高中物理-光電效應教學設計學情分析教材分析課后反思

光電效應一、教學目標1．應該掌握的知識方面．(1)光電效應現(xiàn)象具有哪些規(guī)律．(2)人們研究光電效應現(xiàn)象的目的性．(3)愛因斯坦的光子說對光電效應現(xiàn)象的解釋．2．培養(yǎng)學生分析實驗現(xiàn)象，推理和判斷的能力方面．觀察光電效應演示儀的實驗過程，掌握分析現(xiàn)象所得到的結(jié)論．3．結(jié)合物理學發(fā)展史使學生了解到科學理論的建立過程，滲透科學研究方法的教育．二、重點、難點分析1．光電效應現(xiàn)象的基本規(guī)律、光子說的基本思想和做好光電效應的演示實驗是本節(jié)課的重點．2．難點是(1)對光的強度的理解，(2)發(fā)生光電效應時光電流的強度為什么跟光電子的最大初動能無關(guān)，只與入射光的強度成正比．三、教具光電效應演示儀．四、主要教學過程(一)預備知識的學習：1、波長、周期(或頻率)和波速的關(guān)系（1）．由于每經(jīng)過一個周期T的時間振動傳播的距離等于一個波長λ，所以波速v＝eq\f(λ,T)。（2）．由于周期和頻率互為倒數(shù)，所以v＝λf。2、白光是由不同顏色的光組成的。紅橙黃綠藍靛紫各種光的頻率，波長的關(guān)系3.光的強度的概念(二)教學過程的設計1．演示實驗．向?qū)W生介紹光電效應演示儀．如圖所示．S為抽成真空的光電管，C是石英窗口，光線可通過它照射到金屬板K上，金屬板A和K組成一對電極與外部電路相連接．光源為白熾燈。學生觀察：（1）直接觀察電流表指針是否偏轉(zhuǎn)，擋住光線的入射口，指針是否偏轉(zhuǎn)學生明確：教室里的光照到金屬板上，就有光電效應。（2）在入射光不變的條件下，增加光電管上所加的電壓，觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況（3）增大入射光的強度，重復實驗，觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況學生明確：在入射光不變的條件下，增加光電管上所加的正向電壓，電流表指針偏轉(zhuǎn)先增大后不變。入射光的強度越大，指針偏轉(zhuǎn)越大在實驗分析的基礎上老師提出飽和光電流的概念。問題：若在光電管上加反向電壓，是否有光電流？使光電流為零的反向最大電壓如何計算？在學生分析的基礎上，給出遏止電壓的概念，并明確光電流的I—U圖像。2、光電效應的規(guī)律總結(jié)(1)每一種金屬對應一種光的最小頻率，又稱極限頻率，只有當光的頻率大于這個最小頻率時，才會產(chǎn)生光電效應．(2)產(chǎn)生光電效應時，單位時間內(nèi)逸出金屬表面的電子數(shù)與光的強度有關(guān)；光的強度越大，單位時間內(nèi)逸出的電子數(shù)越多。(3)從光照射到金屬表面至產(chǎn)生光電效應的時間間隔很短，通?？稍?0－9s內(nèi)發(fā)生光電效應．3.光電效應的理論解釋：（1）介紹經(jīng)典電磁理論與光電效應規(guī)律的矛盾（2）介紹愛因斯坦的光子理論，并帶領(lǐng)學生嘗試利用它對光電效應進行解釋，從而使學生充分體會到這一理論的合理性（3）在理解光子說的基礎上，讓學生從能量轉(zhuǎn)化的角度推導出愛因斯坦光電效應方程。4.介紹光電效應的廣泛應用，促進學生關(guān)注科學，認識到科技知識在生活中的應用。5.典型例題：一、光電效應現(xiàn)象【例1】一驗電器與鋅板相連(如圖1所示)，用一紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈后，驗電器指針保持一定偏角．(1)現(xiàn)用一帶負電的金屬小球與鋅板接觸，則驗電器指針偏角將________(選填“增大”、“減小”或“不變”)．(2)使驗電器指針回到零，再用相同強度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅鋅板，可觀察到驗電器指針____(“有”或“無”)偏轉(zhuǎn)．二、光電效應的實驗規(guī)律[例2利用光電管研究光電效應實驗，如圖2所示，用頻率為ν的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則()A．用紫外線照射，電流表不一定有電流通過B．用紅光照射，電流表一定無電流通過C．用頻率為ν的可見光照射K，當滑動變阻器的滑動觸頭移到M端時，電流表中一定無電流通過D．用頻率為ν的可見光照射K，當滑動變阻器的滑動觸頭向N端滑動時，電流表示數(shù)可能不變?nèi)?、光電效應方程的理解與應用:Ek＝hν－W0.[例3如圖所示，當開關(guān)K斷開時，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零．合上電鍵，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)小于0.60V時，電流表讀數(shù)仍不為零．當電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時，電流表讀數(shù)為零．由此可知陰極材料的逸出功為()A．1.9eVB．0.6eVC．2.5eVD．3.1eV【例4】如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象，由圖象可知()A．該金屬的逸出功等于EB．該金屬的逸出功等于hν0C．入射光的頻率為ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為ED．入射光的頻率為2ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2E學情分析：1、光電效應這節(jié)課前后不聯(lián)系，因為學生沒有學過光的波動性，所以也談不到光的粒子性2、對于波長、頻率，光強度的概念學生不了解，所以必須給學生補上這些知識。3、好奇心強是中學生的心理特征之一，可以通過生動，直觀的物理實驗調(diào)動學生的學習興趣，從而提高學生的觀察能力，培養(yǎng)他們的思維能力。效果分析：通過教學過程達到以下效果：1.使學生成為教學活動的主體，從而實現(xiàn)了本節(jié)課的知識目標。學生均較好的掌握了光電效應的內(nèi)容并會用愛因斯坦的光電效應方程解答有關(guān)問題。2.充分培養(yǎng)學生的實驗分析能力，讓學生嘗試根據(jù)實驗現(xiàn)象和數(shù)據(jù)得出結(jié)論，學會用科學探究的方法研究物理問題。3.變規(guī)律的傳授過程為規(guī)律的探究過程進而培養(yǎng)了學生良好的的思維習慣和初步的科學實踐能力。光電效應一、教學目標1．應該掌握的知識方面．(1)光電效應現(xiàn)象具有哪些規(guī)律．(2)人們研究光電效應現(xiàn)象的目的性．(3)愛因斯坦的光子說對光電效應現(xiàn)象的解釋．2．培養(yǎng)學生分析實驗現(xiàn)象，推理和判斷的能力方面．觀察光電效應演示儀的實驗過程，掌握分析現(xiàn)象所得到的結(jié)論．3．結(jié)合物理學發(fā)展史使學生了解到科學理論的建立過程，滲透科學研究方法的教育．二、重點、難點分析1．光電效應現(xiàn)象的基本規(guī)律、光子說的基本思想和做好光電效應的演示實驗是本節(jié)課的重點．2．難點是(1)對光的強度的理解，(2)發(fā)生光電效應時光電流的強度為什么跟光電子的最大初動能無關(guān)，只與入射光的強度成正比．三、教具光電效應演示儀．四、主要教學過程(一)預備知識的學習：1、波長、周期(或頻率)和波速的關(guān)系（1）．由于每經(jīng)過一個周期T的時間振動傳播的距離等于一個波長λ，所以波速v＝eq\f(λ,T)。（2）．由于周期和頻率互為倒數(shù)，所以v＝λf。2、白光是由不同顏色的光組成的。紅橙黃綠藍靛紫各種光的頻率，波長的關(guān)系3.光的強度的概念(二)教學過程的設計1．演示實驗．向?qū)W生介紹光電效應演示儀．如圖所示．S為抽成真空的光電管，C是石英窗口，光線可通過它照射到金屬板K上，金屬板A和K組成一對電極與外部電路相連接．光源為白熾燈。學生觀察：（1）直接觀察電流表指針是否偏轉(zhuǎn)，擋住光線的入射口，指針是否偏轉(zhuǎn)學生明確：教室里的光照到金屬板上，就有光電效應。（2）在入射光不變的條件下，增加光電管上所加的電壓，觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況（3）增大入射光的強度，重復實驗，觀察電流表指針的偏轉(zhuǎn)情況學生明確：在入射光不變的條件下，增加光電管上所加的正向電壓，電流表指針偏轉(zhuǎn)先增大后不變。入射光的強度越大，指針偏轉(zhuǎn)越大在實驗分析的基礎上老師提出飽和光電流的概念。問題：若在光電管上加反向電壓，是否有光電流？使光電流為零的反向最大電壓如何計算？在學生分析的基礎上，給出遏止電壓的概念，并明確光電流的I—U圖像。2、光電效應的規(guī)律總結(jié)(1)每一種金屬對應一種光的最小頻率，又稱極限頻率，只有當光的頻率大于這個最小頻率時，才會產(chǎn)生光電效應．(2)產(chǎn)生光電效應時，單位時間內(nèi)逸出金屬表面的電子數(shù)與光的強度有關(guān)；光的強度越大，單位時間內(nèi)逸出的電子數(shù)越多。(3)從光照射到金屬表面至產(chǎn)生光電效應的時間間隔很短，通?？稍?0－9s內(nèi)發(fā)生光電效應．3.光電效應的理論解釋：（1）介紹經(jīng)典電磁理論與光電效應規(guī)律的矛盾（2）介紹愛因斯坦的光子理論，并帶領(lǐng)學生嘗試利用它對光電效應進行解釋，從而使學生充分體會到這一理論的合理性（3）在理解光子說的基礎上，讓學生從能量轉(zhuǎn)化的角度推導出愛因斯坦光電效應方程。4.介紹光電效應的廣泛應用，促進學生關(guān)注科學，認識到科技知識在生活中的應用。5.典型例題：一、光電效應現(xiàn)象【例1】一驗電器與鋅板相連(如圖1所示)，用一紫外線燈照射鋅板，關(guān)燈后，驗電器指針保持一定偏角．(1)現(xiàn)用一帶負電的金屬小球與鋅板接觸，則驗電器指針偏角將________(選填“增大”、“減小”或“不變”)．(2)使驗電器指針回到零，再用相同強度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅鋅板，可觀察到驗電器指針____(“有”或“無”)偏轉(zhuǎn)．二、光電效應的實驗規(guī)律[例2利用光電管研究光電效應實驗，如圖2所示，用頻率為ν的可見光照射陰極K，電流表中有電流通過，則()A．用紫外線照射，電流表不一定有電流通過B．用紅光照射，電流表一定無電流通過C．用頻率為ν的可見光照射K，當滑動變阻器的滑動觸頭移到M端時，電流表中一定無電流通過D．用頻率為ν的可見光照射K，當滑動變阻器的滑動觸頭向N端滑動時，電流表示數(shù)可能不變?nèi)⒐怆娦匠痰睦斫馀c應用:Ek＝hν－W0.[例3如圖所示，當開關(guān)K斷開時，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零．合上電鍵，調(diào)節(jié)滑動變阻器，發(fā)現(xiàn)當電壓表讀數(shù)小于0.60V時，電流表讀數(shù)仍不為零．當電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時，電流表讀數(shù)為零．由此可知陰極材料的逸出功為()A．1.9eVB．0.6eVC．2.5eVD．3.1eV【例4】如圖所示是某金屬在光的照射下，光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的關(guān)系圖象，由圖象可知()A．該金屬的逸出功等于EB．該金屬的逸出功等于hν0C．入射光的頻率為ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為ED．入射光的頻率為2ν0時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為2E光電效應評測練習課堂檢測:1．當用一束紫外線照射鋅板時，產(chǎn)生了光電效應，這時()A．鋅板帶負電B．有正離子從鋅板逸出C．有電子從鋅板逸出D．鋅板會吸附空氣中的正離子2．用某種單色光照射某種金屬表面，發(fā)生光電效應．現(xiàn)將該單色光的光強減弱，則下列說法中正確的是()①光電子的最大初動能不變②光電子的最大初動能減?、蹎挝粫r間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)減少④可能不發(fā)生光電效應A．①③B．②③C．①②D．③④3．某單色光照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應，則下述措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應的是()A．延長光照時間B．增大光的強度C．換用波長較短的光照射D．換用頻率較低的光照射4．在光電效應實驗中，用頻率為ν的光照射光電管陰極，發(fā)生了光電效應，下列說法正確的是()A．增大入射光的強度，光電流增大B．減小入射光的強度，光電效應現(xiàn)象消失C．改用頻率小于ν的光照射，一定不發(fā)生光電效應D．改用頻率大于ν的光照射，光電子的最大初動能變大課后作業(yè)1．當用一束紫外線照射裝置在原不帶電的驗電器金屬球上的鋅板時，發(fā)生了光電效應，這時發(fā)生的現(xiàn)象是()A．驗電器內(nèi)的金屬箔帶正電B．有電子從鋅板上飛出來C．有正離子從鋅板上飛出來D．鋅板吸收空氣中的正離子2．在演示光電效應的實驗中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏靜電計相連，用弧光燈(紫外線)照射鋅板時，靜電計的指針就張開一個角度，如圖1所示，這時()A．鋅板帶正電，指針帶負電B．鋅板帶正電，指針帶正電C．若用黃光照射鋅板，則可能不產(chǎn)生光電效應現(xiàn)象D．若用紅光照射鋅板，則鋅板能發(fā)射光電子3．用紫光照射某金屬恰可發(fā)生光電效應，現(xiàn)改用較弱的太陽光照射該金屬，則()A．可能不發(fā)生光電效應B．逸出光電子的時間明顯變長C．逸出光電子的最大初動能不變D．單位時間逸出光電子的數(shù)目變小4．關(guān)于光電效應的規(guī)律，下列說法中正確的是()A．只有入射光的波長大于該金屬的極限波長，光電效應才能發(fā)生B．光電子的最大初動能跟入射光的強度成正比C．發(fā)生光電效應的時間一般都大于10－7sD．發(fā)生光電效應時，單位時間內(nèi)從金屬內(nèi)逸出的光電子數(shù)與入射光的強度成正比5.如圖所示，電路中所有元件完好，光照射到光電管上，靈敏電流計中沒有電流通過．其原因可能是()A．入射光太弱B．入射光波長太長C．光照時間太短D．電源正負極接反6．一束綠光照射某金屬發(fā)生了光電效應，則下列說法正確的是()A．若增加綠光的照射強度，則逸出的光電子數(shù)增加B．若增加綠光的照射強度，則逸出的光電子的最大初動能增加C．若改用紫光照射，則可能不會發(fā)生光電效應D．若改用紫光照射，則逸出的光電子的最大初動能增加7．用不同頻率的光分別照射鎢和鋅，產(chǎn)生光電效應，根據(jù)實驗可畫出光電子的最大初動能Ek隨入射光頻率ν變化的Ek—ν圖線．已知鎢的逸出功是3.28eV，鋅的逸出功為3.34eV，若將二者的圖線畫在同一個Ek—ν坐標系中，則正確的圖是()8．已知金屬鋅發(fā)生光電效應時產(chǎn)生的光電子的最大初動能Ek跟入射光的頻率ν的關(guān)系圖象如圖3中的直線1所示．某種單色光照射到金屬鋅的表面時，產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E1.若該單色光照射到另一金屬表面時產(chǎn)生的光電子的最大初動能為E2，E2<E1，關(guān)于這種金屬的最大初動能Ek跟入射光的頻率ν的關(guān)系圖象應是圖中的()A．a(chǎn)B．bC．cD．上述三條圖線都不正確9．在光電效應實驗中，某金屬的極限頻率對應的波長為λ0，該金屬的逸出功為________．若用波長為λ(λ<λ0)的單色光做該實驗，則其遏止電壓為________．已知電子的電荷量、真空中的光速和普朗克常量分別為e、c和h.10．在光電效應實驗中，波長為λ1的光恰好能使金屬P發(fā)生光電效應，波長為λ2的光恰好能使金屬Q(mào)發(fā)生光電效應，已知波長λ1>λ2，下列選項A、B是兩種金屬的光電子最大初動能Ek與入射光頻率ν的圖象；選項C、D是用甲光照射金屬P、乙光照