2020-2021學(xué)年高中物理 第二章 波粒二象性 第1節(jié) 光電效應(yīng)教案2 粵教版選修3-5

1、2020-2021學(xué)年高中物理 第二章 波粒二象性 第1節(jié) 光電效應(yīng)教案2 粵教版選修3-52020-2021學(xué)年高中物理 第二章 波粒二象性 第1節(jié) 光電效應(yīng)教案2 粵教版選修3-5年級(jí)：姓名：- 5 -第一節(jié) 光電效應(yīng)一、教學(xué)目標(biāo)：（一）知識(shí)目標(biāo)：1、了解光電效應(yīng)的產(chǎn)生條件、規(guī)律及光子學(xué)說(shuō)。2、了解光的量子性，會(huì)用光子說(shuō)解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象。（二）能力目標(biāo)：1、培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分析能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)事實(shí)加以解釋的能力。（三）情感目標(biāo)：1、引導(dǎo)學(xué)生探索知識(shí)之間的聯(lián)系，滲透了“當(dāng)理論與新的實(shí)驗(yàn)事實(shí)不相符時(shí)，要根據(jù)事實(shí)建立新的理論”即實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)思想。二、教學(xué)用具：光電效應(yīng)演示器、靈敏

2、檢流計(jì)、電腦投影、微課視頻。三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)出光電效應(yīng)的規(guī)律，經(jīng)典理論在解釋光電效應(yīng)遇到的困難。四、教法與學(xué)法：發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，以演示實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，逐步引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)對(duì)演示現(xiàn)象的觀察，得出光電效應(yīng)的規(guī)律。通過(guò)對(duì)經(jīng)典波動(dòng)理論無(wú)法解釋光電效應(yīng)的分析，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已知知識(shí)分析新的事驗(yàn)事實(shí)的能力，讓學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)到實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。五、教學(xué)過(guò)程：（一）課題引入展示初中課本的內(nèi)容，讓學(xué)生回憶初中知識(shí)：光是電磁波、電磁波的分類(lèi)、波長(zhǎng)與頻率的關(guān)系。講述光的研究歷史，自從麥克斯韋提出光的電磁說(shuō)，赫茲又用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了麥克斯韋的理論后，光的波動(dòng)理論發(fā)展到了完善的地步?？墒?，光電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)又

3、給光的波動(dòng)理論帶來(lái)了前所未有的困難。今天我們就來(lái)通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究光電效應(yīng)的規(guī)律，并且通過(guò)分析光電效應(yīng)的規(guī)律弄清為什么波動(dòng)理論無(wú)法解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象。（二）新課進(jìn)行。1、介紹實(shí)驗(yàn)裝置演示實(shí)驗(yàn)觀察分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象這一階段介紹什么是光電效應(yīng)。從演示入手，引導(dǎo)學(xué)生觀察并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為下面的研究光電效應(yīng)規(guī)律作準(zhǔn)備。介紹一下光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝置。（分別介紹鋅板、銅網(wǎng)、高壓電源、檢流裝置，一邊介紹，一邊投影出整個(gè)裝置的示意圖。）微課實(shí)驗(yàn)視頻介紹該裝置的實(shí)驗(yàn)過(guò)程以及模擬光電效應(yīng)的動(dòng)畫(huà)將具體的較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置變?yōu)楹?jiǎn)明的板畫(huà)，突出了原理，有助于后面對(duì)實(shí)驗(yàn)事實(shí)的進(jìn)一步分析。問(wèn)題1：與光的顏色即與光的頻率有關(guān)嗎? （介紹紫外線燈

4、和白熾燈的光頻率高低。實(shí)驗(yàn)用紫外照射鋅板，檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)；用白熾燈照射鋅板，檢流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)。）問(wèn)題2：與光的強(qiáng)度和時(shí)間有關(guān)嗎?（看到檢流計(jì)指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)大小，說(shuō)明電路中出現(xiàn)了電流大小。）問(wèn)題3：與被照射的材料有關(guān)嗎?（教師用銅板代替鋅板，則指針不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，可見(jiàn)光電效應(yīng)還與材料有關(guān)。）通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)：得出結(jié)論:光電效應(yīng)的發(fā)生與否,與光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān),與照射時(shí)間的長(zhǎng)短無(wú)關(guān),與光的頻率、金屬材料的種類(lèi)有關(guān)。 （板書(shū)：光電效應(yīng)，光電子，光電流）（板畫(huà)：光電效應(yīng)的形成過(guò)程）2、研究光電效應(yīng)的規(guī)律微課動(dòng)畫(huà)視頻講解用不同頻率的各種電磁波照射同一種金屬板，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)頻率低到一定程度后，不論怎樣增大入射光強(qiáng)度，

5、怎樣延長(zhǎng)照射時(shí)間，都無(wú)法發(fā)生光電效應(yīng)。這一頻率界限就叫極限頻率。（板書(shū)：二、規(guī)律：任何一種金屬，都存在極限頻率，只有當(dāng)入射光時(shí)，才能發(fā)生光電效應(yīng)。）問(wèn)題4：光電子的這一初動(dòng)能是從哪里來(lái)的呢?（從入射光中獲得。光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只與入射光頻率有關(guān)，并且隨入射光頻率的增大而增大。）（板書(shū)：光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大）問(wèn)題5：入射光強(qiáng)不影響光電子的最大初動(dòng)能，那么入射光強(qiáng)可以對(duì)什么發(fā)生影響呢?（把紫外線管靠近鋅板，改變紫外線管與鋅板的距離，檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)幅度相應(yīng)地發(fā)生變化）（板書(shū)：光電流隨入射光強(qiáng)度的增大而增大。）思考問(wèn)題：通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、

6、分析，得出了光電效應(yīng)的規(guī)律。通過(guò)閱讀課本，讓學(xué)生熟悉這些規(guī)律。看表格思考下列問(wèn)題：（1）藍(lán)光能使哪些金屬發(fā)生光電效應(yīng)?（2）哪些色光能使金屬鈉發(fā)生光電效應(yīng)？3、光電效應(yīng)方程受到普朗克的啟發(fā)，愛(ài)因斯坦在1905年提出，在空間中傳播的光也不是連續(xù)的，而是一份一份的，每一份叫做一個(gè)光量子，簡(jiǎn)稱光子，光子的能量跟光的頻率成正比，即：。這個(gè)學(xué)說(shuō)后來(lái)就叫做光子說(shuō)。（1）光電效應(yīng)中，金屬中的電子在飛出金屬表面時(shí)要克服原子核對(duì)它的吸引而做功，某種金屬中的不同電子，脫離這種金屬所做的功也不一樣，使電子脫離某種金屬所做的功的最小值叫做這種金屬的逸出功。（板書(shū)：1、逸出功）（2）如果入射光子的能量大于逸出功，那么有

7、些光子在脫離金屬表面后還有剩余的能量也就是說(shuō)有些光電子具有一定的動(dòng)能，就有下面的關(guān)系：這個(gè)關(guān)系式通常叫做愛(ài)因斯坦光電方程。（板書(shū)：愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程：）利用微課繪圖講解，把光電效應(yīng)的過(guò)程形象地描述給學(xué)生。這部分內(nèi)容對(duì)一般學(xué)生只需簡(jiǎn)單介紹，對(duì)層次較好的學(xué)生可以練習(xí)簡(jiǎn)單計(jì)算，深入理解方程的意義。學(xué)生進(jìn)行練習(xí)。4、遏止電壓微課動(dòng)畫(huà)講解最大初始動(dòng)能和遏止電壓的關(guān)系。只有施加反向電壓，也就是陰極接電源正極陽(yáng)極接電源負(fù)極，在光電管兩級(jí)形成使電子減速的電場(chǎng)。使光電流減小到0的反向電壓uc稱為遏止電壓。遏止電壓的存在意味著光電子具有一定的初速度，光電子的最大初始動(dòng)能可以通過(guò)測(cè)量遏止電壓來(lái)確定。光電子克服反向電場(chǎng)力所做的功為：w=eu。如果光電子到達(dá)陽(yáng)極的速度剛好為零，根據(jù)能量守恒定律，光電子出射時(shí)的最大初始動(dòng)能為：ek?？梢?jiàn)，光電子的最大初始動(dòng)能可以通過(guò)測(cè)量