資源簡介

4.1普朗克黑體輻射理論 教案
【教材分析】
（一）教材分析
本節由黑體與黑體輻射、黑體輻射的實驗規律和能量子三部分內容組成。教材著重介紹了在研究不同溫度下黑體輻射強度與波長關系時，經典理論結果與實驗事實之間產生的矛盾。為了解決這個矛盾，普朗克提出了能量子的假說。教學中要注意引導學生感受科學家進行探究的科學方法與科學精神。
【教學目標】
（一）教學目標
物理觀念：知道黑體輻射、能量子的概念
科學思維：掌握黑體輻射的規律，提高分析問題、解決問題的能力。
科學探究：通過對黑體輻射的規律的探究，揭示實驗規律，學會與他人合作交流，培養探究意識，提高實驗能力。
科學態度與責任：學會解釋黑體輻射的規律，實事求是，理解能量子、光子，培養探索科學的興趣。
【教學重難點】
（一）教學重難點
重點
1.黑體輻射的實驗規律。
2.能量子的概念。
難點
1.黑體輻射的實驗規律的理解。
2.能量子的概念的理解。
【新課導入】
（一）新課導入
一個燒紅的鐵片從中間到兩邊的顏色會發生變化，這種變化是由于什么引起的？
物體由于具有溫度會向周圍輻射電磁波，溫度不同，不同頻率的電磁波輻射的強度不同，表現出不同的顏色。
【新課講解】
（一）黑體與黑體輻射
黑體與黑體輻射
物體表面能夠吸收和反射外界射來的電磁波。
如果某種物體能夠完全吸收入射的各種波長的電磁波而不發生反射，這種物體就是絕對黑體，簡稱黑體。
空腔壁上開一個很小的孔，射入小孔的電磁波在空腔內表面會發生多次反射和吸收，最終不能從空腔射出。這個帶小孔的空腔就可以近似為一個絕對黑體。
（一）黑體輻射的實驗規律
黑體輻射的實驗規律
問題：利用分光技術和熱電偶等設備，可以測出黑體輻射電磁波的強度按波長分布的情況，如圖所示為四種溫度下黑體輻射電磁波的強度與波長的關系，根據下圖說一說黑體輻射的規律有哪些
(1)隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都有增加。
(2)隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較短的方向移動。
思考：怎樣解釋黑體輻射的實驗規律呢
在新的理論誕生之前，人們很自然地要依據熱學和電磁學的知識來解釋。德國物理學家維恩和英國物理學家瑞利分別在1896年1900年提出了輻射強度按波長分布的理論公式。他們提出的公式都只能解釋一部分實驗現象。維恩公式在短波區與實驗非常接近，在長波區則與實驗偏離較大；瑞利公式在長波區與實驗基本一致，但在短波區與實驗嚴重不符。(如圖所示)。
普朗克的解釋：1900年10月，普朗克找到了一個數學公式，它與實驗吻合得非常完美。于是，普朗克嘗試從電磁學、力學、統計物理學等物理學的基本理論出發，把這個公式推導出來。
（一）能量子
能量子
閱讀教材第69頁“能量子”的相關內容，了解普朗克的觀點。
(1）組成黑體的振動著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數倍。可能是ε或2ε、3ε……普朗克把這個不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
(2)能量子的表達式為ε=hν，這里的ν是帶電微粒的振動頻率，也即帶電微粒吸收或輻射電磁波的頻率。h是一個常量，后人稱之為普朗克常量，其值為h=6.62607015×10-34J·s。
問題：由能量量子化假說可知，能量是一份一份的，而不是連續的。但我們平時見到的宏觀物體的溫度升高或降低，為什么是連續的，而不是一段一段的
宏觀物體是由大量微粒組成的，每一個粒子的能量是一份一份的，這符合能量量子化假說，而大量粒子則顯示出了能量的連續性。
思考：能量子假說的意義是什么
普朗克的能量子假說，提出了能量量子化的觀點，打破了“能量是連續變化的”的傳統觀念，使人們對微觀世界有了一個全新的認識。
【板書】
（一）板書
一、黑體輻射
1、黑體
2、黑體輻射的特點
3、黑體輻射的實驗規律
二、能量子
1、定義
2、能量量子化的意義
【課后反思】
（一）課后反思
本節的知識對學生來說相關的經驗較少，理解起來有很大的難度。比如黑體輻射實驗規律、為什么要研究黑體、量子化和連續性有什么差別等問題都是學生生活沒有的。另外黑體輻射實驗規律的圖像對學生淶水難度也很大，教師應該做好這一圖像的引導。本節課應該以教師生動講解為主，在講解過程中做好知識鋪墊，多設疑。

展開更多......

收起↑