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文檔簡介
1、物理說課稿:光電效應說課稿目的:了解光電效應的產(chǎn)生條件、規(guī)律及光子學說。了解光的量子性,會用光子說解釋光電效應現(xiàn)象。培養(yǎng)學生觀察能力、分析能力,對實驗事實加以解釋的能力。器材:光電效應演示器,應急燈,紫外線燈,X射線管,感應圈,靈敏檢流計。重、難點:從實驗現(xiàn)象總結(jié)出光電效應的規(guī)律,經(jīng)典理論在解釋光電效應遇到的困難。教學過程:一、引言:師:前幾節(jié)課我們了解了人們在研究光的本性過程提出的幾種有代表性的學說。(簡單回顧光的微粒說和波動說的發(fā)展過程)自從麥克期韋提出光的電磁說,赫茲又用實驗證實了麥克斯韋的理論后,光的波動理論發(fā)展到了完美的地步??墒?,光電效應的發(fā)現(xiàn)又給光的波動理論帶來了前所未有的困難。
2、今天我們就來通過實驗研究光電效應的規(guī)律,并且通過分析光電效應的規(guī)律弄清為什么波動理論無法解釋光電效應現(xiàn)象。 評: 點明課題,強調(diào)已經(jīng)十分完美的理論又受到新的實驗事實的挑戰(zhàn),引起學生的懸念,激發(fā)求知欲。二、新課進行。1、介紹實驗裝置。師: 下面給大家介紹一下光電效應實驗裝置。(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裝置的示意圖)評: 介紹裝置后畫出裝置示意圖,將具體的較復雜的實驗裝置變?yōu)楹喢鞯陌瀹?,突出了原理,有助于后面對實驗事實的進一步分析。師: 現(xiàn)在我把高壓電源接通,檢流裝置接上,為什么檢流計不發(fā)生偏轉(zhuǎn)?生:(集體) 電路還處于斷開狀態(tài)。師: 哪一部分斷開?生
3、: 鋅板和銅網(wǎng)之間。中間是空氣,不能導電。師: 對?,F(xiàn)在讓我們用紫外線照射鋅板,大家注意觀察。(介紹紫外線燈,用紫外照射鋅板,檢流計指針偏轉(zhuǎn))師: 剛才用紫外線照射鋅板時,看到了什么現(xiàn)象?為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象?生: 看到檢流計指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn),說明電路中出現(xiàn)了電流。師: 這電流可能是哪種原因產(chǎn)生的?生: 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。師: 對。這兩種可能性都有。但是,如果我們用銅板代替鋅板,則指針不會發(fā)生偏轉(zhuǎn),這樣,排除了哪種可能性?生:(集體)排除了空氣被電離的可能性。師: 這樣,我們就知道,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
4、;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,光電子,光電流)(板畫:光電效應的形成過程)評: 這一階段介紹什么是光電效應。從演示入手,引導學生觀察并分析實驗現(xiàn)象,為下面的研究光電效應規(guī)律作準備。師: 下面我們進一步研究光電效應有哪些規(guī)律。(用應急燈的可見光照射鋅板,而后用X射線照射鋅板) 剛才分別用可見光和X射線照射鋅板,大家看到了什么現(xiàn)象?生:(集體)用可見光照射時無電流,用X射線照射時有電流。師: 這又說明了什么呢?生: 可見光頻率較低,不能發(fā)生光電效應,X射線頻率較高,可以發(fā)生光電效應。師: 對。我們知道,可見光,紫外線,X射線都是電磁波,只是頻率高低不
5、同??茖W家們還用不同頻率的各種電磁波照射同一種金屬板,發(fā)現(xiàn),當頻率低到一定程度后,不論怎樣增大入射光強度,怎樣延長照射時間,都無法發(fā)生光電效應。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V.,只有當入射光VV.,才能發(fā)生光電效應。)師:科學家還發(fā)現(xiàn),發(fā)生光電效應時,若將高壓電源去掉,檢流計中仍能發(fā)現(xiàn)有電流通過。這說明什么呢?生:飛出的電子不需要加速電壓,能從鋅板飛向銅網(wǎng)。師: 對。這也說明飛出的電子具有一定的初速度,具有一定的初動能。光電子的這一初動能是從哪里來的呢?生:從入射光中獲得。師:對??茖W家用不同的光(不同頻率,不同光強)照射同一金屬。發(fā)現(xiàn):光電子的最大
6、初動能E晝km晞與入射光強度無關,只與入射光頻率有關,并且隨入射光頻率的增大而增大。(板書:2、光電子的最大初動能E與入射光強度無關,只隨入射光頻率的增大而增大),這是光電效應的第二條規(guī)律。師: 下面再讓我們看一看,在能發(fā)生光電效應的情況下,從光照開始到光電效應發(fā)生,需要的時間長短。(用X射線照射鋅板,讓X射線不斷地斷、續(xù)照射,檢流計指針的偏轉(zhuǎn)也斷、續(xù)發(fā)生)剛才大家看到的現(xiàn)象說明了什么問題?生:光電效應發(fā)生非???。師:對??茖W家用儀器測出了光電效應的發(fā)生時間,在10-9秒以下。在這段時間中,光只能通過約20-30厘米的距離??梢哉f光電效應的發(fā)生幾乎是瞬時的。板書(3、光電效應的發(fā)生幾乎是瞬時的
7、。)師: 在上面研究的光電效應的第二條規(guī)律中,我們知道入射光強不影響光電子的最大初動能,那么入射光強可以對什么發(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,檢流計指針偏轉(zhuǎn)幅度相應地發(fā)生變化)這個現(xiàn)象說明什么?生:說明入射光強度增大時,光電流強度也增大。師:對。精確的實驗表明,光電流強度與入射光強度成正比關系,這是光電效應的和4條規(guī)律。(板書:4、光電流隨入射光強度的增大而增大。)評: 從演示實驗入手,一步一步地引導學生觀察、分析,盡量讓學生自己通過觀察、分析獲得知識。師: 剛才我們通過對實驗現(xiàn)象的觀察、分析,得出了光電效應的規(guī)律。歷史上科學家們通過大量的實驗,總結(jié)出了光電效應的4
8、條規(guī)律,下面大家看課本,熟悉這4條規(guī)律。生:(看書)師:下面提幾個問題。(問題是:(1)某光恰能使鋅發(fā)生光電效應,那么能使課本中表格內(nèi)哪些金屬發(fā)生光電效應?(2)表中哪種金屬最易發(fā)生光電效應?(3)為什么各種金屬的極限頻率不同?)生:(分別回答上述三個問題。)評:上面的學生看書,緊接著教師的提問,達到了鞏固對4條規(guī)律的理解的目的。師:(提出新問題)為什么說光的波動理論無法解釋光電效應的規(guī)律?從光電效應的發(fā)生過程來看,電子吸收入射光能量后才能掙脫原子核的束縛,所以我們應從能量的角度來分析光效應。光的波動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)越大,光能越大,光的能量與頻率
9、無關。大家想一想,波動理論為什么無法解釋光電效應的規(guī)律?我們先來分析第一條規(guī)律:存在極限頻率。(提問學生)生:按波動理論,光強越大,光能越大,就應該能發(fā)生光電效應,而事實不是這樣。師:對。按波動理論,不論什么頻率的光,只要光強足夠大,就應該發(fā)生光電效應,不應存在極限頻率。 (板書: 波動理論的困難: 1、不應存在極限頻率)師: 波動理論能解釋光電子的最大初動能與入射光強無關嗎?生:不能。按波動理論,入射光強越大,光能越大,飛出的光電子初動能就應越大。師:對。事實是光電子的最大初動能僅與入射光頻率有關。(板書:2、光電子最大初動能E晝km晞應與光強有關,與V無關)師:光電效應幾乎是瞬時發(fā)生的。也
10、就是說,不論入射光強多么弱,只要VV.,就立即能發(fā)生光電效應。這用波動理論能解釋嗎?生:不能。按波動理論,光太弱時不能發(fā)生光電效應。師:光太弱時,按波動理論,要達到使光電子飛出的能量,要有一個能量積累過程。事實上光電效應幾乎瞬時發(fā)生說明一旦發(fā)生光電效應,幾乎不需要能量的積累過程。(板書: 3、弱光照射時應有能量積累過程,不應瞬時發(fā)生)師: 光電效應的第4條規(guī)律能用波動理論解釋嗎?生:(集體)能。師:從剛才的分析中,我們知道,光的波動理論在解釋光電效應時遇到了巨大的困難。后來,愛因斯坦在普朗克量子化理論的啟發(fā)下,提出了光子學說。下面大家看課本:光子學說怎么回事。評:這部分內(nèi)容主要從波動理論的主要觀點出發(fā),引導學生認識到波動理論的缺陷,為后面引入光子學說做鋪墊。)師:光子說與波動理論的主要區(qū)別是什么?生:光子說認為能量是一份一份的,與頻率有關,而波動 說認為能量是連續(xù)的,與頻率無關。三、結(jié)束語:師:對。光子說的這兩點實際上是針對波動理論的兩大要害提出的。愛因斯坦當時在實驗事實還不是很充分的時候,提出了光子說,是對科學的重大貢獻。這也說明理論與新的實驗事實不符時,要根據(jù)事實建立新的理論,因為實踐是檢驗真理的唯一標準。至于光子說是怎樣解釋光電效應的,我們下節(jié)課繼續(xù)研究。
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