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4.1普朗克黑體輻射理論學案
一學科核心素養
物理觀念∶了解黑體輻射以及實驗結論，知道能量量子化的內涵。
科學思維∶對比經典能量觀和微觀能量子的特點，體會量子化物理模型的建立過程。
科學探究：通過觀察熱輻射的強度波長的關系圖培養學生觀察能力，感悟以實驗為基礎的科學探究方法。
科學態度與責任∶了解能量子概念的提出的科學過程，領會這一科學突破過程中科學家的思想，體會量子論的建立深化了人們對物質世界的認識。
二學習重難點
重點：黑體輻射和能量量子化。
難點：理解能量量子化假說。
三課前預習
1．普朗克理論∶
（1）借助于能量子的假說，普朗克得出了黑體輻射的強度按________的公式，與實驗符合得非常好。
（2）普朗克在1900年把能量子列入物理學，正確地破除了“________”的傳統觀念，成為新物理學思想的基石之一。
2．判斷下列說法是否正確。
（1）黑體輻射電磁波的強度按波長分布，只與黑體的溫度有關。( )
（2）能吸收各種電磁波而不反射電磁波的物體叫黑體。( )
（3）普朗克有關能量子的假說認為微觀粒子的能量是分立的。( )
（4）能量子的能量不是任意的，其大小與電磁波的頻率成正比。( )
（5）黑體輻射電磁波的強度按波長的分布與黑體的溫度有關，也與材料的種類及表面狀況有關。( )
（6）溫度越高，黑體輻射電磁波的強度越大。( )
3．特點：溫度升高時，熱輻射中波長較______的成分越來越強。
4．在__________提出的量子說啟發下，_________提出了光子說，光子的能量_________，其中h稱為普朗克常量，___________．
5．熱輻射
（1）概念：一切物體都在輻射電磁波，且輻射與物體的___________有關，所以叫熱輻射。
（2）特點：溫度升高時，熱輻射中波長較___________的成分越來越強。
（3）黑體：能夠完全吸收入射的各種波長的___________而不發生反射。
6．黑體輻射的規律如圖所示，從中可以看出，隨著溫度的降低，各種波長的輻射強度都會________（填“增加”、“減少”“不變”），輻射強度的極大值向波長_____（填“較長”、“較短”）的方向移動。
7．在高溫爐子上開一小孔，小孔可看做黑體，由小孔的熱輻射特征，就可以確定爐內的溫度，如圖所示，就是黑體的輻射強度與其輻射光波長的關系圖象，則
（1）黑體的輻射情況只與黑體的___________有關；
（2）隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向波長較_________的方向移動（選填“長”或“短”）；
（3）隨著溫度的升高，黑體的輻射強度都有所__________（選填“增加”或“減少”）；
8．一燈泡的電功率為P，若消耗的電能看成全部以波長為λ的光波均勻地向周圍輻射，設光在空氣的傳播速度近似為真空中的光速c，普朗克常量為h．則這種光波光子的能量為_____，在距離燈泡d處垂直于光的傳播方向S面積上，單位時間內通過的光子數目為________．
四自我檢測
1．黑體輻射電磁波的強度按波長分布的影響因素是（　　）
A．溫度 B．材料 C．表面狀況 D．體積
2．如圖所示，用一束太陽光去照射橫截面為三角形的玻璃磚，在光屏上能觀察到一條彩色光帶。下列說法正確的是（　　）
A．玻璃對b光的折射率大
B．c光子比b光子的能量大
C．此現象是因為光在玻璃磚中發生全反射形成的
D．減小a光的入射角度，各種色光會在光屏上依次消失，最先消失的是b光
3．在自然界生態系統中，蛇與老鼠和其他生物通過營養關系構成食物鏈，在維持生態平衡方面發揮著重要作用。蛇是老鼠的天敵，它是通過接收熱輻射來發現老鼠的。假設老鼠的體溫約37℃，它發出的最強的熱輻射的波長為λ。根據熱輻射理論，λ與輻射源的絕對溫度T的關系近似為Tλ=2.9×10-3m·K，則老鼠發出的最強的熱輻射的波長約為（　　）
A．7.8×10-5m B．9.4×10-6m
C．1.1×10-4m D．9.7×10-8m
4．關于黑體和黑體輻射，下列敘述不正確的是（　　）
A．玻爾通過研究黑體輻射提出能量子的概念，成為量子力學的奠基人之一
B．黑體能完全吸收入射的各種波長的電磁波，不反射
C．黑體輻射電磁波的強度按波長的分布只與黑體的溫度有關
D．隨著溫度的升高，黑體各種波長的輻射強度都增加且輻射強度的極大值向波長較短的方向移動
5．以下概念是量子化的是（　　）
A．物體的質量 B．物體的動能
C．蘋果的個數 D．教室的高度
6．黑體輻射的強度與波長的關系如圖所示，由圖可知下列說法錯誤的是（　　）
A．隨著溫度的升高，各種波長的輻射強度都增加
B．隨著溫度的升高，輻射強度的極大值向著波長較短的方向移動
C．任何溫度下，黑體都會輻射各種波長的電磁波
D．不同溫度下，黑體只會輻射相對應的某些波長的電磁波
7．第26屆國際計量大會決定，SI單位中的7個其本單位將全部建立在不變的自然常數基礎上。其中由普朗克常量以及單位米和秒定義的基本單位所對應的物理量是（　　）
A．質量 B．頻率 C．電壓 D．力
8．下列說法正確的是（ ）
A．湯姆孫通過研究射線，提出了原子的棗糕式模型
B．盧瑟福通過粒子散射實驗，提出了原子的核式結構模型
C．玻爾研究氫原子模型時，第一次提出了能量量子化理論
D．居里夫人首先發現了天然放射現象，并因此獲得諾貝爾獎
9．下列說法不正確的是（　　）
A．電磁波由真空進入某種介質傳播時，波長變小
B．麥克斯韋最早預言并證實了電磁波的存在
C．電磁波是交替變化的電磁場由發生區域向遠處的傳播
D．普朗克在研究黑體的熱輻射問題中提出了能量子假說
10．關于熱輻射，下列說法不正確的是（　　）
A．物體在室溫下輻射的主要成分是波長較短的電磁波
B．隨著溫度的升高，熱輻射中波長較短的成分越來越多
C．給一塊鐵塊加熱，鐵塊依次呈現暗紅、赤紅、橘紅等顏色
D．輻射強度按波長的分布情況隨物體溫度的變化而有所不同，這是熱輻射的一種特性
參考答案：
三課前預習
1． 波長分布 能量連續變化
2． 正確 正確 正確 正確 錯誤 正確
3．短
4． 普朗克 愛因斯坦
5． 溫度 短 電磁波
6． 減少 較長
7． 溫度 短 增加
8．
四自我檢測
1．A
2．B
3．B
4．A
5．C
6．D
7．A
8．B
9．B
10．A
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