《高中物理 17.5 不確定性關(guān)系課件 新人教版選修3-5.ppt》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《高中物理 17.5 不確定性關(guān)系課件 新人教版選修3-5.ppt（17頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

5不確定性關(guān)系 知道微觀(guān)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(guān)物理問(wèn)題的重要手段4 知道微觀(guān)粒子與宏觀(guān)物體所遵循規(guī)律的差異 體會(huì)人類(lèi)直接經(jīng)驗(yàn)的局限性 首先根據(jù)微觀(guān)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(lái)描述其粒子性的特點(diǎn) 引出光的單縫衍射實(shí)驗(yàn) 通過(guò)分析 得出海森伯不確定關(guān)系 然后通過(guò)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(shuō)明對(duì)微觀(guān)粒子不能用經(jīng)典力學(xué)來(lái)描寫(xiě) 又通過(guò)微觀(guān)粒子和宏觀(guān)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(shuō)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(huà)的形式讓學(xué)生觀(guān)察單縫衍射實(shí)驗(yàn) 并且通過(guò)微觀(guān)粒子和宏觀(guān)物體的特性對(duì)比 讓學(xué)生對(duì)微觀(guān)粒子和宏觀(guān)物體的特性有較為全面的把握和理解 在公式的說(shuō)明部分 更多的運(yùn)用公式說(shuō)明解決實(shí)際問(wèn)題 讓學(xué)生能從計(jì)算結(jié)果得出自己的見(jiàn)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(guān)世界中 由于微觀(guān)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(lái)描述它的粒子性 本節(jié)課我們就一起來(lái)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(shuō)明微觀(guān)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(lái)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(guān)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(wú)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(guān)粒子 我們不能用經(jīng)典物理學(xué)來(lái)描述 海森伯不確定關(guān)系對(duì)于宏觀(guān)物體沒(méi)有施加有效的限制 例1若電子與質(zhì)量m 0 01kg的子彈 都以200m 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(guān)粒子和宏觀(guān)物體的特性對(duì)比 不確定性關(guān)系的物理意義和微觀(guān)本質(zhì) 1 物理意義 微觀(guān)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(guān)本質(zhì) 是微觀(guān)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(guān)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(guān)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(shuō)微觀(guān)粒子的坐標(biāo)測(cè)不準(zhǔn) 也不是說(shuō)微觀(guān)粒子的動(dòng)量測(cè)不準(zhǔn) 更不是說(shuō)微觀(guān)粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量都測(cè)不準(zhǔn) 而是說(shuō)微觀(guān)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(lái)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(lái)處理問(wèn)題 這是因?yàn)槲⒂^(guān)粒子的坐標(biāo)和動(dòng)量本來(lái)就不同時(shí)具有確定量 這本質(zhì)上是微觀(guān)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(guān)規(guī)律 不是測(cè)量技術(shù)和主觀(guān)能力的問(wèn)題 為什么微觀(guān)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