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高三物理教案光電效應(yīng)教學(xué)設(shè)計

時間：2024-06-08 05:45:34 毅霖高三物理教案我要投稿

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　　作為一名優(yōu)秀的教育工作者，時常要開展教學(xué)設(shè)計的準(zhǔn)備工作，教學(xué)設(shè)計是把教學(xué)原理轉(zhuǎn)化為教學(xué)材料和教學(xué)活動的計劃。那么應(yīng)當(dāng)如何寫教學(xué)設(shè)計呢？以下是小編幫大家整理的高三物理教案光電效應(yīng)教學(xué)設(shè)計，歡迎大家借鑒與參考，希望對大家有所幫助。

高三物理教案光電效應(yīng)教學(xué)設(shè)計

　　高三物理教案光電效應(yīng)教學(xué)設(shè)計1

　　教學(xué)重點：

　　光電效應(yīng)現(xiàn)象

　　教學(xué)難點：

　　運用光子說解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象

　　示例：

　　一、光電效應(yīng)

　　1、演示光電效應(yīng)實驗，觀察實驗現(xiàn)象

　　2、在光的照射下物體發(fā)射光子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)

　　3、現(xiàn)象：

　�。�1）光電效應(yīng)在極短的時間內(nèi)完成；

　�。�2）入射光的頻率大于金屬的極限頻率才會發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象；

　　（3）在已經(jīng)發(fā)生光電效應(yīng)的條件下，逸出光電子的數(shù)量跟入射光的強度成正比；

　　（4）在已經(jīng)發(fā)生光電效應(yīng)的條件下，光電子最大初動能隨入射光頻率的增大而增大。

　　4、學(xué)生看書上表格常見金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率

　　5、提出問題：為什么會發(fā)生3中的現(xiàn)象

　　二、光子說

　　1、普朗克的量子說

　　2、愛因斯坦的光子說

　　在空間傳播的光不是連續(xù)的，而是一份份的，每一份叫做光量子，簡稱光子。

　　三、用光子說解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象

　　先由學(xué)生閱讀課本上的解釋過程，然后教師提出問題，由學(xué)生解釋。

　　四、光電效應(yīng)方程

　　1、逸出功

　　2、愛因斯坦光電效應(yīng)方程

　　對一般學(xué)生只需簡單介紹

　　對層次較好的學(xué)生可以練習(xí)簡單計算，深入理解方程的意義

　　例題：用波長200nm的'紫外線照射鎢的表面，釋放出的光電子中最大的動能是2.94eV。用波長為160nm的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子的最大動能是多少？

　　五、光電效應(yīng)的簡單應(yīng)用

　　六、作業(yè)

　　探究活動

　　題目：光電效應(yīng)的應(yīng)用

　　組織：分組

　　方案：分組利用光電二極管的特性制作小發(fā)明

　　評價：可操作性、創(chuàng)新性、實用性

　　高三物理教案光電效應(yīng)教學(xué)設(shè)計2

　　教學(xué)目標(biāo)：

　　1、知識與技能：

　　(1)通過實驗了解光電效應(yīng)的實驗規(guī)律。

　　(2)知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義。

　　(3)了解康普頓效應(yīng)，了解光子的動量

　　2、過程與方法：經(jīng)歷科學(xué)探究過程，認(rèn)識科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題，驗證物理規(guī)律。

　　3、情感、態(tài)度與價值觀：領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對科學(xué)的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。

　　教學(xué)重點：

　　光電效應(yīng)的實驗規(guī)律

　　教學(xué)難點：

　　愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義

　　教學(xué)方法：

　　教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。

　　教學(xué)用具：

　　投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備

　　(一)引入新課

　　回顧前面的學(xué)習(xí)，總結(jié)人類對光的本性的認(rèn)識的發(fā)展過程?

　　(多媒體投影，見課件。)光的干涉、衍射現(xiàn)象說明光是電磁波，光的偏振現(xiàn)象進(jìn)一步說明光還是橫波。19世紀(jì)60年代，麥克斯韋又從理論上確定了光的電磁波本質(zhì)。然而，出人意料的是，正當(dāng)人們以為光的波動理論似乎非常完美的時候，又發(fā)現(xiàn)了用波動說無法解釋的新現(xiàn)象光電效應(yīng)現(xiàn)象。對這一現(xiàn)象及其他相關(guān)問題的研究，使得人們對光的又一本質(zhì)性認(rèn)識得到了發(fā)展。

　　(二)進(jìn)行新課

　　1、光電效應(yīng)

　　實驗演示1：(課件輔助講述)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。上述實驗說明了什么?(表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電)

　　概念：在光(包括不可見光)的.照射下，從物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來的電子叫做光電子。

　　2、光電效應(yīng)的實驗規(guī)律

　　(1)光電效應(yīng)實驗

　　如圖所示，光線經(jīng)石英窗照在陰極上，便有電子逸出----光電子。光電子在電場作用下形成光電流。

　　概念：遏止電壓，將換向開關(guān)反接，電場反向，則光電子離開陰極后將受反向電場阻礙作用。當(dāng)K、A間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當(dāng)電壓達(dá)到某一值Uc時，光電流恰為0.Uc稱遏止電壓。

　　根據(jù)動能定理，有：

　　(2)光電效應(yīng)實驗規(guī)律

　　①光電流與光強的關(guān)系：飽和光電流強度與入射光強度成正比。

　　②截止頻率c----極限頻率，對于每種金屬材料，都相應(yīng)的有一確定的截止頻率c，當(dāng)入射光頻率c時，電子才能逸出金屬表面；當(dāng)入射光頻率c時，無論光強多大也無電子逸出金屬表面。

　�、酃怆娦�(yīng)是瞬時的。從光開始照射到光電子逸出所需時間10-9s。

　　3、光電效應(yīng)解釋中的疑難

　　經(jīng)典理論無法解釋光電效應(yīng)的實驗結(jié)果。

　　經(jīng)典理論認(rèn)為，按照經(jīng)典電磁理論，入射光的光強越大，光波的電場強度的振幅也越大，作用在金屬中電子上的力也就越大，光電子逸出的能量也應(yīng)該越大。也就是說，光電子的能量應(yīng)該隨著光強度的增加而增大，不應(yīng)該與入射光的頻率有關(guān)，更不應(yīng)該有什么截止頻率。

　　光電效應(yīng)實驗表明：飽和電流不僅與光強有關(guān)而且與頻率有關(guān)，光電子初動能也與頻率有關(guān)。只要頻率高于極限頻率，即使光強很弱也有光電流；頻率低于極限頻率時，無論光強再大也沒有光電流。

　　光電效應(yīng)具有瞬時性。而經(jīng)典認(rèn)為光能量分布在波面上，吸收能量要時間，即需能量的積累過程。

　　為了解釋光電效應(yīng)，愛因斯坦在能量子假說的基礎(chǔ)上提出光子理論，提出了光量子假設(shè)。

　　4、愛因斯坦的光量子假設(shè)

　　(1)內(nèi)容

　　光不僅在發(fā)射和吸收時以能量為h的微粒形式出現(xiàn)，而且在空間傳播時也是如此。也就是說，頻率為的光是由大量能量為E=h的光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速c運動。

　　(2)愛因斯坦光電效應(yīng)方程

　　在光電效應(yīng)中金屬中的電子吸收了光子的能量，一部分消耗在電子逸出功W0，另一部分變?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭幽蹺k。由能量守恒可得出：

　　W0為電子逸出金屬表面所需做的功，稱為逸出功。Wk為光電子的最大初動能。

　　(3)愛因斯坦對光電效應(yīng)的解釋

　�、俟鈴姶螅庾訑�(shù)多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。

　　②電子只要吸收一個光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時間的累積。

　�、蹚姆匠炭梢钥闯龉怆娮映鮿幽芎驼丈涔獾念l率成線性關(guān)系。

　�、軓墓怆娦�(yīng)方程中，當(dāng)初動能為零時，可得極限頻率：

　　愛因斯坦光子假說圓滿解釋了光電效應(yīng)，但當(dāng)時并未被物理學(xué)家們廣泛承認(rèn)，因為它完全違背了光的波動理論。

　　5、光電效應(yīng)理論的驗證

　　美國物理學(xué)家密立根，花了十年時間做了光電效應(yīng)實驗，結(jié)果在1915年證實了愛因斯坦光電效應(yīng)方程，h的值與理論值完全一致，又一次證明了光量子理論的正確。

　　6、展示演示文稿資料：愛因斯坦和密立根

　　由于愛因斯坦提出的光子假說成功地說明了光電效應(yīng)的實驗規(guī)律，榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎。

　　密立根由于研究基本電荷和光電效應(yīng)，特別是通過著名的油滴實驗，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎。

　　光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用

　　(1)光控繼電器

　　可以用于自動控制，自動計數(shù)、自動報警、自動跟蹤等。

　　(2)光電倍增管

　　可對微弱光線進(jìn)行放大，可使光電流放大105~108倍，靈敏度高，用在工程、天文、科研、軍事等方面。

　　高三物理教案光電效應(yīng)教學(xué)設(shè)計3

　　光量子(光子)：E=h

　　實驗結(jié)論

　　光子說的解釋

　　1、每種金屬都有一個極限頻率入射光的頻率必須大于這個頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)電子從金屬表面逸出，首先須克服金屬原子核的引力做功(逸出功W)，要使入射光子的能量不小于W，對應(yīng)頻率即是極限頻率。

　　2、光電子的最大初動能與入射光的強度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大電子吸收光子能量后，只有直接從金屬表面飛出的光電子，才具有最大初動能即：

　　3、入射光照射到金屬板上時光電子的發(fā)射機率是瞬時的，一般不會超過10-9S光照射金屬時，電子吸收一個光子(形成光電子)的能量后，動能立即增大，不需要積累能量的過程。

　　4、當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，光電流強度與入射光強度成正比當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時，入射光越強，單位時間內(nèi)入射到金屬表面的光子數(shù)越多，產(chǎn)生的光電子數(shù)越多，射出的光電子作定向移動時形成的光電流越大。

　　(1)產(chǎn)生光電效應(yīng)的`條件：

　�、贅O

　�、趆W

　　(2)發(fā)生光電效應(yīng)后，入射光的強度與產(chǎn)生的光電流成正比。

　　(3)光電效應(yīng)方程，W=h

　　(4)光電管的應(yīng)用

　　能級

　　一、核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典物理的矛盾

　　(1)根據(jù)經(jīng)典物理的觀點推斷：

　�、僭谲壍郎线\動的電子帶有電荷，運動中要輻射電磁波。

　　②電子損失能量，它的軌道半徑會變小，最終落到原子核上。

　�、塾捎陔娮榆壍赖淖兓沁B續(xù)的，輻射的電磁波的頻率也會連續(xù)變化。

　　事實上：

　　①原子是穩(wěn)定的。

　�、谳椛涞碾姶挪l率也只是某些確定值。

　　二、玻爾理論

　　①軌道量子化：電子繞核運動的軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值。對應(yīng)的氫原子的軌道半徑為：rn=n2r1(n=1，2，3，)，r1=0.5310-10m。

　�、谀芰繝顟B(tài)量子化：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，這些狀態(tài)的能量值叫能級，能量最低的狀態(tài)叫基態(tài)，其它狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)。原子處于稱為定態(tài)的能量狀態(tài)時，雖然電子做加速運動，但并不向外輻射能量。

　　氫原子的各能量值為：

　�、圮S遷假說：原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)要輻射(或吸收)一定頻率的光子，即：h=Em-En

　　三、光子的發(fā)射和吸收

　　(1)原子處于基態(tài)時最穩(wěn)定，處于較高能級時會自發(fā)地向低能級躍遷，經(jīng)過一次或幾次躍遷到達(dá)基態(tài)，躍遷時以光子的形式放出能量。

　　(2)原子在始末兩個能級Em和Enn)間躍遷時發(fā)射光子的頻率為，其大小可由下式?jīng)Q定：h=Em-En。

　　(3)如果原子吸收一定頻率的光子，原子得到能量后則從低能級向高能級躍遷。

　　(4)原子處于第n能級時，可能觀測到的不同波長種類N為：

　　考點分析：

　　考點：波爾理論：定態(tài)假設(shè)；軌道假設(shè)；躍遷假設(shè)。

　　考點：h=Em-En

　　考點：原子處于第n能級時，可能觀測到的不同波長種類N為：

　　考點：原子的能量包括電子的動能和電勢能(電勢能為電子和原子共有)即：原子的能量En=EKn+EPn。軌道越低，電子的動能越大，但勢能更小，原子的能量變小。