光電效應 說課課件 -2023-2024學年高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

§4.2光電效應說課一教材分析二學情分析三教學重難點四教學目標五教學方法六教學手段七教學程序八板書設計教材分析學情分析重難點教學目標教學方法教學手段一、教材分析教學程序板書設計（1）本課地位光電效應選自2019年人教版物理教材選修三第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性第2節(jié)。此前，學生已經(jīng)學習了電學電路基礎和普朗克黑體輻射理論，知道了能量不連續(xù)

本課的學習，實際上是引導學生通過光電效應實驗更好地驗證光的粒子性和波動性，為進一步學習波粒二象性和原子結(jié)構(gòu)奠定基礎，也讓學生進一步意識到經(jīng)典力學和經(jīng)典電磁理論適用范圍的局限性，為建立量子力學概念作鋪墊。起到了承上啟下的作用。（2）課標解讀【內(nèi)容要求】教材分析學情分析重難點教學目標教學方法教學手段教學程序板書設計【學業(yè)要求】

【學業(yè)要求】（2）課標解讀教材分析學情分析重難點教學目標教學方法教學手段教學程序板書設計根據(jù)課標要求可知本節(jié)內(nèi)容一方面要讓學生通過光電效應實驗掌握光電效應實驗規(guī)律，另一方面要讓學生認識光及實物粒子的粒子性，能量量子化。因此，1.本節(jié)內(nèi)容應注重實驗教學，讓學生通過實驗認識光電效應的特點，注重實驗數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析，引導學生得到光電效應圖像和截止頻率飽和電流等物理概念。2.引導學生理解光電效應實驗規(guī)律，為學習下一課時愛因斯坦光電理論和光電效應方程做好鋪墊，培養(yǎng)學生的科學推理能力。（3）新舊教材對比教材分析學情分析重難點教學目標教學方法教學手段教學程序板書設計（1）舊教材將此內(nèi)容放在選修3-5第十七章波粒二象性中，把光電效應內(nèi)容融入在第二節(jié)光的粒子性里，并且舊教材學習脈絡清晰，從量子化--粒子性--波動性--概率波--不確定關系，標題直接給出物理概念，直接了當幫助學生構(gòu)建學習框架。將新教材將光電效應獨立成節(jié)，并且新教材注重引導，沒有直接給出將要學習的是什么，基本都是通過介紹實驗理論再步步引導出物理概念，對學生的分析能力有一定要求。二、學情分析教材分析學情分析重難點教學目標教學方法教學手段教學程序板書設計知識基礎能力基礎思維特點行為特征此前學生已經(jīng)學習了必部分修所有內(nèi)容和選修一二，掌握了電磁學電路基礎、能量守恒等相關知識，為光電效應實驗奠定了基礎。高三學生容易焦慮，可能急于得到結(jié)論忽視推導過程，但是加以引導專注度會比低年級高。由于學習了三年物理，學生此時對經(jīng)典力學、電磁理論的定義、結(jié)論會有一定的固定印象，還是需要教師正確引導才能理解晦澀的原理推導。高三學生已經(jīng)形成了一定的物質(zhì)觀、運動與相互作用觀、能量觀，并且數(shù)學能力也有很大提高，能夠使用不同方法和手段分析、處理信息，描述并解釋探究結(jié)果。三、教學重難點教材分析學情分析重難點教學目標教學方法教學手段教學程序板書設計（1）從實驗現(xiàn)象總結(jié)出光電效應的特點和規(guī)律。（2）知道光子的粒子性，理解經(jīng)典理論在解釋光電效應遇到的困難。四、教學目標1、物理觀念學生能夠形成對能量量子化、光電效應規(guī)律的基本認識。理解經(jīng)典理論在解釋光電效應遇到的困難，初步形成在宏觀微觀低速高速告訴下經(jīng)典力學和量子力學適用性不同的物理觀念。2.科學思維學生能夠分析與綜合實驗數(shù)據(jù)、推理與論證光電效應實驗結(jié)論，敢于質(zhì)疑經(jīng)典理論。3、科學探究學生能在觀察和實驗中發(fā)現(xiàn)問題，猜想光電效應實驗結(jié)論，對于與經(jīng)典理論預期設想不同的實驗數(shù)據(jù)和結(jié)論提出問題，進行數(shù)據(jù)分析，查找證據(jù)證實觀點，與師生交流。4.科學態(tài)度與責任學生能夠從實驗得到結(jié)論，不迷信權(quán)威，質(zhì)疑經(jīng)典理論，培養(yǎng)嚴謹、實事求是的科學態(tài)度。經(jīng)歷完整的實驗探究過程，培養(yǎng)團結(jié)合作精神和協(xié)作意識。教材分析課標解讀學情分析難點目標教學方法教學手段教學程序板書設計五、教學方法講授法實驗法問答法討論法閱讀法教材分析課標解讀學情分析難點目標教學方法教學手段教學程序板書設計學法：自主學習，分組實驗合作探究。教法：講授法、實驗法、問答法、討論法、閱讀法以教師為主導，學生為主體，讓教法引導學法，學法反饋于教法，在教師引導下，學生通過分組實驗自主探究交流討論得到實驗結(jié)論。五、教學手段教材分析課標解讀學情分析難點目標教學方法教學手段教學程序板書設計利用多媒體設備，課件，教科書，光電效應實驗儀器進行教學，板書進行教學。七、教學程序問題導入對于實驗儀器的思考探究實驗實驗結(jié)論與經(jīng)典波動理論對比分析光電效應的定義課堂小結(jié)播放光電效應的相關現(xiàn)象視頻，用視頻播放學生未曾見過的現(xiàn)象，吸引學生注意力，引出新課。利用用弧光燈照射擦得很亮的鋅板相關實驗讓學生知道什么是光電效應，什么是光電子。思考1：在如圖所示的電路中靈敏電流計會有示數(shù)嗎？思考2：當有光照射陰極K時回路中會有電流嗎？思考3：為什么要加正向電壓？不加正向電壓電路中有電流嗎？探究實驗規(guī)律，讓學生了解光電效應實驗儀器，讓學生分析陰陽極間加速電場對研究光電流的作用，學生通過對光電子的受力和運動情況分析，明確什么是遏止電壓，讓學生明確截止頻率的概念。結(jié)論都與實驗結(jié)果相矛盾，所以無法用經(jīng)典的波動理論來解釋光電效應?？偨Y(jié)一、光電效應的實驗規(guī)律，二、光電效應解釋中的疑難教材分析課標解讀學情分析難點目標教學方法教學手段教學程序板書設計新課教學（一）新課導入播放光電效應的相關現(xiàn)象視頻，用視頻播放學生未曾見過的現(xiàn)象，吸引學生注意力，引出新課。新課講授

光電效應的定義一.

光電效應的實驗規(guī)律讓學生知道什么是光電效應，什么是光電子用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導線與不帶電的驗電器相連），使驗電器張角增大到約為30度時，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會變大。表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電。當光線（包括不可見光）照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應。逸出的電子稱為光電子。光電子定向移動形成的電流叫光電流。

對于實驗儀器的思考思考1：在如圖所示的電路中靈敏電流計會有示數(shù)嗎？思考2：當有光照射陰極K時回路中會有電流嗎？思考3：為什么要加正向電壓？不加正向電壓電路中有電流嗎？學生小組討論，解決問題。以問題的形式講解新知識，促進學生的交流，增強學生學習的自主性。探究實驗1讓學生分析陰陽極間加速電場對研究光電流的作用（引出飽和電流概念）思考4：保持光照條件不變，逐漸加大兩極之間的電壓，大家分析光電流會怎樣變化？學生分析討論問題，根據(jù)思考問題總結(jié)實驗規(guī)律。引導學生進行實驗，得到數(shù)據(jù)（1）存在飽和電流光照不變，增大UAK，G表中電流達到某一值后不再增大，即達到飽和值。因為光照條件一定時，K發(fā)射的電子數(shù)目一定。實驗表明：入射光越強，飽和電流越大，單位時間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。探究實驗2學生通過對光電子的受力和運動情況分析，明確什么是遏止電壓。思考5：保持光照條件不變，對調(diào)電源的正負極，逐漸加大兩極之間的電壓，大家分析光電流會怎樣變化？引導學生進行實驗，得到數(shù)據(jù)。(2)存在遏止電壓U=0時，I≠0，因為電子有初速度加反向電壓，如右圖所示：光電子所受電場力方向與光電子速度方向相反，光電子作減速運動。若則I=0，式中UC為遏止電壓探究實驗3讓學生明確截止頻率的概念。思考6：對剛才的實驗，加了遏止電壓后，如果再增大入射光的強度，電路中會有光電流嗎？減弱光的強度，遏止電壓會減小嗎？引導學生進行實驗，得到數(shù)據(jù)。(3)存在截止頻率經(jīng)研究后發(fā)現(xiàn)：對于每種金屬，都相應確定的截止頻率νc

。

當入射光頻率ν>νc

時，電子才能逸出金屬表面；當入射光頻率ν<νc時，無論光強多大也無電子逸出金屬表面。介紹瞬時性，學生自主閱讀實驗結(jié)果：即使入射光的強度非常微弱，只要入射光頻率大于被照金屬的極限頻率，電流表指針也幾乎是隨著入射光照射就立即偏轉(zhuǎn)。更精確的研究推知，光電子發(fā)射所經(jīng)過的時間不超過10－9

秒（這個現(xiàn)象一般稱作“光電子的瞬時發(fā)射”）。光電效應在極短的時間內(nèi)完成

。實驗結(jié)論與經(jīng)典波動理論對比分析光電效應解釋中的疑難引出“逸出功”的概念。思考7：人們知道，金屬中原子外層的電子會脫離原子而做無規(guī)則的熱運動。但在溫度不很高時，電子并不能大量逸出金屬表面，這是為什么呢?溫度不很高時，電子不能大量逸出，是由于受到金屬表面層的引力作用，電子要從金屬中掙脫出來，必須克服這個引力做功。使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功。

實驗結(jié)論與經(jīng)典波動理論對比分析當光照射金屬表面時，電子會吸收光的能量。若電子吸收的能量超過逸出功，電子就能從金屬表面逸出，這就是光電子。光越強，逸出的電子數(shù)越多，光電流也就越大。上述結(jié)論與實驗相符。①光越強，光電子的初動能應該越大，所以遏止電壓UC應