4.2光電效應(yīng)-高中物理資料

“教學(xué)評(píng)”一體化教學(xué)設(shè)計(jì)課時(shí)設(shè)計(jì)課題4.2光電效應(yīng)課型新授課eq\o\ac(□,√)復(fù)習(xí)課□試卷講評(píng)課□其他課□授課班級(jí)高二年級(jí)（）班授課時(shí)間2023年月日教學(xué)內(nèi)容分析本節(jié)由光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律和光電效應(yīng)解釋中的疑難兩部分組成，內(nèi)容不多，但是難度大，也很抽象。本節(jié)知識(shí)是本章的重點(diǎn)內(nèi)容，為下一節(jié)認(rèn)識(shí)光的粒子性做好鋪墊。光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚺囵B(yǎng)學(xué)生提出問(wèn)題、猜想與假設(shè)、分析論證等能力。學(xué)習(xí)者分析學(xué)生能力參差不齊，理解接受知識(shí)的能力差，尤其是空間理解能力，物理情景創(chuàng)建能力學(xué)習(xí)目標(biāo)1.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律2.培養(yǎng)學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力教學(xué)準(zhǔn)備多媒體課件活動(dòng)設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)評(píng)價(jià)任務(wù)活動(dòng)一：新知引入導(dǎo)入新課播放光電效應(yīng)的相關(guān)視頻。觀看視頻。了解光電效應(yīng)現(xiàn)象。用視頻播放學(xué)生未曾見(jiàn)過(guò)的現(xiàn)象，吸引學(xué)生注意力，引出新課。教學(xué)活動(dòng)二：新知探討講授新課一.光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導(dǎo)線與不帶電的驗(yàn)電器相連），使驗(yàn)電器張角增大到約為30度時(shí)，再用與絲綢磨擦過(guò)的玻璃棒去靠近鋅板，則驗(yàn)電器的指針張角會(huì)變大。表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電當(dāng)光線（包括不可見(jiàn)光）照射在金屬表面時(shí)，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱為光電效應(yīng)。逸出的電子稱為光電子。光電子定向移動(dòng)形成的電流叫光電流。思考1：在如圖所示的電路中靈敏電流計(jì)會(huì)有示數(shù)嗎？思考2：當(dāng)有光照射陰極K時(shí)回路中會(huì)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？分析解答：光束照在陰極K上會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，但只有極少的電子能到達(dá)陽(yáng)極A，電路中電流很小。加了正向電壓后，大量的電子在電場(chǎng)力的作用下向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，形成較大電流。（加正向電壓的目的是放大實(shí)驗(yàn)效果，增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)“可見(jiàn)性”）。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(huì)怎樣變化？（1）存在飽和電流光照不變，增大UAK，G表中電流達(dá)到某一值后不再增大，即達(dá)到飽和值。因?yàn)楣庹諚l件一定時(shí)，K發(fā)射的電子數(shù)目一定。實(shí)驗(yàn)表明：入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。思考5：保持光照條件不變，對(duì)調(diào)電源的正負(fù)極，逐漸加大兩極之間的電壓，大家分析光電流會(huì)怎樣變化？(2)存在遏止電壓U=0時(shí)，I≠0，因?yàn)殡娮佑谐跛俣燃臃聪螂妷?，如右圖所示：光電子所受電場(chǎng)力方向與光電子速度方向相反，光電子作減速運(yùn)動(dòng)。若則I=0，式中UC為遏止電壓思考6：對(duì)剛才的實(shí)驗(yàn)，加了遏止電壓后，如果再增大入射光的強(qiáng)度，電路中會(huì)有光電流嗎？減弱光的強(qiáng)度，遏止電壓會(huì)減小嗎？實(shí)驗(yàn)表明:對(duì)于一定顏色(頻率)的光,無(wú)論光的強(qiáng)弱如何,遏止電壓是一樣的.光的頻率ν改變時(shí)，遏止電壓也會(huì)改變。光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強(qiáng)弱無(wú)關(guān)。(3)存在截止頻率經(jīng)研究后發(fā)現(xiàn)：對(duì)于每種金屬，都相應(yīng)確定的截止頻率νc。當(dāng)入射光頻率ν>νc時(shí)，電子才能逸出金屬表面；當(dāng)入射光頻率ν<νc時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)多大也無(wú)電子逸出金屬表面。(4)具有瞬時(shí)性實(shí)驗(yàn)結(jié)果：即使入射光的強(qiáng)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(guò)的時(shí)間不超過(guò)10－9秒（這個(gè)現(xiàn)象一般稱作“光電子的瞬時(shí)發(fā)射”）。光電效應(yīng)在極短的時(shí)間內(nèi)完成勒納德等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出以下結(jié)論：①對(duì)于任何一種金屬，都有一個(gè)極限頻率，入射光的頻率必須大于這個(gè)極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個(gè)頻率就不能發(fā)生光電效應(yīng)；②當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大；③光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨著入射光的頻率增大而增大；④入射光照到金屬上時(shí)，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時(shí)的，一般不超過(guò)10-9秒.二.光電效應(yīng)解釋中的疑難思考7：人們知道，金屬中原子外層的電子會(huì)脫離原子而做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)。但在溫度不很高時(shí)，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(shí)，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(lái)，必須克服這個(gè)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。當(dāng)光照射金屬表面時(shí)，電子會(huì)吸收光的能量。若電子吸收的能量超過(guò)逸出功，電子就能從金屬表面逸出，這就是光電子。光越強(qiáng)，逸出的電子數(shù)越多，光電流也就越大。這些結(jié)論與實(shí)驗(yàn)相符。①光越強(qiáng)，光電子的初動(dòng)能應(yīng)該越大，所以遏止電壓UC應(yīng)與光的強(qiáng)弱有關(guān)。②不管光的頻率如何，只要光足夠強(qiáng)，電子都可獲得足夠能量從而逸出表面，不應(yīng)存在截止頻率。③如果光很弱，按經(jīng)典電磁理論估算，電子需幾分鐘到十幾分鐘的時(shí)間才能獲得逸出表面所需的能量，這個(gè)時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10-9S。以上三個(gè)結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相矛盾的，所以無(wú)法用經(jīng)典的波動(dòng)理論來(lái)解釋光電效應(yīng)。課堂練習(xí)1、利用光電管研究光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)如圖所示,用頻率為ν的可見(jiàn)光照射陰極K,電流表中有電流通過(guò),則()A.用紫外線照射,電流表不一定有電流通過(guò)B.用紅光照射,電流表一定無(wú)電流通過(guò)C.用頻率為ν的可見(jiàn)光照射K,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭移到A端時(shí),電流表中一定無(wú)電流通過(guò)D.用頻率為ν的可見(jiàn)光照射K,當(dāng)滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸頭向B端滑動(dòng)時(shí),電流表示數(shù)可能不變解析：因紫外線的頻率比可見(jiàn)光的頻率高,所以用紫外線照射時(shí),電流表中一定有電流通過(guò),選項(xiàng)A錯(cuò)誤。因不知陰極K的截止頻率,所以用紅光照射時(shí),也可能發(fā)生光電效應(yīng),所以選項(xiàng)B錯(cuò)誤。即使UAK=0,電流表中也可能有電流通過(guò),所以選項(xiàng)C錯(cuò)誤。當(dāng)滑動(dòng)觸頭向B端滑動(dòng)時(shí),UAK增大,陽(yáng)極A吸收光電子的能力增強(qiáng),光電流會(huì)增大,當(dāng)所有光電子都到達(dá)陽(yáng)極A時(shí),電流達(dá)到最大,即飽和電流,若在滑動(dòng)前,電流已經(jīng)達(dá)到飽和電流,那么即使增大UAK,光電流也不會(huì)增大,所以選項(xiàng)D正確。答案：D根據(jù)視頻中演示的現(xiàn)象，理解什么是光電效應(yīng)。小組討論，解決問(wèn)題。分析討論問(wèn)題。根據(jù)思考問(wèn)題總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律。結(jié)合帶電粒子在電場(chǎng)中的受力情況分析光電子的受力情況。明確截止評(píng)率的概念。了解光電效應(yīng)的瞬時(shí)性。觀看實(shí)驗(yàn)視頻。思考討論問(wèn)題。閱讀材料，了解實(shí)驗(yàn)結(jié)論與經(jīng)典波動(dòng)理論的不符之處。完成課堂練習(xí)?？偨Y(jié)什么是光電效應(yīng)規(guī)律，知道什么是光電子。以問(wèn)題的形式講解新知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生的交流，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。對(duì)學(xué)生的回答內(nèi)容進(jìn)行點(diǎn)評(píng)和歸納，總結(jié)出更符合問(wèn)題題意的答案。根據(jù)思考問(wèn)題總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律。通過(guò)對(duì)光電子的受力和運(yùn)動(dòng)情況分析，明確什么是遏止電壓。通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律。了解光電效應(yīng)的瞬時(shí)性。實(shí)驗(yàn)總結(jié)觀點(diǎn)效應(yīng)的規(guī)律。引出“逸出功”的概念。讓學(xué)生了解實(shí)驗(yàn)結(jié)論與經(jīng)典波動(dòng)理論的不符之處，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)下一課時(shí)新內(nèi)容。拓展提高1、下列利用光子說(shuō)對(duì)光電效應(yīng)的解釋正確的是()A.金屬表面的一個(gè)電子只能吸收一個(gè)光子B.電子吸收光子后一定能從金屬表面逸出,成為光電子C.金屬表面的一個(gè)電子吸收若干個(gè)光子,積累了足夠的能量才能從金屬表面逸出D.無(wú)論光子能量大小如何,電子吸收光子并積累能量后,總能逸出成為光電子解析：根據(jù)光子說(shuō),金屬中的一個(gè)電子一次只能吸收一個(gè)光子,只有所吸收的光子頻率大于金屬的截止頻率,電子才能逃離金屬表面,成為光電子,且光子的吸收是瞬時(shí)的,不需時(shí)間的積累,故只有選項(xiàng)A正確。答案：A2、電器指針原來(lái)是閉合的,現(xiàn)讓紫外線燈發(fā)出的光照射鋅板,發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器指針張開(kāi)了,則()A.驗(yàn)電器的指針帶了正電B.該實(shí)驗(yàn)表明光是一種電磁波C.增強(qiáng)紫外線燈的發(fā)光強(qiáng)度,指針張角會(huì)增大D.紅光照射鋅板,驗(yàn)電器的指針張角一定會(huì)變得更大解析：用紫外線燈照射鋅板時(shí),驗(yàn)電器指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn),可知發(fā)生了光電效應(yīng),電子從鋅板中逸出,此時(shí)鋅板失去電子帶正電,故A正確。光是一種電磁波,但本實(shí)驗(yàn)無(wú)法得出此結(jié)論,故B錯(cuò)誤。紫外光越強(qiáng),單位時(shí)間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目越多,則帶電荷量越大,所以驗(yàn)電器的指針偏角越大,故C正確。因?yàn)榧t光的頻率小于紫外線的頻率,用紅光照射,不一定發(fā)生光電效應(yīng),故D錯(cuò)誤。答案：AC3、(2020江蘇鹽城期末)如圖所示,當(dāng)光照射到光電管時(shí),靈敏電流計(jì)指針沒(méi)有發(fā)生偏轉(zhuǎn),檢查電路沒(méi)有發(fā)現(xiàn)斷路情況,各元件也正常。發(fā)生這種情況可能的原因是()A.電源電壓太高 B.入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng)C.入射光強(qiáng)度較弱 D.光照射時(shí)間太短解析：由題圖可知,此時(shí)電源提供的電壓為正向電壓,只要能發(fā)生光電效應(yīng),電路中就有電流,故A錯(cuò)誤;若入射光波長(zhǎng)太長(zhǎng)