2020-2021学年高中物理-第二章-波粒二象性-第1节-光电效应教案2-粤教版选修3-5.doc

2020-2021学年高中物理 第二章 波粒二象性 第1节 光电效应教案2 粤教版选修3-5

2020-2021学年高中物理 第二章 波粒二象性 第1节 光电效应教案2 粤教版选修3-5

年级：
姓名：

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第一节 光电效应
一、教学目标：
　　（一）知识目标：
　　1、了解光电效应的产生条件、规律及光子学说。
　　2、了解光的量子性，会用光子说解释光电效应现象。
　　（二）能力目标：
　　1、培养学生观察能力、分析能力，对实验事实加以解释的能力。
　　（三）情感目标：
　　1、引导学生探索知识之间的联系，渗透了“当理论与新的实验事实不相符时，要根据事实建立新的理论”——即实践是检验真理的唯一标准的科学思想。
二、教学用具：
光电效应演示器、灵敏检流计、电脑投影、微课视频。
三、教学重点和难点：
从实验现象总结出光电效应的规律，经典理论在解释光电效应遇到的困难。
　　四、教法与学法：
　　发挥教师的主导作用，以演示实验为基础，逐步引导学生通过对演示现象的观察，得出光电效应的规律。通过对经典波动理论无法解释光电效应的分析，培养学生运用已知知识分析新的事验事实的能力，让学生进一步体会到实践是检验真理的唯一标准。
　　五、教学过程：
　　（一）课题引入
展示初中课本的内容，让学生回忆初中知识：光是电磁波、电磁波的分类、波长与频率的关系。讲述光的研究历史，自从麦克斯韦提出光的电磁说，赫兹又用实验证实了麦克斯韦的理论后，光的波动理论发展到了完善的地步。可是，光电效应的发现又给光的波动理论带来了前所未有的困难。今天我们就来通过实验研究光电效应的规律，并且通过分析光电效应的规律弄清为什么波动理论无法解释光电效应现象。
　　（二）新课进行。
　　1、介绍实验装置——演示实验——观察分析实验现象
　　这一阶段介绍什么是光电效应。从演示入手，引导学生观察并分析实验现象，为下面的研究光电效应规律作准备。
　　介绍一下光电效应实验装置。（分别介绍锌板、铜网、高压电源、检流装置，一边介绍，一边投影出整个装置的示意图。）

　　微课实验视频介绍该装置的实验过程以及模拟光电效应的动画——将具体的较复杂的实验装置变为简明的板画，突出了原理，有助于后面对实验事实的进一步分析。
问题1：与光的颜色即与光的频率有关吗?
（介绍紫外线灯和白炽灯的光频率高低。实验用紫外照射锌板，检流计指针偏转；用白炽灯照射锌板，检流计指针不偏转。）
　　问题2：与光的强度和时间有关吗?
　　（看到检流计指针发生了偏转大小，说明电路中出现了电流大小。）
　　问题3：与被照射的材料有关吗?
　　（教师用铜板代替锌板，则指针不会发生偏转，可见光电效应还与材料有关。）
　　通过实验现象总结：得出结论:光电效应的发生与否,与光的强弱无关,与照射时间的长短无关,与光的频率、金属材料的种类有关。
（板书：光电效应，光电子，光电流）（板画：光电效应的形成过程）

　　2、研究光电效应的规律
　　微课动画视频讲解用不同频率的各种电磁波照射同一种金属板，发现，当频率低到一定程度后，不论怎样增大入射光强度，怎样延长照射时间，都无法发生光电效应。这一频率界限就叫极限频率。
　　（板书：二、规律：任何一种金属，都存在极限频率只有当入射光时，才能发生光电效应。）
　　　问题4：光电子的这一初动能是从哪里来的呢?
　　（从入射光中获得。光电子的最大初动能与入射光强度无关，只与入射光频率有关，并且随入射光频率的增大而增大。）
　　（板书：光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大）
　　　问题5：入射光强不影响光电子的最大初动能，那么入射光强可以对什么发生影响呢?
　　（把紫外线管靠近锌板，改变紫外线管与锌板的距离，检流计指针偏转幅度相应地发生变化）
（板书：光电流随入射光强度的增大而增大。）

思考问题：
　　通过对实验现象的观察、分析，得出了光电效应的规律。通过阅读课本，让学生熟悉这些规律。看表格思考下列问题：

　　（1）蓝光能使哪些金属发生光电效应?
　　（2）哪些色光能使金属钠发生光电效应？

　3、光电效应方程
受到普朗克的启发，爱因斯坦在1905年提出，在空间中传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子，光子的能量跟光的频率成正比，即：。这个学说后来就叫做光子说。
　　（1）光电效应中，金属中的电子在飞出金属表面时要克服原子核对它的吸引而做功，某种金属中的不同电子，脱离这种金属所做的功也不一样，使电子脱离某种金属所做的功的最小值叫做这种金属的逸出功。（板书：1、逸出功）
　　（2）如果入射光子的能量大于逸出功，那么有些光子在脱离金属表面后还有剩余的能量——也就是说有些光电子具有一定的动能，就有下面的关系：这个关系式通常叫做爱因斯坦光电方程。
　　（板书：爱因斯坦光电效应方程：）
　　利用微课绘图讲解，把光电效应的过程形象地描述给学生。这部分内容对一般学生只需简单介绍，对层次较好的学生可以练习简单计算，深入理解方程的意义。
学生进行练习。

4、遏止电压
微课动画讲解最大初始动能和遏止电压的关系。只有施加反向电压，也就是阴极接电源正极阳极接电源负极，在光电管两级形成使电子减速的电场。使光电流减小到0的反向电压Uc称为遏止电压。遏止电压的存在意味着光电子具有一定的初速度，光电子的最大初始动能可以通过测量遏止电压来确定。
光电子克服反向电场力所做的功为：W=eU。如果光电子到达阳极的速度刚好为零，根据能量守恒定律，光电子出射时的最大初始动能为：EK。可见，光电子的最大初始动能可以通过测量遏止电压来确定。入射光的频率越大，遏止电压越大，即光电子的最大初动能越大。
（板书：最大初始动能和遏止电压的关系： ）
利用微课绘图讲解，再次把最大初始动能和遏止电压的关系形象地描述给学生。使得学生只需简单思考，深入理解公式的意义。