光電效應設計詳案物理教案

光電效應設計詳案物理教案光電效應設計詳案物理教案光電效應設計詳案物理教案V:1.0精細整理，僅供參考光電效應設計詳案物理教案日期：20xx年X月教學目的：1、了解光電效應的產(chǎn)生條件、規(guī)律及光子學說．2、了解光的量子性，會用光子說解釋光電效應現(xiàn)象．能力目標：1、培養(yǎng)學生觀察能力、分析能力，對實驗事實加以解釋的能力．情感目標：1、引導學生探索知識之間的聯(lián)系，滲透了“當理論與新的實驗事實不相符時，要根據(jù)事實建立新的理論”——即實踐是檢驗真理的唯一標準的科學思想．教學用具：光電效應演示器，應急燈，紫外線燈，x射線管，感應圈，靈敏檢流計．教學重點和難點：從實驗現(xiàn)象總結出光電效應的規(guī)律，經(jīng)典理論在解釋光電效應遇到的困難．課堂總體設計：發(fā)揮教師的主導作用，以演示實驗為基礎，逐步引導學生通過對演示現(xiàn)象的觀察，得出光電效應的規(guī)律．通過對經(jīng)典波動理論無法解釋光電效應的分析，培養(yǎng)學生運用已知知識分析新的事驗事實的能力，讓學生進一步體會到實踐是檢驗真理的唯一標準．教學過程：一、課題引入前幾節(jié)課我們了解了人們在研究光的本性過程提出的幾種有代表性的學說．（由于前面幾節(jié)內容已經(jīng)涉及了光的微粒說和波動說的發(fā)展過程，可以簡單回顧）自從麥克斯韋提出光的電磁說，赫茲又用實驗證實了麥克斯韋的理論后，光的波動理論發(fā)展到了完善的地步．可是，光電效應的發(fā)現(xiàn)又給光的波動理論帶來了前所未有的困難．今天我們就來通過實驗研究光電效應的規(guī)律，并且通過分析光電效應的規(guī)律弄清為什么波動理論無法解釋光電效應現(xiàn)象．二、新課進行．1、介紹實驗裝置——演示實驗——觀察分析實驗現(xiàn)象這一階段介紹什么是光電效應．從演示入手，引導學生觀察并分析實驗現(xiàn)象，為下面的研究光電效應規(guī)律作準備．介紹一下光電效應實驗裝置．（分別介紹鋅板、銅網(wǎng)、高壓電源、檢流裝置，一邊介紹，一邊在黑板上畫出整個裝置的示意圖）介紹裝置后畫出裝置示意圖——將具體的較復雜的實驗裝置變?yōu)楹喢鞯陌瀹嫞怀隽嗽?，有助于后面對實驗事實的進一步分析．問題1：把高壓電源接通，檢流裝置接上，為什么檢流計不發(fā)生偏轉（電路還處于斷開狀態(tài)．鋅板和銅網(wǎng)之間．中間是空氣，不能導電．）問題2：現(xiàn)在讓我們用紫外線照射鋅板，（介紹紫外線燈，用紫外照射鋅板，檢流計指針偏轉）．觀察用紫外線照射鋅板時，看到了什么現(xiàn)象為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象（看到檢流計指針發(fā)生了偏轉，說明電路中出現(xiàn)了電流．）問題3：分析電流可能是哪種原因產(chǎn)生的（可能是紫外線使空氣電離，也可能是紫外線使鋅板飛出了電子．）教師用銅板代替鋅板，則指針不會發(fā)生偏轉，這樣，排除排除了空氣被電離的可能性．通過實驗現(xiàn)象總結：鋅板在紫外線的照射下，飛出了電子，這種物體在光照下有電子飛出的現(xiàn)象叫光電效應；在光照下從物體中飛出的電子叫光電子，電路中的電流叫光電流．（板書：光電效應，光電子，光電流）（板畫：光電效應的形成過程）2、研究光電效應的規(guī)律用應急燈的可見光照射鋅板，而后用x射線照射鋅板，由于用可見光照射時無電流，用x射線照射時有電流．指出：可見光頻率較低，不能發(fā)生光電效應，x射線頻率較高，可以發(fā)生光電效應．教師總結：可見光，紫外線，x射線都是電磁波，只是頻率高低不同．用不同頻率的各種電磁波照射同一種金屬板，發(fā)現(xiàn)，當頻率低到一定程度后，不論怎樣增大入射光強度，怎樣延長照射時間，都無法發(fā)生光電效應．這一頻率界限就叫極限頻率．（板書：二、規(guī)律：任何一種金屬，都存在極限頻率，只有當入射光時，才能發(fā)生光電效應．）問題4：發(fā)生光電效應時，若將高壓電源去掉，檢流計中仍能發(fā)現(xiàn)有電流通過．這說明什么呢（飛出的電子不需要加速電壓，能從鋅板飛向銅網(wǎng)．這也說明飛出的電子具有一定的初速度，具有一定的初動能．）問題5：光電子的這一初動能是從哪里來的呢（從入射光中獲得．用不同的光——不同頻率，不同光強——照射同一金屬．發(fā)現(xiàn)：光電子的最大初動能與入射光強度無關，只與入射光頻率有關，并且隨入射光頻率的增大而增大．）（板書：2、光電子的最大初動能與入射光強度無關，只隨入射光頻率的增大而增大），這是光電效應的第二條規(guī)律．讓學生觀察在能發(fā)生光電效應的情況下，從光照開始到光電效應發(fā)生，需要的時間長短．（用x射線照射鋅板，讓x射線不斷地斷、續(xù)照射，檢流計指針的偏轉也斷、續(xù)發(fā)生）問題6：大家看到的現(xiàn)象說明了什么問題（光電效應發(fā)生非?？欤茖W家用儀器測出了光電效應的發(fā)生時間，在s以下．在這段時間中，光只能通過約20-30cm的距離．可以說光電效應的發(fā)生幾乎是瞬時的．）板書（3、光電效應的發(fā)生幾乎是瞬時的．）教師講解：通過研究的光電效應的第二條規(guī)律中，我們知道入射光強不影響光電子的最大初動能．問題7：入射光強不影響光電子的最大初動能，那么入射光強可以對什么發(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，檢流計指針偏轉幅度相應地發(fā)生變化）這個現(xiàn)象說明什么（說明入射光強度增大時，光電流強度也增大．精確的實驗表明，光電流強度與入射光強度成正比關系，這是光電效應的第4條規(guī)律．）（板書：4、光電流隨入射光強度的增大而增大．）通過對實驗現(xiàn)象的觀察、分析，得出了光電效應的規(guī)律．通過閱讀課本，讓學生熟悉這4條規(guī)律．看表格思考下列問題：（1）某光恰能使鋅發(fā)生光電效應，那么能使課本中表格內哪些金屬發(fā)生光電效應（2）表中哪種金屬最易發(fā)生光電效應（3）為什么各種金屬的極限頻率不同）3、波動理論在解釋光電效應時的矛盾為什么說光的波動理論無法解釋光電效應的規(guī)律從光電效應的發(fā)生過程來看，電子吸收入射光能量后才能掙脫原子核的束縛，所以我們應從能量的角度來分析光效應．光的波動理論是這樣描述光的能量的：（1）能量是連續(xù)的；（2）振幅（光強）越大，光能越大，光的能量與頻率無關．大家想一想，波動理論為什么無法解釋光電效應的規(guī)律（1）我們先來分析第一條規(guī)律：存在極限頻率．按波動理論，不論什么頻率的光，只要光強足夠大，就應該發(fā)生光電效應，不應存在極限頻率．（板書：波動理論的困難：1、不應存在極限頻率）（2）波動理論能解釋光電子的最大初動能與入射光強無關嗎按波動理論，入射光強越大，光能越大，飛出的光電子初動能就應越大．事實是光電子的最大初動能僅與入射光頻率有關．（板書：2、光電子最大初動能的大小應與光強有關，與無關）（3）光電效應幾乎是瞬時發(fā)生的．也就是說，不論入射光強多么弱，只要，就立即能發(fā)生光電效應．光太弱時，按波動理論，要達到使光電子飛出的能量，要有一個能量積累過程．事實上光電效應幾乎瞬時發(fā)生說明一旦發(fā)生光電效應，幾乎不需要能量的積累過程．（板書：3、弱光照射時應有能量積累過程，不應瞬時發(fā)生）（4）波動理論能夠解釋第四條規(guī)律——隨著光強的增大，光電流也在增大．通過上面的分析，光的波動理論在解釋光電效應時遇到了巨大的困難．后來，愛因斯坦在普朗克量子化理論的啟發(fā)下，提出了光子學說．4、光子說閱讀