高中物理 17_5 不確定性關(guān)系課件 新人教版選修3-5

5 不確定性關(guān)系,知道微觀粒子的動(dòng)量和位置不能同時(shí)被準(zhǔn)確確定 2. 知道波粒二象性和不確定關(guān)系是量子力學(xué)的理論基礎(chǔ) 3. 知道量子力學(xué)是解決微觀物理問題的重要手段 4. 知道微觀粒子與宏觀物體所遵循規(guī)律的差異，體會(huì)人類直接經(jīng)驗(yàn)的局限性首先根據(jù)微觀粒子具有波動(dòng)性，其坐標(biāo)和動(dòng)量不能同時(shí)確定，不能用經(jīng)典的方法來描述其粒子性的特點(diǎn)，引出光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)通過分析，得出海森伯不確定關(guān)系，然后通過比較電子與子彈速率相同時(shí)，測(cè)量位置所能達(dá)到的最小不確定度，說明對(duì)微觀粒子不能用經(jīng)典力學(xué)來描寫，又通過微觀粒子和宏觀物體的特性對(duì)比，再提出能量和時(shí)間的不確定關(guān)系，最后說明不確定關(guān)系的物理意義 本節(jié)內(nèi)容比較抽象，學(xué)生在理解上會(huì)比較困難，結(jié)合動(dòng)畫的形式讓學(xué)生觀察單縫衍射實(shí)驗(yàn)，并且通過微觀粒子和宏觀物體的特性對(duì)比，讓學(xué)生對(duì)微觀粒子和宏觀物體的特性有較為全面的把握和理解在公式的說明部分，更多的運(yùn)用公式說明解決實(shí)際問題，讓學(xué)生能從計(jì)算結(jié)果得出自己的見解，更好地消化本章內(nèi)容根據(jù)經(jīng)典物理學(xué)，如果我們已知一物體的初始位置和初始速度，就可以準(zhǔn)確地確定物體在任意時(shí)刻的位置和速度但是在微觀世界中，由于微觀粒子具有波動(dòng)性，其坐標(biāo)和動(dòng)量不能同時(shí)確定。

我們不能用經(jīng)典的方法來描述它的粒子性，本節(jié)課我們就一起來學(xué)習(xí)激光束,光屏,若光子是經(jīng)典粒子，在屏上的落點(diǎn)應(yīng)在縫的投影之內(nèi)由于衍射，落點(diǎn)會(huì)超出單縫投影的范圍，其它粒子也一樣，說明微觀粒子的運(yùn)動(dòng)已經(jīng)不遵守牛頓運(yùn)動(dòng)定律，不能同時(shí)用粒子的位置和動(dòng)量來描述粒子的運(yùn)動(dòng)了光的單縫衍射,,屏上各點(diǎn)的亮度實(shí)際上反映了粒子到達(dá)該點(diǎn)的概率1. 在擋板左側(cè)位置完全不確定,2. 在縫處位置不確定范圍是縫寬 a = x,,若減小縫寬：位置的不確定范圍減小，但中央亮紋變寬，所以 x 方向動(dòng)量的不確定量( px )變大,一、海森伯不確定關(guān)系,1927 年海森伯提出：粒子在某方向上的坐標(biāo)不確定量與該方向上的動(dòng)量不確定量的乘積必不小于普朗克常數(shù)海森伯不確定關(guān)系告訴我們：微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量不能同時(shí)確定粒子位置若是測(cè)得極為準(zhǔn)確，我們將無法知道它將要朝什么方向運(yùn)動(dòng)；若是動(dòng)量測(cè)得極為準(zhǔn)確，我們就不可能確切地測(cè)準(zhǔn)此時(shí)此刻粒子究竟處于什么位置不確定關(guān)系是物質(zhì)的波粒二象性引起的對(duì)于微觀粒子，我們不能用經(jīng)典物理學(xué)來描述海森伯不確定關(guān)系對(duì)于宏觀物體沒有施加有效的限制例1 若電子與質(zhì)量 m = 0.01 kg 的子彈，都以 200 m/s 的速度沿 x 方向運(yùn)動(dòng)，速率測(cè)量相對(duì)誤差在 0.01% 內(nèi)。

求在測(cè)量二者速率的同時(shí)測(cè)量位置所能達(dá)到的最小不確定度 x對(duì)電子,對(duì)子彈,微觀粒子和宏觀物體的特性對(duì)比,不確定性關(guān)系的物理意義和微觀本質(zhì),1. 物理意義,微觀粒子不可能同時(shí)具有確定的位置和動(dòng)量粒子位置的不確定量 x 越小，動(dòng)量的不確定量 px 就越大，反之亦然2. 微觀本質(zhì),是微觀粒子的波粒二象性及粒子空間分布遵從統(tǒng)計(jì)規(guī)律的必然結(jié)果不確定關(guān)系式表明 1. 微觀粒子的坐標(biāo)測(cè)得愈準(zhǔn)確 ( x 0 ) ，動(dòng)量就愈 不準(zhǔn)確 ( px ) ； 微觀粒子的動(dòng)量測(cè)得愈準(zhǔn)確 ( px 0 ) ，坐標(biāo)就愈不 準(zhǔn)確 ( x ) 但這里要注意，不確定關(guān)系 不是說微觀粒子的坐標(biāo)測(cè)不準(zhǔn)； 也不是說微觀粒子的動(dòng)量測(cè)不準(zhǔn)； 更不是說微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量都測(cè)不準(zhǔn)； 而是說微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量不能同時(shí)測(cè)準(zhǔn)2. 不確定關(guān)系提供了一個(gè)判據(jù) 當(dāng)不確定關(guān)系施加的限制可以忽略時(shí)，可以用經(jīng) 典理論來研究粒子的運(yùn)動(dòng) 當(dāng)不確定關(guān)系施加的限制不可以忽略時(shí)，只能用 量子力學(xué)理論來處理問題這是因?yàn)槲⒂^粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量本來就不同時(shí)具有 確定量 這本質(zhì)上是微觀粒子具有波粒二象性的必然反映 由上討論可知，不確定關(guān)系是自然界的一條客觀規(guī) 律，不是測(cè)量技術(shù)和主觀能力的問題。

為什么微觀粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量不能同時(shí)測(cè)準(zhǔn)？,海森伯的不確定性原理,1. 海森伯不確定關(guān)系,2. 不確定關(guān)系的物理意義,。