资源简介

4.1普朗克黑体辐射理论 教案
【教材分析】
（一）教材分析
本节由黑体与黑体辐射、黑体辐射的实验规律和能量子三部分内容组成。教材着重介绍了在研究不同温度下黑体辐射强度与波长关系时，经典理论结果与实验事实之间产生的矛盾。为了解决这个矛盾，普朗克提出了能量子的假说。教学中要注意引导学生感受科学家进行探究的科学方法与科学精神。
【教学目标】
（一）教学目标
物理观念：知道黑体辐射、能量子的概念
科学思维：掌握黑体辐射的规律，提高分析问题、解决问题的能力。
科学探究：通过对黑体辐射的规律的探究，揭示实验规律，学会与他人合作交流，培养探究意识，提高实验能力。
科学态度与责任：学会解释黑体辐射的规律，实事求是，理解能量子、光子，培养探索科学的兴趣。
【教学重难点】
（一）教学重难点
重点
1.黑体辐射的实验规律。
2.能量子的概念。
难点
1.黑体辐射的实验规律的理解。
2.能量子的概念的理解。
【新课导入】
（一）新课导入
一个烧红的铁片从中间到两边的颜色会发生变化，这种变化是由于什么引起的？
物体由于具有温度会向周围辐射电磁波，温度不同，不同频率的电磁波辐射的强度不同，表现出不同的颜色。
【新课讲解】
（一）黑体与黑体辐射
黑体与黑体辐射
物体表面能够吸收和反射外界射来的电磁波。
如果某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体就是绝对黑体，简称黑体。
空腔壁上开一个很小的孔，射入小孔的电磁波在空腔内表面会发生多次反射和吸收，最终不能从空腔射出。这个带小孔的空腔就可以近似为一个绝对黑体。
（一）黑体辐射的实验规律
黑体辐射的实验规律
问题：利用分光技术和热电偶等设备，可以测出黑体辐射电磁波的强度按波长分布的情况，如图所示为四种温度下黑体辐射电磁波的强度与波长的关系，根据下图说一说黑体辐射的规律有哪些
(1)随着温度的升高，各种波长的辐射强度都有增加。
(2)随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动。
思考：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学和电磁学的知识来解释。德国物理学家维恩和英国物理学家瑞利分别在1896年1900年提出了辐射强度按波长分布的理论公式。他们提出的公式都只能解释一部分实验现象。维恩公式在短波区与实验非常接近，在长波区则与实验偏离较大；瑞利公式在长波区与实验基本一致，但在短波区与实验严重不符。(如图所示)。
普朗克的解释：1900年10月，普朗克找到了一个数学公式，它与实验吻合得非常完美。于是，普朗克尝试从电磁学、力学、统计物理学等物理学的基本理论出发，把这个公式推导出来。
（一）能量子
能量子
阅读教材第69页“能量子”的相关内容，了解普朗克的观点。
(1）组成黑体的振动着的带电微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整数倍。可能是ε或2ε、3ε……普朗克把这个不可再分的最小能量值ε叫作能量子。
(2)能量子的表达式为ε=hν，这里的ν是带电微粒的振动频率，也即带电微粒吸收或辐射电磁波的频率。h是一个常量，后人称之为普朗克常量，其值为h=6.62607015×10-34J·s。
问题：由能量量子化假说可知，能量是一份一份的，而不是连续的。但我们平时见到的宏观物体的温度升高或降低，为什么是连续的，而不是一段一段的
宏观物体是由大量微粒组成的，每一个粒子的能量是一份一份的，这符合能量量子化假说，而大量粒子则显示出了能量的连续性。
思考：能量子假说的意义是什么
普朗克的能量子假说，提出了能量量子化的观点，打破了“能量是连续变化的”的传统观念，使人们对微观世界有了一个全新的认识。
【板书】
（一）板书
一、黑体辐射
1、黑体
2、黑体辐射的特点
3、黑体辐射的实验规律
二、能量子
1、定义
2、能量量子化的意义
【课后反思】
（一）课后反思
本节的知识对学生来说相关的经验较少，理解起来有很大的难度。比如黑体辐射实验规律、为什么要研究黑体、量子化和连续性有什么差别等问题都是学生生活没有的。另外黑体辐射实验规律的图像对学生涞水难度也很大，教师应该做好这一图像的引导。本节课应该以教师生动讲解为主，在讲解过程中做好知识铺垫，多设疑。

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