《光電效應(yīng)》教案

1、光電效應(yīng)教案示例一、教學(xué)目標(biāo)：（一）知識(shí)目標(biāo)：1、了解光電效應(yīng)的產(chǎn)生條 件、規(guī)律及光子學(xué)說(shuō).2、了解光的量子性，會(huì)用 光子說(shuō)解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象.（二）能力目標(biāo)：1、培養(yǎng)學(xué)生觀察能力、分 析能力，對(duì)實(shí)驗(yàn)事實(shí)加以解釋的能力.（三）情感目標(biāo)：1、引導(dǎo)學(xué)生探索知識(shí)之間 的聯(lián)系，滲透了 “當(dāng)理論與新 的實(shí)驗(yàn)事實(shí)不相符時(shí)，要根據(jù) 事實(shí)建立新的理論”一一即實(shí) 踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)的科 學(xué)思想. 二、教學(xué)用具：光電效應(yīng) 演示器，應(yīng)急燈，紫外線燈，X 射線管，感應(yīng)圈，靈敏檢流計(jì).三、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)：從 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)出光電效應(yīng)的規(guī) 律，經(jīng)典理論在解釋光電效應(yīng) 遇到的困難.四、課堂總體設(shè)計(jì)：發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，以

2、演示實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)，逐步引導(dǎo)學(xué) 生通過(guò)對(duì)演示現(xiàn)象的觀察，得 出光電效應(yīng)的規(guī)律.通過(guò)對(duì)經(jīng) 典波動(dòng)理論無(wú)法解釋光電效應(yīng) 的分析，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用已知知 識(shí)分析新的事驗(yàn)事實(shí)的能力，讓學(xué)生進(jìn)一步體會(huì)到實(shí)踐是檢 驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn).五、教學(xué)過(guò)程：（一）課題引入前幾節(jié)課我們了解了人們 在研究光的本性過(guò)程提出的幾 種有代表性的學(xué)說(shuō).（由于前 面幾節(jié)內(nèi)容已經(jīng)涉及了光的微 粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)的發(fā)展過(guò)程，可 以簡(jiǎn)單回顧）自從麥克斯韋提 出光的電磁說(shuō)，赫茲又用實(shí)驗(yàn) 證實(shí)了麥克斯韋的理論后，光 的波動(dòng)理論發(fā)展到了完善的地步.可是，光電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)又 給光的波動(dòng)理論帶來(lái)了前所未 有的困難.今天我們就來(lái)通過(guò) 實(shí)驗(yàn)研究光電效應(yīng)的規(guī)律，并 且

3、通過(guò)分析光電效應(yīng)的規(guī)律弄 清為什么波動(dòng)理論無(wú)法解釋光 電效應(yīng)現(xiàn)象.（二）新課進(jìn)行.1、介紹實(shí)驗(yàn)裝置一一演示 實(shí)驗(yàn)一一觀察分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象I I這一階段介紹什么是光電 效應(yīng).從演示入手，引導(dǎo)學(xué)生觀察并分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，為下面 的研究光電效應(yīng)規(guī)律作準(zhǔn)備.介紹一下光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)裝 置.（分別介紹鋅板、銅網(wǎng)、 高壓電源、檢流裝置，一邊介 紹，一邊在黑板上畫出整個(gè)裝 置的示意圖）介紹裝置后畫出裝置示意 圖一一將具體的較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn) 裝置變?yōu)楹?jiǎn)明的板畫，突出了原理，有助于后面對(duì)實(shí)驗(yàn)事實(shí) 的進(jìn)一步分析.問(wèn)題1:把高壓電源接通， 檢流裝置接上，為什么檢流計(jì) 不發(fā)生偏轉(zhuǎn)？（電路還處于斷開狀態(tài).鋅 板和銅網(wǎng)之間.中間是空氣，

4、 不能導(dǎo)電.）問(wèn)題2:現(xiàn)在讓我們用紫 外線照射鋅板，（介紹紫外線 燈，用紫外照射鋅板，檢流計(jì) 指針偏轉(zhuǎn)）.觀察用紫外線照射鋅板時(shí)，看到了什么現(xiàn)象？ 為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象？（看到檢流計(jì)指針發(fā)生了 偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明電路中出現(xiàn)了電 流.）問(wèn)題3:分析電流可能是 哪種原因產(chǎn)生的？（可能是紫外線使空氣電 離，也可能是紫外線使鋅板飛 出了電子.）教師用銅板代替鋅板，則 指針不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，這樣，排除排除了空氣被電離的可能 性.通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)：鋅板 在紫外線的照射下，飛出了電 子，這種物體在光照下有電子 飛出的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)；在光 照下從物體中飛出的電子叫光 電子，電路中的電流叫光電流.（板書：光電效應(yīng)，光電 子

5、;光電流）（板畫：光電效 應(yīng)的形成過(guò)程）2、研究光電效應(yīng)的規(guī)律精心整理用應(yīng)急燈的可見光照射鋅 板，而后用X射線照射鋅板， 由于用可見光照射時(shí)無(wú)電流， 用X射線照射時(shí)有電流.指出: 可見光頻率較低，不能發(fā)生光 電效應(yīng)，X射線頻率較高，可 以發(fā)生光電效應(yīng).I I教師總結(jié)：可見光，紫外 線，X射線都是電磁波，只是 頻率高低不同.用不同頻率的 各種電磁波照射同一種金屬 板，發(fā)現(xiàn)，當(dāng)頻率低到一定程 度后，不論怎樣增大入射光強(qiáng) 度，怎樣延長(zhǎng)照射時(shí)間，都無(wú) 精心整理法發(fā)生光電效應(yīng).這一頻率界 限就叫極限頻率.（板書：二、規(guī)律：任何 一種金屬，都存在極限頻率” 只有當(dāng)入射光小。時(shí)，才能發(fā)生 光電效應(yīng).）問(wèn)題4

6、:發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)， 若將高壓電源去掉，檢流計(jì)中 仍能發(fā)現(xiàn)有電流通過(guò).這說(shuō)明 什么呢？ （飛出的電子不需要加速 電壓，能從鋅板飛向銅網(wǎng).這也說(shuō)明飛出的電子具有一定的 初速度，具有一定的初動(dòng)能.）問(wèn)題5:光電子的這一初 動(dòng)能是從哪里來(lái)的呢？（從入射光中獲得.用不 同的光一一不同頻率,不同光 強(qiáng)一一照射同一金屬.發(fā)現(xiàn)： 光電子的最大初動(dòng)能與入射 光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只與入射光頻率 有關(guān);4且隨入射光頻率的增 大而增大.）（板書：2、光電子的最大 初動(dòng)能月與入射光強(qiáng)度無(wú)關(guān)，只隨入射光頻率的增大而增大） 這是光電效應(yīng)的第二條規(guī)律.讓學(xué)生觀察在能發(fā)生光電 效應(yīng)的情況下，從光照開始到 光電效應(yīng)發(fā)生，需要的時(shí)間長(zhǎng)（用

7、X射線照射鋅板，讓 X射線不斷地?cái)?、續(xù)照射，檢 流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)也斷、續(xù)發(fā)生）. I r-mJ'1"»- .|問(wèn)題6:大家看到的現(xiàn)象 說(shuō)明了什么問(wèn)題？（光電效應(yīng)發(fā)生非?？?科 學(xué)家用儀器測(cè)出了光電效應(yīng)的發(fā)生時(shí)間，在時(shí)s以下.在這段 時(shí)間中，光只能通過(guò)約 20-30cm的距離.可以說(shuō)光電 效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的.)板書(3、光電效應(yīng)的發(fā)生 幾乎是瞬時(shí)的教師講解：通過(guò)研究的光 電效應(yīng)的第二條規(guī)律中，我們 知道入射光強(qiáng)不影響光電子的 最大初動(dòng)能.I I問(wèn)題7:入射光強(qiáng)不影響 光電子的最大初動(dòng)能，那么入射光強(qiáng)可以對(duì)什么發(fā)生影響 呢？（把紫外線管靠近鋅板， 改變紫外線管與鋅板的

8、距離， 檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)幅度相應(yīng)地發(fā) 生變化）這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明什么？ （說(shuō)明入射光強(qiáng)度增大時(shí)，光 電流強(qiáng)度也增大.精確的實(shí)驗(yàn) 表明，光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng) 度成正比關(guān)系，這是光電效應(yīng) 的第4條規(guī)律.）（板書：4、光電流隨入射 光強(qiáng)度的增大而增大.）通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、 分析，得出了光電效應(yīng)的規(guī) 律.通過(guò)閱讀課本，讓學(xué)生熟 悉這4條規(guī)律.看表格思考下 列問(wèn)題：幾種金屬的極限須率 也 和極限波長(zhǎng)為艷鉀辟銀舶ko /Hz43 11T5.39乂卬49 07 *1。河11,5 xia«415,3 K 101上% /nm66055g372260196(1)某光恰能使鋅發(fā)生光 電效應(yīng)，那么能使課本中表格

9、 內(nèi)哪些金屬發(fā)生光電效應(yīng)？(2)表中哪種金屬最易發(fā) 生光電效應(yīng)？（3）為什么各種金屬的極 限頻率不同？）3、波動(dòng)理論在解釋光電效 應(yīng)時(shí)的矛盾為什么說(shuō)光的波動(dòng)理論無(wú) 法解釋光電效應(yīng)的規(guī)律？從光 電效應(yīng)的發(fā)生過(guò)程來(lái)看，電子 吸收入射光能量后才能掙脫原 子核的束縛，所以我們應(yīng)從能 量的角度來(lái)分析光效應(yīng).光的 波動(dòng)理論是這樣描述光的能量 的：（1）能量是連續(xù)的；（2） 振幅（光強(qiáng)）越大，光能越大，光的能量與頻率無(wú)關(guān).大家想 一想，波動(dòng)理論為什么無(wú)法解 釋光電效應(yīng)的規(guī)律？(1)我們先來(lái)分析第一條 規(guī)律：存在極限頻率.按波動(dòng)理論，不論什么頻 率的光，只要光強(qiáng)足夠大，就 應(yīng)該發(fā)生光電效應(yīng)，不應(yīng)存在 極限頻率

10、. I r-"4.|(板書：波動(dòng)理論的困難: 1、不應(yīng)存在極限頻率)(2)波動(dòng)理論能解釋光電 子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)無(wú) 關(guān)嗎？按波動(dòng)理論，入射光強(qiáng)越 大，光能越大，飛出的光電子 初動(dòng)能就應(yīng)越大.事實(shí)是光電 子的最大初動(dòng)能僅與入射光頻 率有關(guān).(板書：2、光電子最大初 動(dòng)能£的大小應(yīng)與光強(qiáng)有關(guān)，與 無(wú)關(guān))(3)光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí) 發(fā)生的.也就是說(shuō)，不論入射光強(qiáng)多么弱，只要-S就立即 能發(fā)生光電效應(yīng).光太弱時(shí)， 按波動(dòng)理論，要達(dá)到使光電子 飛出的能量，要有一個(gè)能量積 累過(guò)程.事實(shí)上光電效應(yīng)幾乎 瞬時(shí)發(fā)生說(shuō)明一旦發(fā)生光電效 應(yīng)，幾乎不需要能量的積累過(guò) 程.(板書：3、弱光照射時(shí)

11、應(yīng) 有能量積累過(guò)程，不應(yīng)瞬時(shí)發(fā) 生)(4)波動(dòng)理論能夠解釋第 四條規(guī)律一一隨著光強(qiáng)的增 大，光電流也在增大.通過(guò)上面的分析，光的波 動(dòng)理論在解釋光電效應(yīng)時(shí)遇到 了巨大的困難.后來(lái)，愛因斯 坦在普朗克量子化理論的啟發(fā) 下，提出了光子學(xué)說(shuō).4、光子說(shuō)閱讀課文分析：?jiǎn)栴}8:光子說(shuō)與波動(dòng)理 論的主要區(qū)別是什么？（光子說(shuō)認(rèn)為能量是一份 一份的，與頻率有關(guān)，而波動(dòng) 說(shuō)認(rèn)為能量是連續(xù)的，與頻率 無(wú)關(guān).）精心整理普朗克認(rèn)為電磁波的發(fā)射 和吸收不是連續(xù)的，而是一份 一份的進(jìn)行的，理論計(jì)算的結(jié) 果才能和實(shí)驗(yàn)事實(shí)相符，這樣 的一份能量叫做能量子，普朗 克還認(rèn)為每一份能量等于 中®叫做普朗克常量，實(shí)驗(yàn)測(cè) 得

12、：普朗克將物理學(xué)帶進(jìn)了量 子世界，受到普朗克的啟發(fā)， 愛因斯坦在1905年提出，在空 間中傳播的光也不是連續(xù)的， 而是一份一份的，每一份叫做 一個(gè)光量子，簡(jiǎn)稱光子，光子精心整理的能量，跟光的頻率成正比， 即：Ehv這個(gè)學(xué)說(shuō)后來(lái)就叫做光子 說(shuō).（關(guān)于光子說(shuō)的內(nèi)容可以 讓學(xué)生自學(xué)）光子說(shuō)的這兩點(diǎn)實(shí)際上是 針對(duì)波動(dòng)理論的兩大要害提出 的.愛因斯坦當(dāng)時(shí)在實(shí)驗(yàn)事實(shí) 還不是很充分的時(shí)候，提出了 光子說(shuō)，是對(duì)科學(xué)的重大貢 獻(xiàn).這也說(shuō)明理論與新的實(shí)驗(yàn) 事實(shí)不符時(shí)，要根據(jù)事實(shí)建立新的理論，因?yàn)閷?shí)踐是檢驗(yàn)真 理的唯一標(biāo)準(zhǔn).5、光電效應(yīng)方程(1)光電效應(yīng)中，金屬中 的電子在飛出金屬表面時(shí)要克 服原子核對(duì)它的吸引而做功， 某種金屬中的不同電子，脫離 這種金屬所做的功也不一樣， 使電子脫離某種金屬所做的功 的最小值叫做這種金屬