資源簡介

4.2 光電效應(yīng)---教學(xué)評大單元分課時設(shè)計
課 題 4.2 光電效應(yīng)
課 型 新授課 復(fù)習(xí)課□ 試卷講評課□ 其他課□
授課班級 高二年級（ ）班 授課時間 2024年 月 日
教學(xué)內(nèi)容分析 本節(jié)由光電效應(yīng)的實驗規(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)知識是本章的重點內(nèi)容，為下一節(jié)認(rèn)識光的粒子性做好鋪墊。光電效應(yīng)的實驗?zāi)軌蚺囵B(yǎng)學(xué)生提出問題、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)的實驗規(guī)律 2.培養(yǎng)學(xué)生分析解決問題的能力
教學(xué)準(zhǔn)備 多媒體課件
活動設(shè)計
教學(xué)內(nèi)容 教師活動 學(xué)生活動 評價任務(wù)
活動一：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)生未曾見過的現(xiàn)象，吸引學(xué)生注意力，引出新課。
教學(xué)活動二：新知探討
講授新課 一.光電效應(yīng)的實驗規(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(dāng)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(yīng)。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。 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(dāng)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？分析解答：光束照在陰極K上會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象，但只有極少的電子能到達(dá)陽極A，電路中電流很小。加了正向電壓后，大量的電子在電場力的作用下向陽極運動，形成較大電流。（加正向電壓的目的是放大實驗效果，增強實驗“可見性”）。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。思考5：保持光照條件不變，對調(diào)電源的正負(fù)極，逐漸加大兩極之間的電壓，大家分析光電流會怎樣變化？(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？實驗表明:對于一定顏色(頻率)的光, 無論光的強弱如何,遏止電壓是一樣的. 光的頻率 ν改變時，遏止電壓也會改變。光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)，與入射光的強弱無關(guān)。(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(yīng)確定的截止頻率ν c 。 當(dāng)入射光頻率ν > ν c 時，電子才能逸出金屬表面；當(dāng)入射光頻率ν < ν c時，無論光強多大也無電子逸出金屬表面。(4)具有瞬時性實驗結(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(yīng)在極短的時間內(nèi)完成 勒納德等人通過實驗得出以下結(jié)論： ①對于任何一種金屬，都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個頻率就不能發(fā)生光電效應(yīng)；② 當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，入射光越強，飽和電流越大；③光電子的最大初動能與入射光的強度無關(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，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過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。當(dāng)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。這些結(jié)論與實驗相符。①光越強，光電子的初動能應(yīng)該越大，所以遏止電壓UC應(yīng)與光的強弱有關(guān)。②不管光的頻率如何，只要光足夠強，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間才能獲得逸出表面所需的能量，這個時間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于10 -9 S。以上三個結(jié)論都與實驗結(jié)果相矛盾的，所以無法用經(jīng)典的波動理論來解釋光電效應(yīng)。課堂練習(xí)1、利用光電管研究光電效應(yīng)實驗如圖所示,用頻率為ν的可見光照射陰極K,電流表中有電流通過,則(　　)A.用紫外線照射,電流表不一定有電流通過B.用紅光照射,電流表一定無電流通過C.用頻率為ν的可見光照射K,當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭移到A端時,電流表中一定無電流通過D.用頻率為ν的可見光照射K,當(dāng)滑動變阻器的滑動觸頭向B端滑動時,電流表示數(shù)可能不變解析：因紫外線的頻率比可見光的頻率高,所以用紫外線照射時,電流表中一定有電流通過,選項A錯誤。因不知陰極K的截止頻率,所以用紅光照射時,也可能發(fā)生光電效應(yīng),所以選項B錯誤。即使UAK=0,電流表中也可能有電流通過,所以選項C錯誤。當(dāng)滑動觸頭向B端滑動時,UAK增大,陽極A吸收光電子的能力增強,光電流會增大,當(dāng)所有光電子都到達(dá)陽極A時,電流達(dá)到最大,即飽和電流,若在滑動前,電流已經(jīng)達(dá)到飽和電流,那么即使增大UAK,光電流也不會增大,所以選項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，解決問題。分析討論問題。根據(jù)思考問題總結(jié)實驗規(guī)律。結(jié)合帶電粒子在電場中的受力情況分析光電子的受力情況。明確截止評率的概念。了解光電效應(yīng)的瞬時性。觀看實驗視頻。思考討論問題。閱讀材料，了解實驗結(jié)論與經(jīng)典波動理論的不符之處。完成課堂練習(xí)。 總結(jié)什么是光電效應(yīng)規(guī)律，知道什么是光電子。以問題的形式講解新知識，促進(jìn)學(xué)生的交流，增強學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。對學(xué)生的回答內(nèi)容進(jìn)行點評和歸納，總結(jié)出更符合問題題意的答案。根據(jù)思考問題總結(jié)實驗規(guī)律。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。通過實驗現(xiàn)象總結(jié)實驗規(guī)律。了解光電效應(yīng)的瞬時性。實驗總結(jié)觀點效應(yīng)的規(guī)律。引出“逸出功”的概念。讓學(xué)生了解實驗結(jié)論與經(jīng)典波動理論的不符之處，引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)下一課時新內(nèi)容。
拓展提高 1、下列利用光子說對光電效應(yīng)的解釋正確的是(　　)A.金屬表面的一個電子只能吸收一個光子B.電子吸收光子后一定能從金屬表面逸出,成為光電子C.金屬表面的一個電子吸收若干個光子,積累了足夠的能量才能從金屬表面逸出D.無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,金屬中的一個電子一次只能吸收一個光子,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的,不需時間的積累,故只有選項A正確。答案：A2、電器指針原來是閉合的,現(xiàn)讓紫外線燈發(fā)出的光照射鋅板,發(fā)現(xiàn)驗電器指針張開了,則(　　)A.驗電器的指針帶了正電B.該實驗表明光是一種電磁波C.增強紫外線燈的發(fā)光強度,指針張角會增大D.紅光照射鋅板,驗電器的指針張角一定會變得更大解析：用紫外線燈照射鋅板時,驗電器指針發(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,此時鋅板失去電子帶正電,故A正確。光是一種電磁波,但本實驗無法得出此結(jié)論,故B錯誤。紫外光越強,單位時間內(nèi)逸出的光電子數(shù)目越多,則帶電荷量越大,所以驗電器的指針偏角越大,故C正確。因為紅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,靈敏電流計指針沒有發(fā)生偏轉(zhuǎn),檢查電路沒有發(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.入射光波長太長C.入射光強度較弱 D.光照射時間太短解析：由題圖可知,此時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錯誤;若入射光波長太長,頻率太小，小于截止頻率，金屬不能產(chǎn)生光電效應(yīng),與入射光的強度以及照射的時間都無關(guān),故B正確,C、D錯誤。答案：B 完成拓展提高。 鞏固所學(xué)知識。
教學(xué)活動三：知識總結(jié)
課堂小結(jié) 一、光電效應(yīng)二、光電效應(yīng)的規(guī)律。 總結(jié)知識。 幫助學(xué)生總結(jié)所學(xué)知識，建立知識框架。
板書設(shè)計
一、光電效應(yīng)光電效應(yīng)，光電子二、光電效應(yīng)的規(guī)律。1、飽和電流2、遏止電壓3、截止頻率4、具有瞬時性
教學(xué)反思

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