光電效應(yīng)教學(xué)設(shè)計(jì)

1、. 光電效應(yīng)教學(xué)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì):卞謙團(tuán) 福州第二中學(xué)點(diǎn)評：翁其松福清市教師進(jìn)修校一、概述·本課題為普通高中物理選修（3-5）第五章波和粒子第一節(jié)，高三理科班課程,學(xué)時(shí)一課時(shí)。·學(xué)習(xí)光電效應(yīng)現(xiàn)象及其解釋理論光電效應(yīng)方程。·本課教材蘊(yùn)含著十分豐富的教學(xué)內(nèi)容：在知識方面，本課作為后牛頓物理兩大支柱之量子理論的入門，涉及到量子物理最基礎(chǔ)的內(nèi)容，也是經(jīng)典物理學(xué)與量子物理學(xué)的重要銜接；同時(shí)本節(jié)還有著厚重的物理學(xué)科文化積淀，有物理學(xué)史、科學(xué)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(guān)于這些知識的“背景”，則是相當(dāng)豐滿、承賦人文，為實(shí)施“科學(xué)的

2、人文教育價(jià)值”提供了很大的空間 點(diǎn)評：本課實(shí)際上是在光電效應(yīng)的知識講解。卞老師利用多種的教學(xué)方法激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和求知的欲望。讓學(xué)生在學(xué)習(xí)中體驗(yàn)和領(lǐng)悟，讓抽象的知識變得直觀與簡單。二、教學(xué)目標(biāo)分析知識和能力:l 了解光電效應(yīng)研究史實(shí)了解光子的概念，了解并識別光電效應(yīng)現(xiàn)象 l 能表述光電效應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律，會用光子說解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象的規(guī)律l 理解光電效應(yīng)方程的各個(gè)物理量的含義及其對光電效應(yīng)的解釋l 了解光電效應(yīng)的應(yīng)用：光電開關(guān)、光電成像、光電池。過程和方法：Ø 經(jīng)歷“探究光電效應(yīng)的規(guī)律”過程，獲得探究活動的體驗(yàn)Ø 嘗試發(fā)現(xiàn)波動理論面對光電效應(yīng)的規(guī)律遇到的困難Ø 領(lǐng)略“觀察、

3、實(shí)驗(yàn)提出假說實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證新的假說”的物理學(xué)研究正確方法情感態(tài)度和價(jià)值觀：Ø 體驗(yàn)探究自然界規(guī)律的艱辛與喜悅Ø 陶冶崇尚科學(xué)、仰慕科學(xué)家，欣賞物理學(xué)的奇妙與和諧的情愫Ø 學(xué)習(xí)科學(xué)家敢于堅(jiān)持真理、勇于創(chuàng)新和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，培養(yǎng)判斷有關(guān)信息是否科學(xué)的意識點(diǎn)評：卞老師根據(jù)高三年級學(xué)生的年齡特點(diǎn)和認(rèn)知水平，通過三維目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，特別體現(xiàn)從生活走向物理，從物理走向社會，特別是對研究物理的方法與過程、情感態(tài)度與價(jià)值觀的闡述做得非常到位。三、學(xué)習(xí)者特征分析學(xué)生已經(jīng)在3-5第二章學(xué)習(xí)過原子結(jié)構(gòu)和氫原子光譜與能級結(jié)構(gòu)，對原子微觀結(jié)構(gòu)有了一定的認(rèn)識。知道原子的電離過程本質(zhì)。高三

4、理科班學(xué)生對原子的微觀機(jī)理有一定的興趣，但是，微觀世界的抽象性會成為學(xué)生理解過程的主要障礙。急于求成、重視結(jié)論型陳述、輕視物理探究史實(shí)和邏輯推理是不少理科生學(xué)習(xí)原子物理相關(guān)理論的通病，這也是這一部分知識遺忘率高的原因。點(diǎn)評：卞老師對學(xué)習(xí)者特征分析主要分為三個(gè)方面：一是學(xué)習(xí)者的知識儲備：如知識基礎(chǔ)，理解能力。另一方面為學(xué)習(xí)者的學(xué)習(xí)心態(tài)：有學(xué)習(xí)興趣，但輕過程重結(jié)論。再一個(gè)方面是學(xué)習(xí)者的遺忘率來分析。四、教學(xué)策略選擇與設(shè)計(jì)基于教材特點(diǎn)，本案設(shè)計(jì)擬采用情境陶冶教學(xué)策略與先行組織者教學(xué)策略相結(jié)合的組合策略。本課總體設(shè)計(jì)思想是：課堂教學(xué)以光電效應(yīng)規(guī)律為主線，以其三十年精彩歷程為副線索，通過充分展示圍繞“光

5、電效應(yīng)”所發(fā)生的發(fā)現(xiàn)現(xiàn)象、研究規(guī)律、提出假說、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證這樣一個(gè)科學(xué)發(fā)現(xiàn)過程，在科學(xué)過程展示中推出學(xué)科知識，滲透科學(xué)思想方法，借助多媒體課件播放、實(shí)驗(yàn)裝置重現(xiàn)現(xiàn)象及教師解說，著力于撼動青年學(xué)生崇尚科學(xué)的情感，弘揚(yáng)深厚的物理課程文化點(diǎn)評：卞老師通過講述物理學(xué)史激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)興趣，調(diào)動學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。再通過展示科學(xué)發(fā)現(xiàn)的過程來講述物理的知識與技能、過程與方法、情感態(tài)度與價(jià)值觀。用實(shí)驗(yàn)的方式來加深學(xué)生對知識的理解，從而達(dá)到課程標(biāo)準(zhǔn)中的三維目標(biāo)。五、教學(xué)資源與工具設(shè)計(jì)知識點(diǎn)學(xué)習(xí)目標(biāo)媒體類型媒體內(nèi)容要點(diǎn)教學(xué)作用使用方式所得結(jié)論占用時(shí)間媒體來源1了解光電效應(yīng)在物理學(xué)研究史上的地位幻燈圖片圍繞光電效應(yīng)的三個(gè)諾

6、貝爾物理學(xué)獎項(xiàng)引起學(xué)生的興趣課前演示，烘托課堂氣氛光電效應(yīng)在物理學(xué)研究史上的地位顯赫。3分鐘互聯(lián)網(wǎng)收集2赫茲發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)幻燈圖片顯示赫茲實(shí)驗(yàn)示意圖吸引學(xué)生注意 邊演示、邊講解觀察對于物理發(fā)現(xiàn)的重要性；科學(xué)研究中的“意外”發(fā)現(xiàn)的是給有準(zhǔn)備的人的。3分鐘互聯(lián)網(wǎng)收集3光電效應(yīng)的現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)用倫琴射線照射鋅板實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察設(shè)疑演示講解實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明：1、原來不帶電的鋅板，在倫琴射線的照射下帶上正電。2、原來帶正電的鋅板，在倫琴射線的照射下所帶正電電量增加。結(jié)論：鋅板失去電子4分鐘現(xiàn)場演示4P·勒納德研究光電效應(yīng)的規(guī)律圖片、實(shí)驗(yàn)P·勒納德研究光電效應(yīng)的規(guī)律裝置示意圖、光電效應(yīng)規(guī)律性

7、的實(shí)驗(yàn)演示 用圖示光電效應(yīng)演示儀演示用紅光、藍(lán)光照射鋅板時(shí)，不會產(chǎn)生光電流；用玻璃隔斷紫外線時(shí)，光電流消失；光電流達(dá)到飽和后，改變電壓，光電流不變，改變?nèi)肷涔鈴?qiáng)度，光電流增大對比初始條件、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象觀察設(shè)疑演示講解由學(xué)生嘗試定性解釋光電效應(yīng)。引發(fā)經(jīng)典派與反經(jīng)典派的小討論。由學(xué)生提出現(xiàn)有理論與觀察事實(shí)的矛盾后，教師整理為兩大困難，并以文字顯示引發(fā)疑問：1、光電效應(yīng)現(xiàn)象的產(chǎn)生條件是什么？2、光電流的大小與哪些因素有關(guān)？3、光電效應(yīng)現(xiàn)象到底如何解釋？15分鐘自制課件、圖片、現(xiàn)場演示5經(jīng)典波動理論遇到的難題表格經(jīng)典波動理論遇到的難題提出疑問設(shè)疑演示講解經(jīng)典波動理論遇到前所未有的難題，只能用新的理論才能解

8、釋光電效應(yīng)。5分鐘自制課件6利用愛因斯坦光電方程解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)?zāi)M動畫軟件通過微觀重現(xiàn)光電效應(yīng)過程，解釋其原理。增強(qiáng)過程分析講解演示舉例(或?qū)W生討論)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)極限頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)，低于這個(gè)頻率的光，無論光強(qiáng)怎樣大，也不能產(chǎn)生光電效應(yīng)。10分鐘互聯(lián)網(wǎng)下載課件點(diǎn)評：卞老師在本節(jié)課中運(yùn)用幻燈圖片、實(shí)驗(yàn)、動畫視頻的課件等多種媒體，充分發(fā)揮了綜合多種媒體的優(yōu)勢。1、通過幻燈圖片講述物理學(xué)史來引入新課，使教學(xué)的更有情境性，對學(xué)生的情感態(tài)度與價(jià)值觀的培養(yǎng)有了很大的作用，提高了學(xué)生學(xué)習(xí)物理的興趣，集中了注意力，讓學(xué)生更好地進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)。2、綜合實(shí)驗(yàn)來講

9、述光電效應(yīng)的知識。3、通過動畫視頻把抽象的問題直觀化，提高了教學(xué)效率，使學(xué)生易于理解。六、教學(xué)過程展示光電效應(yīng)的三個(gè)諾貝爾物理學(xué)獎項(xiàng)P·勒納德研究光電效應(yīng)的規(guī)律A·愛因斯坦對光電效應(yīng)的理論解釋光電效應(yīng)的應(yīng)用課堂解題范例學(xué)習(xí)目標(biāo)回顧觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引發(fā)思考鋅板帶電的原因X光照射鋅板演示光電效應(yīng)現(xiàn)象探究光電效應(yīng)規(guī)律實(shí)驗(yàn)（3個(gè)對比實(shí)驗(yàn)）觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，引發(fā)思考引導(dǎo)規(guī)律總結(jié)討論、探究，提出規(guī)律課件輔助分析討論解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象引導(dǎo)、點(diǎn)評密立根精確實(shí)驗(yàn)證實(shí)光電效應(yīng)方程引導(dǎo)、點(diǎn)評解題、討論點(diǎn)評教學(xué)實(shí)錄（電子幻燈片播放，讓學(xué)生在課前準(zhǔn)備時(shí)就對光電效應(yīng)產(chǎn)生極大的關(guān)注，事實(shí)上這個(gè)手段達(dá)到了很好的效

10、果。）光電效應(yīng)最先由赫茲發(fā)現(xiàn)，他的學(xué)生勒納德對光電效應(yīng)的研究卓有成效并獲1905年諾貝爾物理獎，愛因斯坦提出光子論從理論上成功解決光電效應(yīng)面臨的難題并因此獲1921年諾貝爾物理獎，美國物理學(xué)家密立根通過精確實(shí)驗(yàn)證實(shí)了愛因斯坦理論，并獲1923年諾貝爾物理獎光電效應(yīng)的科學(xué)之光經(jīng)眾多物理學(xué)家前赴后繼，三十年努力求索，在物理學(xué)史上成為絢麗奪目的篇章（開始上課）師：十九世紀(jì)末的經(jīng)典物理研究獲得空前的成功：麥克斯維的經(jīng)典電磁理論確立，統(tǒng)一了電場與磁場理論，他所預(yù)言的電磁波被赫茲的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，光的波動理論也得到空前的成功。但是，正是赫茲的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)了一種與光的波動理論不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象，后來人們稱之為光電現(xiàn)象，我

11、們今天就要追尋偉人的足跡去了解何謂光電現(xiàn)象，去體會這些科學(xué)家的平凡與不平凡。大家請看實(shí)驗(yàn)：倫琴射線照射鋅板，觀察與鋅板相連的靜電計(jì)的指針偏轉(zhuǎn)情況。（倫琴射線管打開）靜電計(jì)指針生：（齊）張開了。師：說明靜電計(jì)和鋅板生：帶電了。師：用絲綢摩擦過的玻璃棒接觸靜電計(jì)生：（齊）張開角度更大了。師：說明靜電計(jì)和鋅板帶什么電？生：正電。師：原來電中性的鋅板為什么會帶正電？生：在倫琴射線照射下丟失電子。師：這種在光的照射下物體發(fā)射電子的現(xiàn)象就叫作生：光電效應(yīng)。師：光電效應(yīng)中被光照射的物體發(fā)射出來的電子叫生：光電子。師：光電子的定向移動形成的電流叫生：作光電流。（屏幕顯示光電效應(yīng)、光電子、光電流概念）師：剛才我

12、們是通過靜電方法來研究光電效應(yīng)，物理研究史上勒納德卻從光電流的角度對光電效應(yīng)做了很深入的研究，得出了光電效應(yīng)的四條規(guī)律，因此獲得1905年的諾貝爾物理學(xué)獎。追尋勒納德的研究，我們來看看實(shí)驗(yàn)原理。（屏幕顯示電路原理圖，簡介電路圖）生：（觀察，思考）師：勒納德研究的首要任務(wù)是：光電效應(yīng)的條件是什么？講臺上也擺放著一套光電流演示儀，先讓我們帶著這個(gè)問題來觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。（紫光燈照射鋅板）生：靈敏電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，有光電流產(chǎn)生。師：紫光燈一打開，電流計(jì)指針就生：偏轉(zhuǎn)師：用普通玻璃板擋在紫光燈與鋅板之間生：（驚訝）光電流消失了。師：普通的玻璃就可以阻擋紫外線，可見，可見光能否使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)呢？生：不能。

13、師：紫光燈燈光中能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)的成分是生：紫外線。師：再仔細(xì)觀察光電流的大小。（改變紫光燈與鋅板之間的距離）生：（驚訝）靠近時(shí)，光電流增大；遠(yuǎn)離時(shí)，光電流減小。師：用普通玻璃板擋在紫光燈與鋅板之間，把紫光燈緊貼鋅板，有沒有光電流？生：（失望）沒有。師：可見光不能使鋅板產(chǎn)生光電效應(yīng)；一定頻率的紫外線可以；倫琴射線也可以。從電磁波普的知識可知，這三者的頻率是依次增加，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)只有高于一定頻率的電磁波才能使鋅板發(fā)生光電效應(yīng)。即產(chǎn)生光電效應(yīng)的條件是生：入射光的頻率大于極限頻率。師：或者入射光的波長生：小于極限波長師：知道了光電效應(yīng)產(chǎn)生條件，我們再來關(guān)注它的時(shí)效性。實(shí)驗(yàn)中不論是倫琴射線還是紫外線引

14、起鋅板放出光電子都是生：很短的時(shí)間內(nèi)就發(fā)生的。 師：更精確的研究表明，光電子發(fā)射經(jīng)過的時(shí)間至多為10的負(fù)九次方秒。光電效應(yīng)中的光電子到底從哪里來？生： 原子核外的電子。師：光電效應(yīng)中電子克服原子核對它的吸引所做的功不同，光電子的初動能會有差異，其中最大者叫作光電子的最大初動能。現(xiàn)在我們通過實(shí)驗(yàn)錄像來總結(jié)影響最大初動能的因素。（實(shí)驗(yàn)錄像）生：（觀察后總結(jié)）光電子的最大初動能與入射光強(qiáng)無關(guān)，只隨入射光的頻率的增大而增大。師：光電子定向移動形成光電流，但是我們知道光電流有強(qiáng)有弱，我們的實(shí)驗(yàn)中就有區(qū)別，讓我們來看看勒納德對光電流強(qiáng)度決定因素的研究結(jié)果。（錄像，教師簡要解釋）（補(bǔ)充：飽和光電流定義）生：

15、通過實(shí)驗(yàn)，我們了解到當(dāng)存在光電流時(shí)，飽和光電流強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度成正相關(guān)關(guān)系師：在勒納德的四個(gè)結(jié)論中，我們很顯然的找到了兩個(gè)實(shí)驗(yàn)事實(shí)用經(jīng)典波動理論不能解釋，同學(xué)們可以嘗試尋找這兩個(gè)矛盾。（學(xué)生議論，回答）生：（回答）師：由于光電效應(yīng)的瞬時(shí)性和極限頻率的存在不能用經(jīng)典波動理論來解釋，許多物理學(xué)家投入到這項(xiàng)研究中，其中愛因斯坦在量子化概念的基礎(chǔ)上，大膽地提出光子說，在理論上解決了這兩個(gè)問題。（普朗克量子說光子說光子說對光電效應(yīng)地解釋光電效應(yīng)方程）（討論回答：為什么存在極限頻率？為什么光電效應(yīng)發(fā)生時(shí)間極短？為什么不考慮多個(gè)光子能量積累？生：（由多個(gè)學(xué)生相互補(bǔ)充回答完畢）師：（對愛因斯坦光電效應(yīng)方程的理解，例題講解）簡介密立根精確實(shí)驗(yàn)證實(shí)光電效應(yīng)方程的歷史簡介光電效應(yīng)的重要應(yīng)用光電開關(guān)、光電成像、光電池。（知識點(diǎn)回顧，學(xué)習(xí)目標(biāo)自檢）（課程結(jié)束）點(diǎn)評：通過展示三個(gè)諾貝爾物理獎以及講述物理學(xué)史引入新課，讓學(xué)生體會到學(xué)習(xí)物理的樂趣，提高學(xué)生的注意力，為學(xué)習(xí)新課做了最好的準(zhǔn)備。通過實(shí)驗(yàn)復(fù)習(xí)了舊知識，從而為本節(jié)課的知識打下了鋪墊，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，降低了學(xué)生學(xué)習(xí)新知識的難度。進(jìn)入新課后通過師生的互動，不僅僅是提問的方式，更是通過思維的互動，達(dá)到師生互動的最高境界。通過實(shí)驗(yàn)、錄像、課件以及教師的精心講解，讓學(xué)生明白了光電子的最大初動能、飽和光電流的定義，讓學(xué)生明白產(chǎn)生光電效應(yīng)的條