光電效應(yīng)教案

1、海門市證大中學(xué)高效課堂系列活動公開課教案（高二物理）張繼斌第二節(jié)光的粒子性一、教學(xué)目標(biāo)1應(yīng)該掌握的知識方面(1)光電效應(yīng)現(xiàn)象具有哪些規(guī)律(2)人們研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的目的性(3)愛因斯坦的光子說對光電效應(yīng)現(xiàn)象的解釋2培養(yǎng)學(xué)生分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，推理和判斷的能力方面(1)觀察用紫外線燈照射鋅板的實(shí)驗(yàn)，分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因(2)觀察光電效應(yīng)演示儀的實(shí)驗(yàn)過程，掌握分析現(xiàn)象所得到的結(jié)論3結(jié)合物理學(xué)發(fā)展史使學(xué)生了解到科學(xué)理論的建立過程，滲透科學(xué)研究方法的教育二、重點(diǎn)、難點(diǎn)分析1光電效應(yīng)現(xiàn)象的基本規(guī)律、光子說的基本思想和做好光電效應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)是本節(jié)課的重點(diǎn)2難點(diǎn)是(1)對光的強(qiáng)度的理解，(2)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)光電流的

2、強(qiáng)度為什么跟光電子的最大初動能無關(guān)，只與入射光的強(qiáng)度成正比三、教具鋅板、驗(yàn)電器、紫外線燈、白熾燈、絲綢、玻璃棒、光電效應(yīng)演示儀四、主要教學(xué)過程(一)新課的引入光的波動理論學(xué)說雖然取得了很大的成功，但并未達(dá)到十分完美的程度光的有些現(xiàn)象波動說遇到了很大的困難，請觀察光電效應(yīng)現(xiàn)象(二)教學(xué)過程的設(shè)計(jì)1演示實(shí)驗(yàn)將鋅板與驗(yàn)電器用導(dǎo)線連接，用細(xì)砂紙打磨鋅板表面把絲綢摩擦過的玻璃棒放在鋅板附近，用紫外線燈照射鋅板邊演示邊提問：紫外線燈打開前后，驗(yàn)電器指針有什么變化？這一現(xiàn)象說明了什么問題？引導(dǎo)學(xué)生分析并得出結(jié)論：光線照射金屬表面，金屬失去了電子導(dǎo)致驗(yàn)電器指針張開一角度明確指出光電效應(yīng)是光照射金屬表面，使物體

3、發(fā)射電子的現(xiàn)象照射的光可以是可見光，也可以是不可見光發(fā)射出的電子叫光電子說明：這個(gè)實(shí)驗(yàn)如果按照課本上的裝置進(jìn)行效果很不理想，因?yàn)樽贤饩€照射鋅板飛出電子時(shí)鋅板帶正電，在鋅板附近形成電場又將電子吸附回去鋅板電勢升到很小的值就使逸出和返回的電子達(dá)到動態(tài)平衡，很難使驗(yàn)電器指針明顯地張開2進(jìn)一步研究光電效應(yīng)以上實(shí)驗(yàn)改用很強(qiáng)的白熾燈照射，卻不能發(fā)生光電效應(yīng)向?qū)W生提出問題：光電效應(yīng)的發(fā)生一定是有條件的，存在著一定規(guī)律有什么規(guī)律呢？讓我們進(jìn)一步研究向?qū)W生介紹光電效應(yīng)演示儀在黑板上畫一示意圖，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

4、白熾燈，在光源和石英窗口C之間插入不同顏色的濾光片可以改變?nèi)肷涔獾念l率，光源的亮度可以通過另一套裝置調(diào)節(jié)觀察現(xiàn)象一：在沒有光照射K時(shí)，電壓表 有示數(shù)，電流表沒有示數(shù)，說明什么？明確：AK之間有電場存在，但沒有光電子逸出，說明沒有發(fā)生光電效應(yīng)提出問題：要發(fā)生光電效應(yīng)，是不是用任何頻率的光線照射都行？是不是弱光線不行，只要光的強(qiáng)度足夠大就行？是不是只要有足夠大的電場電壓就行？觀察現(xiàn)象二：保持AK間電壓一定，燈泡亮度一定，在窗口 C前依次放上紅色、橙色、綠色濾光片，觀察到紅光照射金屬板K時(shí)沒有光電流，橙光和綠光照射時(shí)有光電流用紅光照射時(shí)改變?nèi)肷涔獾牧炼群透淖冸妶鲭妷憾疾话l(fā)生光電效應(yīng)讓學(xué)生考慮原因結(jié)論

5、一：入射光線的頻率大于等于該金屬的極限頻率0才能產(chǎn)生光電效應(yīng)觀察現(xiàn)象三：逐漸減小KA間的正向電壓，直到電壓為零時(shí)，電流表仍有示數(shù)，說明光電流依然存在如果在KA間加一反向電壓，則光電流變小，增大反向電壓，使光電流剛好為零提出問題：為什么KA間沒有電場，仍然有光電流？也就是說仍然有光電子從K極板飛向A極板呢？在KA間加反向電壓，光電子在電場中受力方向如何？電場力對光電子做正功還是負(fù)功？光電子克服電場力做功和它的動能變化關(guān)系如何呢？根據(jù)學(xué)生回答的問題引導(dǎo)分析：KA間沒有電場仍有光電流說明光線照射金屬板逸出的光電子具有一定的動能，一部分光電子可以到達(dá)極板A形成光電流金屬中的電子吸收光的能量獲得動能，只

6、有達(dá)到某一U就可以求出光電子的最大初動能保持反向電壓和入射光的頻率不變，調(diào)亮燈泡，發(fā)現(xiàn)光電流仍然為零此時(shí)將入射光的頻率增大，發(fā)現(xiàn)光電流增大，不再為零結(jié)論二：光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光頻率增大而增大提出問題：入射光亮度高不就是能量大嗎，金屬中的電子獲得的能量大，初動能就應(yīng)該增大，但為什么只與入射光頻率有關(guān)而與光強(qiáng)無關(guān)呢？解釋這一問題：頻率一定的光，每個(gè)光子的能量為h，頻率越大的光，光子的能量越大因此電子吸收了高頻率的光子才能獲得較大的初動能只有初動能足夠大的光電子才能克服反向電場的阻力到達(dá)極板A形成光電流光的強(qiáng)度大只是光源每秒鐘發(fā)射出光子的數(shù)目多，但如果是頻率低的光子，每個(gè)

7、光子的能量不大，電子吸收光子獲得的能量也就較小只不過每秒入射的光子數(shù)目多，產(chǎn)生光電子的數(shù)目多，所以不提高入射光的頻率就無法使光電子的最大初動能增大觀察現(xiàn)象四：給光電管電極KA間加正向電場，以高于極限頻率的光入射，保持電壓不變，增加入射光的強(qiáng)度，發(fā)現(xiàn)光電流的強(qiáng)度增大提出問題：入射光的強(qiáng)度大是什么意思？光電流的強(qiáng)度大是什么意思？為什么它們之間有這樣的關(guān)系？根據(jù)學(xué)生的回答歸納：入射光頻率不變時(shí)光的強(qiáng)度大是指每秒鐘入射的光子頻率一定，數(shù)目較多，因此每秒鐘飛向極板A的光電子數(shù)多，由于到達(dá)的電子電量總和多，所以光電流較大結(jié)論三：當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，保持頻率不變，則光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正比

8、指出學(xué)生中可能存在的疑問：光電流的強(qiáng)度應(yīng)該與入射光的頻率有關(guān)頻率高，光電子的最大初動能大，光電子運(yùn)動得快，光電流大解釋這一問題：如果入射光頻率較高但強(qiáng)度不大，則說明每秒鐘入射的光子數(shù)少盡管每個(gè)光電子初動能較大，但每秒鐘到達(dá)極板A的光電子電量總和不大，因而也就不能形成較強(qiáng)的光電流說明：根據(jù)前面的實(shí)驗(yàn)還可以發(fā)現(xiàn)，光線照射金屬表面，光電子發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的3波動理論解釋不了光電效應(yīng)(1)波動理論解釋不了極限頻率，認(rèn)為光的強(qiáng)度由光波的振幅決定，跟頻率無關(guān)，只要入射光足夠強(qiáng)，就應(yīng)該能發(fā)生光電效應(yīng)但事實(shí)并非如此(2)波動理論解釋不了光電子的最大初動能，只與光的頻率有關(guān)而與光的強(qiáng)度無關(guān)(3)波動理論還解釋不了光電效應(yīng)發(fā)生的時(shí)間之短4介紹愛因斯坦的光子說本節(jié)總結(jié)：學(xué)習(xí)這一節(jié)要注意區(qū)分一些主要的概念：光的強(qiáng)度、光子的能量、光電子的最大