光電效應(yīng) 說(shuō)課課件 -2023-2024學(xué)年高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

§4.2光電效應(yīng)說(shuō)課一教材分析二學(xué)情分析三教學(xué)重難點(diǎn)四教學(xué)目標(biāo)五教學(xué)方法六教學(xué)手段七教學(xué)程序八板書(shū)設(shè)計(jì)教材分析學(xué)情分析重難點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)方法教學(xué)手段一、教材分析教學(xué)程序板書(shū)設(shè)計(jì)（1）本課地位光電效應(yīng)選自2019年人教版物理教材選修三第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性第2節(jié)。此前，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了電學(xué)電路基礎(chǔ)和普朗克黑體輻射理論，知道了能量不連續(xù)

本課的學(xué)習(xí)，實(shí)際上是引導(dǎo)學(xué)生通過(guò)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)更好地驗(yàn)證光的粒子性和波動(dòng)性，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)波粒二象性和原子結(jié)構(gòu)奠定基礎(chǔ)，也讓學(xué)生進(jìn)一步意識(shí)到經(jīng)典力學(xué)和經(jīng)典電磁理論適用范圍的局限性，為建立量子力學(xué)概念作鋪墊。起到了承上啟下的作用。（2）課標(biāo)解讀【內(nèi)容要求】教材分析學(xué)情分析重難點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)方法教學(xué)手段教學(xué)程序板書(shū)設(shè)計(jì)【學(xué)業(yè)要求】

【學(xué)業(yè)要求】（2）課標(biāo)解讀教材分析學(xué)情分析重難點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)方法教學(xué)手段教學(xué)程序板書(shū)設(shè)計(jì)根據(jù)課標(biāo)要求可知本節(jié)內(nèi)容一方面要讓學(xué)生通過(guò)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)掌握光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，另一方面要讓學(xué)生認(rèn)識(shí)光及實(shí)物粒子的粒子性，能量量子化。因此，1.本節(jié)內(nèi)容應(yīng)注重實(shí)驗(yàn)教學(xué)，讓學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)認(rèn)識(shí)光電效應(yīng)的特點(diǎn)，注重實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理、結(jié)果分析，引導(dǎo)學(xué)生得到光電效應(yīng)圖像和截止頻率飽和電流等物理概念。2.引導(dǎo)學(xué)生理解光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律，為學(xué)習(xí)下一課時(shí)愛(ài)因斯坦光電理論和光電效應(yīng)方程做好鋪墊，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力。（3）新舊教材對(duì)比教材分析學(xué)情分析重難點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)方法教學(xué)手段教學(xué)程序板書(shū)設(shè)計(jì)（1）舊教材將此內(nèi)容放在選修3-5第十七章波粒二象性中，把光電效應(yīng)內(nèi)容融入在第二節(jié)光的粒子性里，并且舊教材學(xué)習(xí)脈絡(luò)清晰，從量子化--粒子性--波動(dòng)性--概率波--不確定關(guān)系，標(biāo)題直接給出物理概念，直接了當(dāng)幫助學(xué)生構(gòu)建學(xué)習(xí)框架。將新教材將光電效應(yīng)獨(dú)立成節(jié)，并且新教材注重引導(dǎo)，沒(méi)有直接給出將要學(xué)習(xí)的是什么，基本都是通過(guò)介紹實(shí)驗(yàn)理論再步步引導(dǎo)出物理概念，對(duì)學(xué)生的分析能力有一定要求。二、學(xué)情分析教材分析學(xué)情分析重難點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)方法教學(xué)手段教學(xué)程序板書(shū)設(shè)計(jì)知識(shí)基礎(chǔ)能力基礎(chǔ)思維特點(diǎn)行為特征此前學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了必部分修所有內(nèi)容和選修一二，掌握了電磁學(xué)電路基礎(chǔ)、能量守恒等相關(guān)知識(shí)，為光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。高三學(xué)生容易焦慮，可能急于得到結(jié)論忽視推導(dǎo)過(guò)程，但是加以引導(dǎo)專(zhuān)注度會(huì)比低年級(jí)高。由于學(xué)習(xí)了三年物理，學(xué)生此時(shí)對(duì)經(jīng)典力學(xué)、電磁理論的定義、結(jié)論會(huì)有一定的固定印象，還是需要教師正確引導(dǎo)才能理解晦澀的原理推導(dǎo)。高三學(xué)生已經(jīng)形成了一定的物質(zhì)觀(guān)、運(yùn)動(dòng)與相互作用觀(guān)、能量觀(guān)，并且數(shù)學(xué)能力也有很大提高，能夠使用不同方法和手段分析、處理信息，描述并解釋探究結(jié)果。三、教學(xué)重難點(diǎn)教材分析學(xué)情分析重難點(diǎn)教學(xué)目標(biāo)教學(xué)方法教學(xué)手段教學(xué)程序板書(shū)設(shè)計(jì)（1）從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)出光電效應(yīng)的特點(diǎn)和規(guī)律。（2）知道光子的粒子性，理解經(jīng)典理論在解釋光電效應(yīng)遇到的困難。四、教學(xué)目標(biāo)1、物理觀(guān)念學(xué)生能夠形成對(duì)能量量子化、光電效應(yīng)規(guī)律的基本認(rèn)識(shí)。理解經(jīng)典理論在解釋光電效應(yīng)遇到的困難，初步形成在宏觀(guān)微觀(guān)低速高速告訴下經(jīng)典力學(xué)和量子力學(xué)適用性不同的物理觀(guān)念。2.科學(xué)思維學(xué)生能夠分析與綜合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、推理與論證光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，敢于質(zhì)疑經(jīng)典理論。3、科學(xué)探究學(xué)生能在觀(guān)察和實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，猜想光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)結(jié)論，對(duì)于與經(jīng)典理論預(yù)期設(shè)想不同的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)論提出問(wèn)題，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，查找證據(jù)證實(shí)觀(guān)點(diǎn)，與師生交流。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任學(xué)生能夠從實(shí)驗(yàn)得到結(jié)論，不迷信權(quán)威，質(zhì)疑經(jīng)典理論，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。經(jīng)歷完整的實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程，培養(yǎng)團(tuán)結(jié)合作精神和協(xié)作意識(shí)。教材分析課標(biāo)解讀學(xué)情分析難點(diǎn)目標(biāo)教學(xué)方法教學(xué)手段教學(xué)程序板書(shū)設(shè)計(jì)五、教學(xué)方法講授法實(shí)驗(yàn)法問(wèn)答法討論法閱讀法教材分析課標(biāo)解讀學(xué)情分析難點(diǎn)目標(biāo)教學(xué)方法教學(xué)手段教學(xué)程序板書(shū)設(shè)計(jì)學(xué)法：自主學(xué)習(xí)，分組實(shí)驗(yàn)合作探究。教法：講授法、實(shí)驗(yàn)法、問(wèn)答法、討論法、閱讀法以教師為主導(dǎo)，學(xué)生為主體，讓教法引導(dǎo)學(xué)法，學(xué)法反饋于教法，在教師引導(dǎo)下，學(xué)生通過(guò)分組實(shí)驗(yàn)自主探究交流討論得到實(shí)驗(yàn)結(jié)論。五、教學(xué)手段教材分析課標(biāo)解讀學(xué)情分析難點(diǎn)目標(biāo)教學(xué)方法教學(xué)手段教學(xué)程序板書(shū)設(shè)計(jì)利用多媒體設(shè)備，課件，教科書(shū)，光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀器進(jìn)行教學(xué)，板書(shū)進(jìn)行教學(xué)。七、教學(xué)程序問(wèn)題導(dǎo)入對(duì)于實(shí)驗(yàn)儀器的思考探究實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)論與經(jīng)典波動(dòng)理論對(duì)比分析光電效應(yīng)的定義課堂小結(jié)播放光電效應(yīng)的相關(guān)現(xiàn)象視頻，用視頻播放學(xué)生未曾見(jiàn)過(guò)的現(xiàn)象，吸引學(xué)生注意力，引出新課。利用用弧光燈照射擦得很亮的鋅板相關(guān)實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生知道什么是光電效應(yīng)，什么是光電子。思考1：在如圖所示的電路中靈敏電流計(jì)會(huì)有示數(shù)嗎？思考2：當(dāng)有光照射陰極K時(shí)回路中會(huì)有電流嗎？思考3：為什么要加正向電壓？不加正向電壓電路中有電流嗎？探究實(shí)驗(yàn)規(guī)律，讓學(xué)生了解光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)儀器，讓學(xué)生分析陰陽(yáng)極間加速電場(chǎng)對(duì)研究光電流的作用，學(xué)生通過(guò)對(duì)光電子的受力和運(yùn)動(dòng)情況分析，明確什么是遏止電壓，讓學(xué)生明確截止頻率的概念。結(jié)論都與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相矛盾，所以無(wú)法用經(jīng)典的波動(dòng)理論來(lái)解釋光電效應(yīng)?？偨Y(jié)一、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，二、光電效應(yīng)解釋中的疑難教材分析課標(biāo)解讀學(xué)情分析難點(diǎn)目標(biāo)教學(xué)方法教學(xué)手段教學(xué)程序板書(shū)設(shè)計(jì)新課教學(xué)（一）新課導(dǎo)入播放光電效應(yīng)的相關(guān)現(xiàn)象視頻，用視頻播放學(xué)生未曾見(jiàn)過(guò)的現(xiàn)象，吸引學(xué)生注意力，引出新課。新課講授

光電效應(yīng)的定義一.

光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律讓學(xué)生知道什么是光電效應(yīng)，什么是光電子用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導(dǎo)線(xiàn)與不帶電的驗(yàn)電器相連），使驗(yàn)電器張角增大到約為30度時(shí)，再用與絲綢磨擦過(guò)的玻璃棒去靠近鋅板，則驗(yàn)電器的指針張角會(huì)變大。表明鋅板在射線(xiàn)照射下失去電子而帶正電。當(dāng)光線(xiàn)（包括不可見(jiàn)光）照射在金屬表面時(shí)，金屬中有電子逸出的現(xiàn)象，稱(chēng)為光電效應(yīng)。逸出的電子稱(chēng)為光電子。光電子定向移動(dòng)形成的電流叫光電流。

對(duì)于實(shí)驗(yàn)儀器的思考思考1：在如圖所示的電路中靈敏電流計(jì)會(huì)有示數(shù)嗎？思考2：當(dāng)有光照射陰極K時(shí)回路中會(huì)有電流嗎？思考3：為什么要加正向電壓？不加正向電壓電路中有電流嗎？學(xué)生小組討論，解決問(wèn)題。以問(wèn)題的形式講解新知識(shí)，促進(jìn)學(xué)生的交流，增強(qiáng)學(xué)生學(xué)習(xí)的自主性。探究實(shí)驗(yàn)1讓學(xué)生分析陰陽(yáng)極間加速電場(chǎng)對(duì)研究光電流的作用（引出飽和電流概念）思考4：保持光照條件不變，逐漸加大兩極之間的電壓，大家分析光電流會(huì)怎樣變化？學(xué)生分析討論問(wèn)題，根據(jù)思考問(wèn)題總結(jié)實(shí)驗(yàn)規(guī)律。引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到數(shù)據(jù)（1）存在飽和電流光照不變，增大UAK，G表中電流達(dá)到某一值后不再增大，即達(dá)到飽和值。因?yàn)楣庹諚l件一定時(shí)，K發(fā)射的電子數(shù)目一定。實(shí)驗(yàn)表明：入射光越強(qiáng)，飽和電流越大，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多。探究實(shí)驗(yàn)2學(xué)生通過(guò)對(duì)光電子的受力和運(yùn)動(dòng)情況分析，明確什么是遏止電壓。思考5：保持光照條件不變，對(duì)調(diào)電源的正負(fù)極，逐漸加大兩極之間的電壓，大家分析光電流會(huì)怎樣變化？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到數(shù)據(jù)。(2)存在遏止電壓U=0時(shí)，I≠0，因?yàn)殡娮佑谐跛俣燃臃聪螂妷?，如右圖所示：光電子所受電場(chǎng)力方向與光電子速度方向相反，光電子作減速運(yùn)動(dòng)。若則I=0，式中UC為遏止電壓探究實(shí)驗(yàn)3讓學(xué)生明確截止頻率的概念。思考6：對(duì)剛才的實(shí)驗(yàn)，加了遏止電壓后，如果再增大入射光的強(qiáng)度，電路中會(huì)有光電流嗎？減弱光的強(qiáng)度，遏止電壓會(huì)減小嗎？引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到數(shù)據(jù)。(3)存在截止頻率經(jīng)研究后發(fā)現(xiàn)：對(duì)于每種金屬，都相應(yīng)確定的截止頻率νc

。

當(dāng)入射光頻率ν>νc

時(shí)，電子才能逸出金屬表面；當(dāng)入射光頻率ν<νc時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)多大也無(wú)電子逸出金屬表面。介紹瞬時(shí)性，學(xué)生自主閱讀實(shí)驗(yàn)結(jié)果：即使入射光的強(qiáng)度非常微弱，只要入射光頻率大于被照金屬的極限頻率，電流表指針也幾乎是隨著入射光照射就立即偏轉(zhuǎn)。更精確的研究推知，光電子發(fā)射所經(jīng)過(guò)的時(shí)間不超過(guò)10－9

秒（這個(gè)現(xiàn)象一般稱(chēng)作“光電子的瞬時(shí)發(fā)射”）。光電效應(yīng)在極短的時(shí)間內(nèi)完成

。實(shí)驗(yàn)結(jié)論與經(jīng)典波動(dòng)理論對(duì)比分析光電效應(yīng)解釋中的疑難引出“逸出功”的概念。思考7：人們知道，金屬中原子外層的電子會(huì)脫離原子而做無(wú)規(guī)則的熱運(yùn)動(dòng)。但在溫度不很高時(shí)，電子并不能大量逸出金屬表面，這是為什么呢?溫度不很高時(shí)，電子不能大量逸出，是由于受到金屬表面層的引力作用，電子要從金屬中掙脫出來(lái)，必須克服這個(gè)引力做功。使電子脫離某種金屬所做功的最小值，叫做這種金屬的逸出功。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論與經(jīng)典波動(dòng)理論對(duì)比分析當(dāng)光照射金屬表面時(shí)，電子會(huì)吸收光的能量。若電子吸收的能量超過(guò)逸出功，電子就能從金屬表面逸出，這就是光電子。光越強(qiáng)，逸出的電子數(shù)越多，光電流也就越大。上述結(jié)論與實(shí)驗(yàn)相符。①光越強(qiáng)，光電子的初動(dòng)能應(yīng)該越大，所以遏止電壓UC應(yīng)