光電效應(yīng)設(shè)計(jì)詳案

1、光電效應(yīng)設(shè)計(jì)詳案教學(xué)目的：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”即實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)的科學(xué)思想教學(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)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)遇到的困難課堂總體設(shè)計(jì)：發(fā)揮教師的主導(dǎo)作用，以演示實(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)

2、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)教學(xué)過(guò)程：一、課題引入前幾節(jié)課我們了解了人們?cè)谘芯抗獾谋拘赃^(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)裝置演示實(shí)驗(yàn)觀察分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象這一階段介紹什么是光電效應(yīng)從

3、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(huà)出整個(gè)裝置的示意圖）介紹裝置后畫(huà)出裝置示意圖將具體的較復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)裝置變?yōu)楹?jiǎn)明的板畫(huà)，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(kāi)狀態(tài) 鋅板和銅網(wǎng)之間 中間是空氣，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

4、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(shū)：光電效應(yīng)，光電子，光電流）（板畫(huà)：光電效應(yīng)的形成過(guò)程）2、研究光電效應(yīng)的規(guī)律用應(yīng)急燈的可見(jiàn)光照射鋅板，而后用 X 射線照射鋅板，由于用可見(jiàn)光照射時(shí)無(wú)電流， 用 X 射線照射時(shí)有電流 指出：可見(jiàn)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

5、電效應(yīng)教師總結(jié)：可見(jiàn)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)法發(fā)生光電效應(yīng)這一頻率界限就叫極限頻率（板書(shū)：二、規(guī)律：任何一種金屬，都存在極限頻率，只有當(dāng)入射光時(shí)，才能發(fā)生光電效應(yīng) ）問(wèn)題 4：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不同頻率，不同光強(qiáng)照射同一金屬發(fā)現(xiàn)：光

6、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)，并且隨入射光頻率的增大而增大）（板書(shū)： 2、光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(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(kāi)始到光電效應(yīng)發(fā)生，需要的時(shí)間長(zhǎng)短（用 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）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?？炜茖W(xué)家用儀器測(cè)出了光電效應(yīng)的發(fā)生時(shí)間，在 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(shū)（ 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

7、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(shū)：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：（ 1）某光恰能使鋅發(fā)生光電效應(yīng)，那么能使課本中表格內(nèi)哪些金屬發(fā)生光電效應(yīng) ?（ 2）表

8、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（板書(shū)：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

9、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(shū)： 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，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(shū)： 3、弱光照射時(shí)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

10、到了巨大的困難后來(lái)，愛(ài)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)）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，其中叫做普朗克常量，實(shí)驗(yàn)測(cè)得：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(ài)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，光子的能量跟光的頻率成正比，即：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(ài)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的逸出功 （板書(shū)： 1、逸出功）（ 2