4.2光電效應-高中物理資料

“教學評”一體化教學設計課時設計課題4.2光電效應課型新授課eq\o\ac(□,√)復習課□試卷講評課□其他課□授課班級高二年級（）班授課時間2023年月日教學內容分析本節(jié)由光電效應的實驗規(guī)律和光電效應解釋中的疑難兩部分組成，內容不多，但是難度大，也很抽象。本節(jié)知識是本章的重點內容，為下一節(jié)認識光的粒子性做好鋪墊。光電效應的實驗能夠培養(yǎng)學生提出問題、猜想與假設、分析論證等能力。學習者分析學生能力參差不齊，理解接受知識的能力差，尤其是空間理解能力，物理情景創(chuàng)建能力學習目標1.光電效應的實驗規(guī)律2.培養(yǎng)學生分析解決問題的能力教學準備多媒體課件活動設計教學內容教師活動學生活動評價任務活動一：新知引入導入新課播放光電效應的相關視頻。觀看視頻。了解光電效應現象。用視頻播放學生未曾見過的現象，吸引學生注意力，引出新課。教學活動二：新知探討講授新課一.光電效應的實驗規(guī)律用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導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。表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電當光線（包括不可見光）照射在金屬表面時，金屬中有電子逸出的現象，稱為光電效應。逸出的電子稱為光電子。光電子定向移動形成的電流叫光電流。思考1：在如圖所示的電路中靈敏電流計會有示數嗎？思考2：當有光照射陰極K時回路中會有電流嗎？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？分析解答：光束照在陰極K上會發(fā)生光電效應現象，但只有極少的電子能到達陽極A，電路中電流很小。加了正向電壓后，大量的電子在電場力的作用下向陽極運動，形成較大電流。（加正向電壓的目的是放大實驗效果，增強實驗“可見性”）。思考4：保持光照條件不變，逐漸加大兩極之間的電壓，大家分析光電流會怎樣變化？（1）存在飽和電流光照不變，增大UAK，G表中電流達到某一值后不再增大，即達到飽和值。因為光照條件一定時，K發(fā)射的電子數目一定。實驗表明：入射光越強，飽和電流越大，單位時間內發(fā)射的光電子數越多。思考5：保持光照條件不變，對調電源的正負極，逐漸加大兩極之間的電壓，大家分析光電流會怎樣變化？(2)存在遏止電壓U=0時，I≠0，因為電子有初速度加反向電壓，如右圖所示：光電子所受電場力方向與光電子速度方向相反，光電子作減速運動。若則I=0，式中UC為遏止電壓思考6：對剛才的實驗，加了遏止電壓后，如果再增大入射光的強度，電路中會有光電流嗎？減弱光的強度，遏止電壓會減小嗎？實驗表明:對于一定顏色(頻率)的光,無論光的強弱如何,遏止電壓是一樣的.光的頻率ν改變時，遏止電壓也會改變。光電子的能量只與入射光的頻率有關，與入射光的強弱無關。(3)存在截止頻率經研究后發(fā)現：對于每種金屬，都相應確定的截止頻率νc。當入射光頻率ν>νc時，電子才能逸出金屬表面；當入射光頻率ν<νc時，無論光強多大也無電子逸出金屬表面。(4)具有瞬時性實驗結果：即使入射光的強度非常微弱，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。更精確的研究推知，光電子發(fā)射所經過的時間不超過10－9秒（這個現象一般稱作“光電子的瞬時發(fā)射”）。光電效應在極短的時間內完成勒納德等人通過實驗得出以下結論：①對于任何一種金屬，都有一個極限頻率，入射光的頻率必須大于這個極限頻率，才能發(fā)生光電效應，低于這個頻率就不能發(fā)生光電效應；②當入射光的頻率大于極限頻率時，入射光越強，飽和電流越大；③光電子的最大初動能與入射光的強度無關，只隨著入射光的頻率增大而增大；④入射光照到金屬上時，光電子的發(fā)射幾乎是瞬時的，一般不超過10-9秒.二.光電效應解釋中的疑難思考7：人們知道，金屬中原子外層的電子會脫離原子而做無規(guī)則的熱運動。但在溫度不很高時，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，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，必須克服這個引力做功。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。當光照射金屬表面時，電子會吸收光的能量。若電子吸收的能量超過逸出功，電子就能從金屬表面逸出，這就是光電子。光越強，逸出的電子數越多，光電流也就越大。這些結論與實驗相符。①光越強，光電子的初動能應該越大，所以遏止電壓UC應與光的強弱有關。②不管光的頻率如何，只要光足夠強，電子都可獲得足夠能量從而逸出表面，不應存在截止頻率。③如果光很弱，按經典電磁理論估算，電子需幾分鐘到十幾分鐘的時間才能獲得逸出表面所需的能量，這個時間遠遠大于10-9S。以上三個結論都與實驗結果相矛盾的，所以無法用經典的波動理論來解釋光電效應。課堂練習1、利用光電管研究光電效應實驗如圖所示,用頻率為ν的可見光照射陰極K,電流表中有電流通過,則()A.用紫外線照射,電流表不一定有電流通過B.用紅光照射,電流表一定無電流通過C.用頻率為ν的可見光照射K,當滑動變阻器的滑動觸頭移到A端時,電流表中一定無電流通過D.用頻率為ν的可見光照射K,當滑動變阻器的滑動觸頭向B端滑動時,電流表示數可能不變解析：因紫外線的頻率比可見光的頻率高,所以用紫外線照射時,電流表中一定有電流通過,選項A錯誤。因不知陰極K的截止頻率,所以用紅光照射時,也可能發(fā)生光電效應,所以選項B錯誤。即使UAK=0,電流表中也可能有電流通過,所以選項C錯誤。當滑動觸頭向B端滑動時,UAK增大,陽極A吸收光電子的能力增強,光電流會增大,當所有光電子都到達陽極A時,電流達到最大,即飽和電流,若在滑動前,電流已經達到飽和電流,那么即使增大UAK,光電流也不會增大,所以選項D正確。答案：D根據視頻中演示的現象，理解什么是光電效應。小組討論，解決問題。分析討論問題。根據思考問題總結實驗規(guī)律。結合帶電粒子在電場中的受力情況分析光電子的受力情況。明確截止評率的概念。了解光電效應的瞬時性。觀看實驗視頻。思考討論問題。閱讀材料，了解實驗結論與經典波動理論的不符之處。完成課堂練習?？偨Y什么是光電效應規(guī)律，知道什么是光電子。以問題的形式講解新知識，促進學生的交流，增強學生學習的自主性。對學生的回答內容進行點評和歸納，總結出更符合問題題意的答案。根據思考問題總結實驗規(guī)律。通過對光電子的受力和運動情況分析，明確什么是遏止電壓。通過實驗現象總結實驗規(guī)律。了解光電效應的瞬時性。實驗總結觀點效應的規(guī)律。引出“逸出功”的概念。讓學生了解實驗結論與經典波動理論的不符之處，引導學生學習下一課時新內容。拓展提高1、下列利用光子說對光電效應的解釋正確的是()A.金屬表面的一個電子只能吸收一個光子B.電子吸收光子后一定能從金屬表面逸出,成為光電子C.金屬表面的一個電子吸收若干個光子,積累了足夠的能量才能從金屬表面逸出D.無論光子能量大小如何,電子吸收光子并積累能量后,總能逸出成為光電子解析：根據光子說,金屬中的一個電子一次只能吸收一個光子,只有所吸收的光子頻率大于金屬的截止頻率,電子才能逃離金屬表面,成為光電子,且光子的吸收是瞬時的,不需時間的積累,故只有選項A正確。答案：A2、電器指針原來是閉合的,現讓紫外線燈發(fā)出的光照射鋅板,發(fā)現驗電器指針張開了,則()A.驗電器的指針帶了正電B.該實驗表明光是一種電磁波C.增強紫外線燈的發(fā)光強度,指針張角會增大D.紅光照射鋅板,驗電器的指針張角一定會變得更大解析：用紫外線燈照射鋅板時,驗電器指針發(fā)生了偏轉,可知發(fā)生了光電效應,電子從鋅板中逸出,此時鋅板失去電子帶正電,故A正確。光是一種電磁波,但本實驗無法得出此結論,故B錯誤。紫外光越強,單位時間內逸出的光電子數目越多,則帶電荷量越大,所以驗電器的指針偏角越大,故C正確。因為紅光的頻率小于紫外線的頻率,用紅光照射,不一定發(fā)生光電效應,故D錯誤。答案：AC3、(2020江蘇鹽城期末)如圖所示,當光照射到光電管時,靈敏電流計指針沒有發(fā)生偏轉,檢查電路沒有發(fā)現斷路情況,各元件也正常。發(fā)生這種情況可能的原因是()A.電源電壓太高 B.入射光波長太長C.入射光強度較弱 D.光照射時間太短解析：由題圖可知,此時電源提供的電壓為正向電壓,只要能發(fā)生光電效應,電路中就有電流,故A錯誤;若入射光波長太長