高中物理選修《光的粒子性》教學(xué)設(shè)計(jì)1

《光的粒子性》教學(xué)設(shè)計(jì)一、教學(xué)目標(biāo)1．知識與技能（1）光電效應(yīng)現(xiàn)象具有哪些規(guī)律．（2）人們研究光電效應(yīng)現(xiàn)象的目的性．（3）愛因斯坦的光子說對光電效應(yīng)現(xiàn)象的解釋．2．過程與方法(1)觀察用紫外線燈照射鋅板的實(shí)驗(yàn)，分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因．(2)觀察光電效應(yīng)演示儀的實(shí)驗(yàn)過程，掌握分析現(xiàn)象所得到的結(jié)論．3．態(tài)度．情感．價(jià)值觀結(jié)合物理學(xué)發(fā)展史使學(xué)生了解到科學(xué)理論的建立過程，滲透科學(xué)研究方法的教育．二、教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn)分析（1）光電效應(yīng)現(xiàn)象的基本規(guī)律．光子說的基本思想和做好光電效應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)是本節(jié)課的重點(diǎn)(2)發(fā)生光電效應(yīng)時光電流的強(qiáng)度為什么跟光電子的最大初動能無關(guān)，只與入射光的強(qiáng)度成正比．三、教學(xué)過程1．什么是光電效應(yīng)現(xiàn)象？什么是光電子？什么是光電流？在光（包括不可見光）的照射下從物體發(fā)射出電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)現(xiàn)象。發(fā)射出的電子叫做光電子。由于光電子而導(dǎo)致的回路電流叫光電流。例1．在演示光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，原來不帶電的一塊鋅板與靈敏驗(yàn)電器相連．用弧光燈照射鋅板時，驗(yàn)電器的指針就張開一個角度，如圖5-1所示．這時()A．鋅板帶正電，指針帶負(fù)電

B．鋅板帶正電，指針帶正電

C．鋅板帶負(fù)電，指針帶正電

D．鋅板帶負(fù)電，指針帶負(fù)電例2．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置如圖5-4所示，則下列說法中正確的是()

A.用紫外光照射鋅板，驗(yàn)電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)

B.用紅色光照射鋅板，驗(yàn)電器指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)

C.鋅板帶的是負(fù)電荷

D.使驗(yàn)電器指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是正電荷例3．在圖5-6所示的光電管的實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)用一定頻率的A單色照射光電管時，電流表指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而用另一頻率的B單色光照射時不發(fā)生光電效應(yīng)，那么()

A.A光的頻率大于B光的頻率

B.B光的頻率大于A光的頻率

C.用A光照射光電管時流過電流表G的電流方向是a流向b

D.用A光照射光電管時流過電流表G的電流方向是b流向a

2．光電效應(yīng)有那些規(guī)律？實(shí)驗(yàn)研究向?qū)W生介紹光電效應(yīng)演示儀．在黑板上畫一示意圖，如圖所示．S為抽成真空的光電管，C是石英窗口，光線可通過它照射到金屬板K上，金屬板A和K組成一對電極與外部電路相連接．光源為白熾燈，在光源和石英窗口C之間插入不同顏色的濾光片可以改變?nèi)肷涔獾念l率，光源的亮度可以通過另一套裝置調(diào)節(jié)．觀察現(xiàn)象一：在沒有光照射K時，電壓表有示數(shù)，電流表沒有示數(shù)，說明什么？觀察現(xiàn)象二：保持AK間電壓一定，燈泡亮度一定，在窗口C前依次放上紅色．橙色．綠色濾光片，觀察到紅光照射金屬板K時沒有光電流，橙光和綠光照射時有光電流．用紅光照射時改變?nèi)肷涔獾牧炼群透淖冸妶鲭妷憾疾话l(fā)生光電效應(yīng)．觀察現(xiàn)象三：逐漸減小KA間的正向電壓，直到電壓為零時，電流表仍有示數(shù)，說明光電流依然存在．如果在KA間加一反向電壓，則光電流變小，增大反向電壓，使光電流剛好為零．實(shí)驗(yàn)結(jié)論金屬表面被光照射可在10-9s的時間內(nèi)打出光電子，即光電效應(yīng)幾乎是瞬間發(fā)生的。在單位時間里從金屬發(fā)射出的光電子數(shù)跟入射光的強(qiáng)度成正比。（3）任何一種金屬都對應(yīng)著發(fā)生光電效應(yīng)的一個極限頻率。（4）光電子的最大初動能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，只隨入射光的頻率增大而增大。例1．用某種單色光照射某種金屬表面，發(fā)生光電效應(yīng)，現(xiàn)將該單色光的光強(qiáng)減弱，則()

A.光電子的最大初動能不變

B.光電子的最大初動能減少

C.單位時間內(nèi)產(chǎn)生的光電子減少

D.可能不發(fā)生光電效應(yīng)例2．如圖5-2所示，一靜電計(jì)與鋅板相連，在A處用紫外燈照射鋅板，關(guān)燈后，指針保持一定偏角.(1)現(xiàn)用一帶負(fù)電的金屬小球與鋅板接觸，則靜電計(jì)指針偏角將_____(填“減小”“增大”或“不變”).(2)使靜電計(jì)指針回到零，再用相同強(qiáng)度的鈉燈發(fā)出的黃光照射鋅板，靜電計(jì)指針無偏轉(zhuǎn).那么，若改用強(qiáng)度更大的紅外線照射鋅板，可觀察到靜電計(jì)指針_____(填“有”或“無”)偏轉(zhuǎn).例3．一細(xì)束平行光經(jīng)玻璃三棱鏡折射后分解為互相分離的三束光，分別照射到相同的金屬板a．b．c上，如圖5-3所示，已知金屬板b有光電子放出，則可知()

A.板a一定不放出光電子

B.板a一定放出光電子

C.板c一定不放出光電子

D.板c一定放出光電子例4．某單色光照射某金屬時不能產(chǎn)生光電效應(yīng)，則下述措施中可能使該金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的是()

A.延長光照時間

B.增大光的強(qiáng)度

C.換用波長較短的光照射

D.換用頻率較低的光照射例5．某種金屬在單色光照射下發(fā)射出光電子，這光電子的最大動能()

A.隨照射光強(qiáng)度的增大而增大

B.隨照射光頻率的增大而增大

C.隨照射光波長的增大而增大

D.與照射光的照射時間無關(guān)3．光的電磁學(xué)說與光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律在那些方面是矛盾的？矛盾1：根據(jù)電磁學(xué)說，光的能量由強(qiáng)度決定而與頻率無關(guān)，所以無論頻率如何只要強(qiáng)度足夠大．時間足夠長都應(yīng)發(fā)生光電效應(yīng)。這與存在極限頻率的事實(shí)不符。矛盾2：根據(jù)電磁學(xué)說，用弱光照射金屬表面時，光電效應(yīng)的發(fā)生需要一定的時間。這與無論強(qiáng)度如何發(fā)生光電效應(yīng)幾乎都不需要時間的實(shí)驗(yàn)事實(shí)相矛盾。4．誰提出了光子說？光子說的內(nèi)容是什么？愛因斯坦提出了光子說，并用它成功地解釋了光電效應(yīng)現(xiàn)象。光子說的基本內(nèi)容為：光的能量傳播不連續(xù)；每一份稱為一個光子；每個光子的能量為：E=h?(h=6.63×10-34J·s)5．如何理解愛因斯坦光電效應(yīng)方程？（1）讓金屬表面電子離開金屬表面需對其做功，需要做的最小功（垂直離開表面且離開表面時速度為零）就是式中的W，叫逸出功。內(nèi)部電子需要做的功都比逸出功大。（2）當(dāng)照射光的頻率滿足：h?0=W時，金屬表面的電子剛好能逸出而發(fā)生光電效應(yīng)。?0為極限頻率。當(dāng)頻率再小時，電子吸收的能量由于作用而快速轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。（3）金屬表面垂直出射的電子具有最大初動能。且照射光頻率越大，光電子的最大初動能越大。（4）金屬內(nèi)部電子吸收光子后運(yùn)動方向的差異導(dǎo)致離開金屬需做的功不同，一部分不能離開金屬，離開金屬的光電子動能比表面上垂直出射的要小。6．光電管工作原理：光電管是利用光電效應(yīng)把光信號轉(zhuǎn)化為電信號的器件例1．如圖5-5，當(dāng)電鍵K斷開時，用光子能量為2.5eV的一束光照射陰極P，發(fā)現(xiàn)電流表讀數(shù)不為零.合上電鍵，調(diào)節(jié)滑線變阻器，發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表讀數(shù)小于0.60V時，電流表讀數(shù)仍不為零；當(dāng)電壓表讀數(shù)大于或等于0.60V時，電流表讀數(shù)為零，由此可知陰極的材料的逸出功為()

A.1.9eVB.0.6eVC.2.5eVD.3.1eV7．量子說的奠基人是誰？德國物理學(xué)家普朗克。他在研究電磁輻射時發(fā)現(xiàn)：只有認(rèn)為電磁波的能量不連續(xù)，且每一份為h?時，才能與實(shí)驗(yàn)相吻合。并測出了h例1．下列關(guān)于光的說法中正確的是()

A.在真空中紅光波長比紫光波長短

B.紅光光子能量比紫光光子能量小

C.紅光和紫光相遇時能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象

D.紅光照射某金屬時有電子向外發(fā)射，紫色照射該金屬時一定也有電子向外發(fā)射例2．一束復(fù)色可見光射到置于空氣中的平板玻璃上，穿過玻璃后從下表面射出，變?yōu)閍．b兩束平行單色光，如圖3-15所示.對于兩束單色光來說()

A.玻璃對a光的折射率較大