2020-2021學年魯科版選修3-5-第五章第1節(jié)-光電效應-教案3-

“聚焦核心素養(yǎng)、構(gòu)建高效課堂〞同課異構(gòu)課堂教學研討活動教學設計【課題】魯科版選修3-5第5章第1節(jié)?光電效應?一、設計思路本節(jié)課為普通高中物理選修3-5第五章波和粒子第一節(jié)。學習光電效應現(xiàn)象及其解釋理論—光電效應方程。本課教材蘊含著十分豐富的教學內(nèi)容：在知識方面，本課作為后牛頓物理兩大支柱之一量子理論的入門，涉及到量子物理最根底的內(nèi)容，也是經(jīng)典物理學與量子物理學的重要銜接；同時本節(jié)還有著厚重的物理學科文化積淀，有物理學史、科學方法、辯證唯物主義思想、創(chuàng)新意識等人文精神教育的題材．教材在知識陳述上較為淺顯直接，而關于這些知識的“背景〞，那么是相當飽滿、承賦人文，為實施“科學的人文教育價值〞提供了很大的空間．本課總體設計思想是：課堂教學以光電效應規(guī)律為主線，通過充分展示圍繞“光電效應〞所發(fā)生的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象、研究規(guī)律、提出假說、實驗驗證這樣一個科學發(fā)現(xiàn)過程，在科學過程展示中推出學科知識，滲透科學思想方法，借助多媒體課件播放、實驗裝置重現(xiàn)現(xiàn)象及教師解說，著力于撼動青年學生崇尚科學的情感，弘揚深厚的物理課程文化．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．二、三維目標1、知識和能力:〔1〕了解光電效應研究史實．了解光子的概念，了解并識別光電效應現(xiàn)象．〔2〕能表述光電效應現(xiàn)象的規(guī)律，會用光子說解釋光電效應現(xiàn)象的規(guī)律．〔3〕了解光電效應方程的各個物理量的含義及其對光電效應的解釋．〔4〕了解光電效應的應用：光電開關、光電成像、光電池。2、過程和方法：〔1〕經(jīng)歷“探究光電效應的規(guī)律〞過程，獲得探究活動的體驗．〔2〕嘗試發(fā)現(xiàn)波動理論面對光電效效應的規(guī)律遇到的困難．〔3〕領略“觀察、實驗——提出假說——實驗驗證——新的假說……〞的物理學研究正確方法．3、情感態(tài)度和價值觀：〔1〕體驗探究自然界規(guī)律的艱辛與喜悅．〔2〕陶冶崇尚科學、仰慕科學家，欣賞物理學的奇妙與和諧的情愫．〔3〕學習科學家敢于堅持真理、勇于創(chuàng)新和實事求是的科學態(tài)度和科學精神，培養(yǎng)判斷有關信息是否科學的意識．三、教學重點、難點教學重點：光電效應的實驗規(guī)律教學難點：愛因斯坦光電效應方程以及光電效應的理論解釋。四、教學方法：教師啟發(fā)、引導，學生討論、交流。五、教學用具：光電效應演示儀，投影片，多媒體輔助教學設備六、課型、課時安排：新授課，1課時七、教學過程〔一〕引入新課〔1〕多媒體演示光伏下鄉(xiāng)圖片與相關廣告“你家的屋頂會賺錢〞〔2〕利用利用光電效應演示儀介紹光電開關。今天我們就來學習相關的原理：光電效應?！捕承抡n教學1、光電效應利用光電效應演示儀和多媒體動畫演示，引入光電效應的定義。定義：在光(包括不可見光)的照射下，電子從物體外表逸出的現(xiàn)象叫做光電效應。光電子：在光照下從物體中飛出的電子叫光電子。光電流：光電子在電路中形成的電流叫光電流。利用多媒體動畫引導學生分析得出光電效應的規(guī)律〔1〕極限頻率νο，對于每種金屬材料，都相應的有一確定的極限頻率νο，當入射光頻率ν>νο時，電子才能逸出金屬外表；當入射光頻率ν<νο時，無論光強多大也無電子逸出金屬外表。〔2〕產(chǎn)生光電效應時，單位時間內(nèi)逸出金屬外表的電子數(shù)與光的強度有關；光的強度越大，單位時間內(nèi)逸出的電子數(shù)越多。〔3〕光電效應是瞬時的。從光開始照射到光電子逸出所需時間<10-9s。課堂練習：用一束紫外線照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應，可能使該金屬發(fā)生光電效應的措施是()A．改用頻率更小的紫外線照射B．改用X射線照射C．改用強度更大的原紫外線照射D．延長原紫外線的照射時間按照經(jīng)典電磁理論，光的能量由光的強度決定，無論光的頻率如何，只要光的強度足夠大，電子就能獲得足夠的能量，逸出金屬外表，不應該與光的頻率有關，更不應該有什么極限頻率。光電效應實驗說明：只有光的頻率高于極限頻率，即使光強很弱也有光電流；頻率低于極限頻率時，無論光強再大也沒有光電流。光電效應具有瞬時性。而經(jīng)典電磁理論認為電子能量的增加應該有一個積累過程，大約需要幾分鐘時間，電子才能逸出金屬外表。為了解釋光電效應，愛因斯坦在能量子假說的根底上提出光子理論，提出了光量子假設。4、愛因斯坦的光子說〔1〕內(nèi)容看似連續(xù)的光實際上是由個數(shù)有限、分立于空間各點的光子組成的，每個光子的能量為hν，光在射和吸收時能量是一份一份的?！?〕愛因斯坦光電效應在光電效應中金屬中的電子吸收了光子的能量，一局部消耗在電子克服正電荷引力所做的功即逸出功W，另一局部變?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭幽蹺k。由能量守恒可得出：W為一個電子從金屬外表逸出必須做的功，稱為逸出功。Ek為光電子的最大初動能。〔光電子的最大初動能隨著入射光頻率的增大而增大，與入射光的強度無關〕〔3〕愛因斯坦對光電效應的解釋對應規(guī)律對規(guī)律的產(chǎn)生的解釋存在極限頻率電子從金屬外表逸出，首先必須克服金屬原子核的引力做功W，要使入射光能量不小于W，對應的頻率，即極限頻率。光較強時，單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)多。光較強時，每秒鐘光源發(fā)射的光子數(shù)較多，到達金屬外表的光子數(shù)增多，單位時間吸收光子的電子數(shù)增多，逸出金屬外表的電子數(shù)也增多。效應具有瞬時性光照射金屬時，電子迅速吸收一個光子的能量后，動能立即增大，不需要能量積累的過程。例題：例題1：課本第86頁。例題2：用波長為200nm的紫外線照射鎢的外表,釋放出來的光電子最大初動能是。用波長為160nm的紫外線照射鎢的外表，釋放出來的光電子的最大初動能是多少？5、光電效應理論的驗證愛因斯坦光子說圓滿解釋了光電效應，但當時并未被物理學家們廣泛成認，因為它完全違背了光的波動理論。美國物理學家密立根，花了十年時間做了“光電效應〞實驗，結(jié)果在1916年證實了愛因斯坦光電效應方程，h的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子〞理論的正確。6、展示演示文稿資料：愛因斯坦和密立根由于愛因斯坦提出的光子說成功地解釋了光電效應的實驗規(guī)律，榮獲1921年諾貝爾物理學獎。密立根由于研究根本電荷和光電效應，特別是通過著名的油滴實驗，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學獎?！?〕光電開關〔2〕光電成像〔3〕光電池八、課堂小結(jié)2.光電效應的規(guī)律〔1〕極限頻率νο，對于每種金屬材料，都相應的有一確定的截止頻率νο，當入射光頻率ν>νο時，電子才能逸出金屬外表；當入射光頻率ν<νο時，無論光強多大也無電子逸出金屬外表?！?〕產(chǎn)生光電效應時，單位時間內(nèi)逸出金屬外表的電子數(shù)與光的強度有關；光的強度越大，單位時間內(nèi)逸出的電子數(shù)越多。〔3〕光電效應是瞬時的。從光開始照射到光電子逸出所需時間<10-9s?！?〕內(nèi)容看似連續(xù)的光實際上是由個數(shù)有限、分立于空間各點的光子組成的，每個光子的能量為hν，光在發(fā)射和吸收時能量是一份一份的?！?〕愛因斯坦光電效應：W為一個電子從金屬外表逸出必須做的功，稱為逸出功。Ek為光電子的最大初動能。(3)光電子的最大初動能隨著入射光頻率的增大而增大，與入射光的強度無關。穩(wěn)固練習1．(多項選擇)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，以下說法正確的選項是()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2．入射光照射到某金屬外表上發(fā)生光電效應，假設入射光的強度減弱，而頻率保持不變，那么()A．從光照至金屬外表上到發(fā)射出光電子之間的時間間隔將明顯增加B．逸出的光電子的最大初動能將減小C．單位時間內(nèi)從金屬外表逸出的光電子數(shù)目將減少D．有可能不發(fā)生光電效應3．(多項選擇)對光電效應的解釋正確的選項是()A．金屬鈉的每個電子可以吸收一個或一個以上的光子，當它積累的動能足夠大時，就能逸出金屬外表。B．如果入射光子的能量小于金屬外表的電子克服原子核的引力而逸出時所需做的最小功，便不能發(fā)生光電效應C．發(fā)生光電效應時，入射光越強，光子的能量就越大，光電子的最大初動能就越大D．由于不同金屬的逸出功是不相同的，因此使不同金屬產(chǎn)生光電效應入射光的最低頻率也不同九、作業(yè)布置：P88.3—7十、板書設計〔1〕定義：在光的照射下電子從物體外表逸出的現(xiàn)象。〔2〕光電子：逸出的電子?！?〕光電流：光電子在電路中形