙縫干涉儀,多媒體電腦及投影裝置,多媒體課件(相關靜態圖片及Flash動畫)
【教學過程】
(一)引入新課
復習機械波的干涉
[復習提問,誘導猜想]
[多媒體投影靜態圖片]
師:大家對這幅圖還有印象嗎?
生:有,波的干涉示意圖。
師:[投影問題]請大家回憶思考下面的問題:
圖中,S1、S2是兩個振動情況總是相同的波源,實線表示波峰,虛線表示波谷,a、b、c、d、e中哪些點振動加強?哪些點振動減弱?
學生回答結果不出所料,大部分同學能答出a、c兩點振動加強,d、e兩點振動減弱,而對于b點則出現了爭議。一種認為b點是振動加強點,另一種則認為b點是由加強到減弱的過渡狀態。
師:b點振動加強和減弱由什么來決定呢?只有弄清這一點才能解決兩派同學的爭端。
(有學生低語,“路程差”)
師:好!剛才這位同學說到了關鍵,那么就請你來分析一下b點與S1、S2兩點的路程差。
生:由圖可以看出OO′是S1、S2連線的中垂線,所以b到S1、S2的路程差為零。
師:那么b點應為振動——(學生一起回答):加強點。
(教師總結機械波干涉的規律,突出強調兩列波的振動情況總是完全相同。)
師:光的波動理論認為,光具有波動性。那么如果兩列振動情況總是相同的光疊加,也應該出現振動加強和振動減弱的區域,并且出現振動加強和振動減弱的區域互相間隔的現象。那么這種干涉是一個什么圖樣呢?大家猜猜。
生:應是明暗相間的圖樣。
師:猜想合理。那么有同學看到過這一現象嗎?
(學生一片沉默,表示沒有人看到過)
師:看來大家沒有見過。是什么原因呢?
[生1]可能是日常生活中找不到兩個振動情況總相同的光源。
[生2]可能是我們看見了但不知道是光的干涉現象。
師:兩位同學分析得非常好,也許是沒有干涉的條件,也許是相逢未必曾相識。大家看他們倆誰分析得對呢?
生:我覺得生1說的不成立,這樣的光源很多,像我們教室里的日光燈,我覺得它們完全相同。
師:好。我們可以現場來試試。
(先打開一盞日光燈,再打開另一盞對稱位置的日光燈)
師:請大家認真找一找,墻上、地上、天花板上,有沒有出現明暗相間的干涉現象?
(大家積極尋找,沒有發現,思維活躍,議論紛紛)
師:看來兩個看似相同的日光燈或白熾燈光源并不是“振動情況總相同的光源”。
[投影圖]
師:1801年,英國物理學家托馬斯·楊想出了一個巧妙的辦法,把一個點光源分成兩束,從而找到了“兩個振動情況總是相同的光源”,成功地觀察到了干涉條紋,為光的波動說提供了有力的證據,推動了人們對光的本性的認識。下面我們就來重做這一著名的雙縫干涉實驗。
(二)進行新課
1.楊氏干涉實驗
[動手實驗,觀察描述]
介紹楊氏實驗裝置(如圖)
師:用氦氖激光器演示雙縫干涉實驗。
用激光器發出的紅色光(平行光)垂直照射雙縫,將干涉圖樣投影到教室的墻上,引導學生注意觀察現象。
現象:可以看到,墻壁上出現明暗相間的干涉條紋。
師:(介紹)狹縫S1和S2相距很近,雙縫的作用是將同一束光波分成兩束“振動情況總是相同的光束”。這樣就得到了頻率相同的兩列光波,它們在屏上疊加,就會出現明暗相間的條紋”。
結論:楊氏實驗證明,光的確是一種波。
2.亮(暗)條紋的位置
[比較推理,探究分析]
師:通過實驗,我們現在知道,光具有波動性?,F在我們是不是可以根據機械波的干涉理論來認真探究一下實驗中的明暗條紋是如何形成的呢?
[投影圖]
圖中,P0點距S1、S2距離相等,路程差Δ=S1 P0-S2 P0=0應出現亮紋,(中央明紋)
[演示動畫]圖20—3中S1、S2發出的正弦波形在P點相遇疊加,P點振動加強(如圖)
EMBED MSPhotoEd.3
鑒于上述動畫的表述角度和效果,教師在此基礎上再播放動畫,如下圖所示振動情況示意圖,使學生進一步明確.不管波處于哪種初態,P0點的振動總是波峰與波峰相遇或波谷與波谷相遇,振幅A總為A1、A2之和,即P點總是振動加強點,應出現亮紋。
EMBED MSPhotoEd.3
師:那么其他點情況如何呢?
[投影圖]
EMBED MSPhotoEd.3
P1點應出現什么樣的條紋?
高中物理教學活動教案(篇5)
三維教學目標
1、知識與技能
(1)認識光的干涉現象及產生光干涉的條件;
(2)理解光的干涉條紋形成原理,認識干涉條紋的特征;
(3)如何用波動說來說明明暗相間的干涉條紋,怎么會出現時間上是穩定的,空間上存 在著。
2、過程與方法
(1)通過觀察實驗,培養學生對物理現象的觀察、表述、概括能力;
(2)通過觀察實驗培養學生觀察、表述物理現象,概括其規律特征的能力,學生親自做實驗培養學生動手的實踐能力。
3、情感、態度與價值觀
教學重點:波的干涉條件,相干光源;如何用波動說來說明明暗相間的干涉條紋,怎么會出現時間上是穩定的,空間上存在著。
教學難點:如何用波動說來說明明暗相間的干涉條紋,怎么會出現時間上是穩定的,空間上存在著;加強區和減弱區并且互相間隔,如何理解“加強”和“減弱”。
1、從紅光到紫光頻率是如何變化的?頻率由誰決定?
(1)從紅光到紫光的頻率關系為: υ紫 > ……… > υ紅
(2)頻率由光源決定與傳播介質無關。(由光源的發光方式決定)
2、在真空中,從紅光到紫光波長是如何變化的?
3、任一單色光從真空進入某一介質時,波 長、光速、頻率各如何變化?
(1)當光從真空進入介質或從一種介質進入另一種介質時,頻率不發生變化。即光的的顏色不發生改變。
(2)當光從真空進入介質后,傳播 速度將變小。當光從一種介質進入另一種介質后,又如何判斷傳播速度的變化?
(3)當光從一種介質進入另一種介質后,又如何判斷波長的變化?
例1:已知介質對某單色光的臨 界角為θ,則( )
該介質對此單色光的折射率等于1/sinθ B.此單色光在該介質中的傳播速度等于csinθ倍(c是真空中的光速)
C.此單色光在該介質中的波長是在真空中的波長的sinθ倍
D.此單色光在該介質中的頻率是在真空中頻率的1/sinθ倍
4、在同一介質中,從紅光到紫光波長、速度大小間的關系 如何?
(1)在同一種介質中,頻率小的傳播速度大。
(2)在同一種介質中,頻率小的波長大(這一點與真空中的規律一樣)。
5、產生穩定干涉現象的條件是什么?(
頻率相同、振動方向相同、相差保持恒定)
6、日常生活中為何不易看到光的干涉現象?(
對機械波來說容易滿足相干條件,對光 來講就困難的多,這與光源的發光機理有關,利用普通光源獲得相干光的方法是把一列光波設法分成兩部分進行疊加發生干涉)
楊氏雙縫干涉圖樣的特點有那些?
高中物理教學活動教案(篇6)
一、教學目標
1.認識光的干涉現象及產生光干涉的條件.
2.理解光的干涉條紋形成原理,認識干涉條紋的特征.
3.通過觀察實驗,培養學生對物理現象的觀察、表述、概括能力.
4.通過“揚氏雙縫干涉”實驗的學習,滲透科學家認識事物科學的物理思維方法.
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二、重點、難點分析
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1.波的干涉條件,相干光源.
2.如何用波動說來說明明暗相間的干涉條紋,怎么會出現時間上是穩定的,空間上存在著加強區和減弱區并且互相間隔,如何理解“加強”和“減弱”.
3.培養學生觀察、表述、分析能力.
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三、教具
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1.演示水波干涉現象:頻率可調的兩個波源,發波水槽,投影幻燈,屏幕.
2.演示光的干涉現象:直絲白熾燈泡;單縫;雙縫;紅、綠、藍、紫濾色片;光的干涉演示儀;激光干涉演示儀.
3.干涉圖樣示意掛圖,為分析干涉所做的幻燈片;或電腦及干涉現象示意的動畫軟件.
?
四、主要教學過程
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(一)引入
由機械波的干涉現象引入:首先演示“水波干涉現象”,并向學生提出問題.
(1)這是什么現象?
(2)是否任何兩列波在傳播空間相遇都會產生這樣的現象?
讓學生回答,讓學生描述穩定干涉現象的特征,指出干涉現象是兩列波在空間相遇疊加的一種情景;一切波都能發生干涉現象,干涉現象是波特有的現象.要得到穩定干涉現象需是相干波源.
(二)教學過程設計
1.光的干涉現象——揚氏干涉實驗.
(1)提出問題:光是否具有波動性?如果有則會有光的干涉現象,觀察光的干涉現象可以用屏幕,在屏幕上會得到什么現象呢?
演示 兩個通有同頻率交流電單絲燈泡(或蠟燭)作為兩個光源,移動屏與它們之間的距離,屏幕上看不到明暗相間的現象.
實驗結果表明:兩個獨立熱光源的光波相遇得不到干涉現象.說明光的復雜性.認識事物不是一帆風順的.實驗的不成功是光無波動性?還是實驗設計有錯誤,沒有滿足相干條件?
(2)揚氏實驗.
①介紹英國物理學家托馬斯·揚.如何認識光,如何獲得相干光源——展示揚氏實驗掛圖鼓勵學生在認識事物或遇到問題時,學習揚氏的科學態度,巧妙的思維方法.
②介紹實驗裝置——雙縫干涉儀.
說明雙縫很近0.1mm,強調雙縫S1、S2與單縫S的距離相等,所以兩單縫S1、S2處光的振動不僅頻率相同,而且總是同相.
③演示:
先用加濾色片后單色光紅光進行演示,然后改用激光源做雙縫干涉實驗,并使雙縫與屏幕的距離加大,這樣在屏幕上得到條紋間距離大,更為清晰的明暗相同的圖樣.
展示雙縫干涉圖樣,讓學生注意觀察圖樣,回答圖樣的特點:(1)明暗相間.(2)亮紋間等距,暗紋間等距.(3)兩縫S1、S2中垂線與屏幕相交位置是亮條紋——中央亮紋.
提出問題:為什么會出現這樣的圖樣?怎樣用波動理論進行解釋.
2.運用波動理論進行分析.
(1)演示兩列頻率相同、振動方向相同兩列波在一直線上疊加的情景.
用做好的幻燈片用投影幻燈進行演示;或用編制好的軟件在電腦上進行演示.
注意分析兩列波傳播經同一位置時此點的振動情況.
①仍在某一平衡位置附近往復振動,位移隨時間而改變.
②兩列波同相振幅變大,說明此點振動加強了;兩列波反相振幅減小,說明此點振動減弱了.
強調波形圖是各個質點在同一時刻位移的包絡線,演示波在傳播時,波峰波谷的移動情況.
(2)演示一列波由近及遠波峰、波谷示意圖,演示兩列頻率相同,同相波由近及遠波峰、波谷的示意圖.
高中物理教學活動教案(篇7)
教學目標
1、知識與技能:
(1)了解什么是熱輻射及熱輻射的特性,了解黑體與黑體輻射
(2)了解黑體輻射的實驗規律,了解黑體熱輻射的強度與波長的關系
(3)了解能量子的概念
2、過程與方法:
了解微觀世界中的量子化現象。比較宏觀物體和微觀粒子的能量變化特點。體會量子論的建立深化了人們對于物質世界的認識。
3、情感態度與價值觀:
領略自然界的奇妙與和諧,發展對科學的好奇心與求知欲,樂于探究自然界的奧秘,能體驗探索自然規律的艱辛與喜悅。
教學重點: 能量子的概念
教學難點: 黑體輻射的實驗規律
教學過程:
材料鑒賞:
19世紀末,牛頓定律在各個領域里都取得了很大的成功:在機械運動方面不用說,在分子物理方面,成功地解釋了溫度、壓強、氣體的內能。
在電磁學方面,建立了一個能推斷一切電磁現象的Maxwell方程。
另外還找到了力、電、光、聲----等都遵循的規律---能量轉化與守恒定律。
當時許多物理學家都沉醉于這些成績和勝利之中。他們認為物理學已經發展到頭了。
1900年,在英國皇家學會的新年慶祝會上,著名物理學家開爾文勛爵作了展望新世紀的發言:
“科學的大廈已經基本完成,后輩的物理學家只要做一些零碎的修補工作就行了”。
--開爾文--
也就是說:物理學已經沒有什么新東西了,后一輩只要把做過的實驗再做一做,在實驗數據的小數點后面在加幾位罷了!
但開爾文畢竟是一位重視現實和有眼力的科學家,就在上面提到的文章中他還講到:“但是,在物理學晴朗天空的遠處,還有兩朵令人不安的烏云,----”
這兩朵烏云是指什么呢?
一朵與黑體輻射有關,另一朵與邁克爾遜實驗有關。
后來的事實證明,正是這兩朵烏云發展成為一埸革命的風暴,烏云落地化為一埸春雨,澆灌著兩朵鮮花。
普朗克量子力學的誕生、相對論問世
然而, 事隔不到一年(1900年底),就從第一朵烏云中降生了量子論,緊接著(1905年)從第二朵烏云中降生了相對論。經典物理學的大廈被徹底動搖,物理學發展到了一個更為遼闊的領域。正可謂“山重水復疑無路, 柳暗花明又一村”。
一、熱輻射現象
1、熱輻射:固體或液體,在任何溫度下都在輻射各種波長的電磁波,這種由于物體中的分子、原子受到激發而發射電磁波的現象稱為熱輻射。所輻射電磁波的特征與溫度有關。
固體在溫度升高時顏色的變化
例如,鐵塊隨著溫度升高:
現象:
直覺:
低溫物體發出的是紅外光
熾熱物體發出的是可見光
高溫物體發出的是紫外光
注意:
熱輻射與溫度有關
激光 日光燈發光不是熱輻射
2、特點:
①輻射強度及波長的分布隨溫度變化;
② 隨著溫度升高,電磁波的短波成分增加。
3、熱平衡狀態:物體的溫度恒定時,物體所吸收的能量等于在同一時間內輻射的能量,這時得到的輻射稱為平衡熱輻射。
二、黑體與黑體輻射
思考與討論:
一座建設中的樓房還沒安裝窗子,盡管室內已經粉刷,如果從遠處看窗內,你會發現什么? 為什么?
幾點說明:
①黑體是個理想化的模型。
例:開孔的空腔,遠處的窗口等可近似看作黑體。
②對于黑體,在相同溫度下的輻射規律是相同的。
③一般物體的輻射與溫度、材料、表面狀況有關,但黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關。
三、黑體輻射的實驗規律
研究黑體輻射的規律是了解一般物體熱輻射性質的基礎
1、測量黑體輻射的實驗原理圖:
加熱空腔使其溫度升高,空腔就成了不同溫度下的黑體,從小孔向外的輻射就是黑體輻射。
三、黑體輻射的實驗規律
2、輻射強度:單位時間內從物體單位面積上所發射的各種波長的總輻射能,稱為輻射強度。
特點:隨溫度的升高①各種波長的輻射強度都在增加;
②絕對黑體的溫度升高時,輻射強度的最大值向短波方向移動。
三、黑體輻射的實驗規律
3、經典物理學所遇到的困難
解釋實驗曲線—— 一朵令人不安的烏云
1)維恩的半經驗公式:
短波符合;長波不符合
2)瑞利----金斯公式:
長波符合;短波荒.唐 ----紫外災難
四、能量子:超越牛頓的發現
1、普朗克能量子假說
2、輻射物體中包含大量振動著的帶電微
粒,它們的能量是某一最小能量的整數