PAGE第4節(jié)概率波第5節(jié)不確定性關(guān)系1．經(jīng)典的粒子和經(jīng)典的波(1)經(jīng)典粒子：粒子有一定的__________，有一定的______，有的還具有電荷．運(yùn)動的基本特征是：在任意時(shí)刻有確定的______和______，在時(shí)空中有確定的______．(2)經(jīng)典波：經(jīng)典波在空間中是彌散開來的，基本特征是具有______和______，即具有時(shí)空的周期性．(3)在經(jīng)典物理學(xué)中，波和粒子是兩種不同的研究對象，具有__________的表現(xiàn)．2.概率波(1)光波是一種__________，光子的行為服從________規(guī)律．(2)大量光子產(chǎn)生的效果顯示出________，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果顯示出________．(3)概率波的實(shí)質(zhì)是指粒子在空間的分布規(guī)律是受________規(guī)律支配的．(4)對于電子和其他微粒，由于同樣具有波粒二象性，所以它們的物質(zhì)波也是________．3．不確定性關(guān)系(1)在經(jīng)典力學(xué)中，一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位置和動量是可以同時(shí)測定的，在量子力學(xué)中，要同時(shí)測出微觀粒子的位置和動量是不太可能的，我們把這種關(guān)系叫__________關(guān)系．(2)用Δx表示粒子位置的不確定量，用Δp表示粒子在x方向上的動量的不確定量，那么可表示為ΔxΔp≥__________，這就是著名的不確定性關(guān)系．(3)由不確定性關(guān)系可知，微觀粒子的位置和動量不能同時(shí)被確定，也就決定了不能用______________觀點(diǎn)來描述粒子的運(yùn)動．4．物理模型與物理現(xiàn)象在經(jīng)典物理學(xué)中，對于不同的宏觀對象，我們分別建立了______模型和______模型；在微觀世界里，也需要建立物理模型，像粒子的____________模型．【概念規(guī)律練】知識點(diǎn)一概率波1．在光的單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，在光屏上放上照相底片，并設(shè)法控制光的強(qiáng)度，盡可能使光子一個(gè)一個(gè)地通過狹縫，假設(shè)光子出現(xiàn)在中央亮紋的概率為90%，下列說法正確的是()A．第一個(gè)光子一定出現(xiàn)在中央亮紋上B．第一個(gè)光子可能不出現(xiàn)在中央亮紋上C．如果前9個(gè)光子均出現(xiàn)在中央亮紋上，則第10個(gè)光子還有可能出現(xiàn)在中央亮紋上D．如果前9個(gè)光子均出現(xiàn)在中央亮紋上，則第10個(gè)光子一定不能出現(xiàn)在中央亮紋上2．為了驗(yàn)證光的波粒二象性，在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中將光屏換成照相底片，并設(shè)法減弱光的強(qiáng)度，下列說法正確的是()A．使光子一個(gè)一個(gè)地通過雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的狹縫，如果時(shí)間足夠長，底片上將出現(xiàn)雙縫干涉圖樣B．使光子一個(gè)一個(gè)地通過雙縫干涉實(shí)驗(yàn)裝置的狹縫，如果時(shí)間足夠長，底片上將出現(xiàn)不太清晰的雙縫干涉圖樣C．大量光子的運(yùn)動規(guī)律顯示出光的粒子性D．個(gè)別光子的運(yùn)動顯示出光的粒子性知識點(diǎn)二不確定性關(guān)系3．由不確定性關(guān)系可以得出的結(jié)論是()A．如果動量的不確定范圍越小，則與它對應(yīng)坐標(biāo)的不確定范圍就越大B．如果位置坐標(biāo)的不確定范圍越小，則動量的不確定范圍就越大C．動量和位置坐標(biāo)的不確定范圍之間的關(guān)系不是反比例函數(shù)D．動量和位置坐標(biāo)的不確定范圍之間有唯一確定的關(guān)系4．光通過單縫所發(fā)生的現(xiàn)象，用位置和動量的不確定性關(guān)系的觀點(diǎn)加以解釋，正確的是()A．單縫寬的時(shí)候光是沿直線傳播，這是因?yàn)閱慰p寬，位置不確定量Δx大，動量不確定量Δp小，可以忽略B．當(dāng)能發(fā)生衍射現(xiàn)象時(shí)，動量不確定量Δp就不能忽略C．單縫越窄，中央亮紋越寬，是因?yàn)槲恢貌淮_定量小，動量不確定量大的緣故D．以上解釋都是不對的【方法技巧練】不確定性關(guān)系的應(yīng)用方法5．一顆質(zhì)量為10g的子彈，具有200m/s的速率，若其動量的不確定范圍為動量的0.01%(這在宏觀范圍是十分精確的了)，則該子彈位置的不確定范圍為多大？6．電子的質(zhì)量me＝9.0×10－31kg，測定其速度的不確定量為2×10－6m/s，求其位置的不確定量(eq\f(h,4π)＝5.3×10－35J·s)．1．在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的明暗條紋說明了()A．光具有波動性 B．光具有粒子性C．光波是一種概率波 D．以上全都錯(cuò)誤2．下列說法正確的是()A．概率波就是機(jī)械波B．物質(zhì)波是一種概率波C．概率波和機(jī)械波的本質(zhì)是一樣的，都能發(fā)生干涉和衍射現(xiàn)象D．在光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若有一個(gè)光子，則能確定這個(gè)光子落在哪個(gè)點(diǎn)上3．在單縫衍射實(shí)驗(yàn)中，中央亮紋的光強(qiáng)占整個(gè)從單縫射入的光強(qiáng)的95%以上，假設(shè)現(xiàn)在只有一個(gè)光子通過單縫，那么該光子()A．一定落在中央亮紋處B．一定落在亮紋處C．可能落在暗紋處D．落在中央亮紋處的可能性最大4．從光的波粒二象性出發(fā)，下列說法正確的是()A．光是高速運(yùn)動的微觀粒子，每個(gè)光子都具有波粒二象性B．光的頻率越高，光子的能量越大C．在光的干涉中，暗條紋處是光子不會到達(dá)的地方D．在光的干涉中，亮條紋處是光子到達(dá)概率最大的地方5．有關(guān)經(jīng)典物理中的粒子，下列說法正確的是()A．有一定的大小，但沒有一定的質(zhì)量B．有一定的質(zhì)量，但沒有一定的大小C．既有一定的大小，又有一定的質(zhì)量D．有的粒子還有一定量的電荷6．關(guān)于光的性質(zhì)，下列敘述中正確的是()A．在其他條件相同的情況下，光的頻率越高，衍射現(xiàn)象越容易看到B．頻率越高光的粒子性越顯著，頻率越低光的波動性越顯著C．大量光子產(chǎn)生的效果往往顯示出波動性，個(gè)別光子產(chǎn)生的效果往往顯示出粒子性D．如果讓光子一個(gè)一個(gè)地通過狹縫時(shí)，它們將嚴(yán)格按照相同的軌道和方向做極有規(guī)則的勻速直線運(yùn)動7．物理學(xué)家做了一個(gè)有趣的實(shí)驗(yàn)：在雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，在光屏處放上照相底片，若減弱光波的強(qiáng)度，使光子只能一個(gè)一個(gè)地通過狹縫，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，如果曝光時(shí)間不太長，底片上只出現(xiàn)一些不規(guī)則的點(diǎn)子；如果曝光時(shí)間足夠長，底片上就出現(xiàn)了規(guī)則的干涉條紋，對這個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果下列認(rèn)識正確的是()A．曝光時(shí)間不長時(shí)，光子的能量太小，底片上的條紋看不清楚，故出現(xiàn)不規(guī)則的點(diǎn)子B．單個(gè)光子的運(yùn)動沒有確定的軌道C．干涉條紋中明亮的部分是光子到達(dá)機(jī)會較多的地方D．只有大量光子的行為才能表現(xiàn)出波動性8．關(guān)于不確定性關(guān)系ΔxΔp≥eq\f(h,4π)有以下幾種理解，正確的是()A．微觀粒子的動量不可確定B．微觀粒子的位置不可確定C．微觀粒子的動量和位置不可同時(shí)確定D．不確定性關(guān)系不僅適用于電子和光子等微觀粒子，也適于宏觀物體題號12345678答案9.設(shè)子彈的質(zhì)量為0.01kg，槍口直徑為0.5cm，試求子彈射出槍口時(shí)橫向速度的不確定量．10．已知eq\f(h,4π)＝5.3×10－35J·s，試求下列情況中速度測定的不確定量，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果，討論在宏觀和微觀世界中進(jìn)行測量的不同情況．(1)一個(gè)球的質(zhì)量m＝1.0kg，測定其位置的不確定量為10－6m.(2)電子的質(zhì)量me＝9.1×10－31kg，測定其位置的不確定量為10－10m．(即為原子的數(shù)量級)第4節(jié)概率波第5節(jié)不確定性關(guān)系課前預(yù)習(xí)練1．(1)空間大小質(zhì)量位置速度軌道(2)頻率波長(3)非常不同2．(1)概率波統(tǒng)計(jì)(2)波動性粒子性(3)波動(4)概率波3．(1)不確定性(2)eq\f(h,4π)(3)軌道4．粒子波動波粒二象性課堂探究練1．BC[對每個(gè)光子而言，出現(xiàn)在中央亮紋的概率均為90%，所以第一個(gè)光子有可能出現(xiàn)在中央亮紋上，也有可能不出現(xiàn)在中央亮紋上．如果前9個(gè)光子均出現(xiàn)在中央亮紋上，第10個(gè)光子出現(xiàn)在中央亮紋的概率為90%，所以第10個(gè)光子可能會出現(xiàn)在中央亮紋上，因此B、C正確，A、D錯(cuò)．正確選項(xiàng)是B、C.]點(diǎn)評(1)個(gè)別光子的落點(diǎn)是不確定的，只能說明它落點(diǎn)的概率大小，只有大量光子的行為才服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律．亮紋、暗紋是大量光子服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律的結(jié)果．(2)在電子衍射、光的干涉、衍射圖樣中、亮紋(環(huán))位置是電子或光子到達(dá)的概率大的地方，暗紋(環(huán))位置是電子或光子到達(dá)的概率小的地方，但概率的大小受波動規(guī)律支配．2．AD[單個(gè)光子運(yùn)動具有不確定性，但落點(diǎn)的概率分布遵循一定規(guī)律，顯示出光的波動性，A正確，B、C錯(cuò)誤；由光的波粒二象性知D正確．]3．ABC4.ABC5．Δx≥2.6×10－31m解析子彈的動量為p＝mv＝0.01×200kg·m/s＝2.0kg·m/s動量的不確定范圍Δp＝0.01%×p＝0.01%×2.0kg·m/s＝2.0×10－4kg·m/s由不確定性關(guān)系式ΔxΔp≥eq\f(h,4π)，得子彈位置的不確定范圍Δx≥eq\f(h,4πΔp)＝eq\f(6.63×10－34,4×3.14×2.0×10－4)m＝2.6×10－31m.方法總結(jié)我們知道，原子核的數(shù)量級為10－15m，所以，子彈位置的不確定范圍是微不足道的．可見子彈的動量和位置都能精確地確定，不確定性關(guān)系對宏觀物體來說沒有實(shí)際意義．6．29.4m解析由不確定性關(guān)系ΔxΔp≥eq\f(h,4π)①由動量定義得Δp＝meΔv②由①②得Δx≥eq\f(h,4πmeΔv)＝eq\f(5.3×10－35,9.0×10－31×2×10－6)m＝29.4m.方法總結(jié)由結(jié)果可知，速度測定得越精確，位置的測定越不精確．課后鞏固練1．AC[雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的明條紋和暗條紋，又說明了光子落點(diǎn)具有一定的概率，即符合概率波的規(guī)律，說明光具有波動性．]2．B[概率波與機(jī)械波是兩個(gè)概念，本質(zhì)不同；物質(zhì)波是一種概率波，符合概率波的特點(diǎn)；光的雙縫干涉實(shí)驗(yàn)中，若有一個(gè)光子，這個(gè)光子的落點(diǎn)是不確定的，但有概率較大的落點(diǎn)位置．]3．CD[根據(jù)光的概率波的概念，對于一個(gè)光子通過單縫落在何處是不可確定的，但是落在中央亮紋處的概率最大，可達(dá)到95%以上．當(dāng)然也可能落在其他亮紋處，還可能落在暗紋處，不過，落在暗紋處的概率很小，故選項(xiàng)C、D正確．]4．BD[光不是實(shí)物粒子，光具有波粒二象性，個(gè)別光子表現(xiàn)出粒子性，A錯(cuò)．光的頻率越高，光子的能量越大，B正確．在干涉條紋中亮紋是光子到達(dá)概率大的地方，暗紋是光子到達(dá)概率小的地方，C錯(cuò)，D正確．]5．CD6．BC[光具有波粒二象性，頻率越高，粒子性越顯著；少量光子表現(xiàn)出粒子性，頻率越低，光子越多，波動性越顯著，所以A錯(cuò)誤，B、C正確；光子屬于概率波，運(yùn)動時(shí)沒有固定的軌道和落點(diǎn)，D錯(cuò)誤．]7．BCD[曝光時(shí)間不長時(shí)，個(gè)別光子表現(xiàn)出粒子性，使底片上出現(xiàn)了不規(guī)則的點(diǎn)子，而曝光時(shí)間足夠長時(shí)，大量光子的行為表現(xiàn)出波動性，底片上出現(xiàn)了規(guī)則的干涉條紋，綜上所述B、C、D項(xiàng)正確．]8．CD[不確定性關(guān)系ΔxΔp≥eq\f(h,4π)表示確定位置、動量的精度互相制約，此長彼消，當(dāng)粒子位置不確定性變小時(shí)，粒子動量的不確定性變大；粒子位置不確定性變大時(shí)，粒子動量的不確定性變小．故不能同時(shí)準(zhǔn)確確定粒子的動量和坐標(biāo)．不確定性關(guān)系也適用于其他宏觀粒子，不過這些不確定量微乎其微．]9．1.06×10－30m/s解析槍口直徑可以當(dāng)作子彈射出槍口位置的不確定量Δx，由于Δpx＝mΔvx，由不確定性關(guān)系式得子彈射出槍口時(shí)橫向速度的不確定量Δvx≥eq\f(\f(h,4π),mΔx)＝eq\f(6.626×10－34,4×3.14×0.01×0.5×10－2)m/s＝1.06×10－30m/s.10．(1)5.3×10－29m/s(2)5.82×105m/s解析(1)m＝1.0kg，Δx＝10－6