《光電效應(yīng)》作業(yè)設(shè)計(jì)方案

《光電效應(yīng)》作業(yè)設(shè)計(jì)方案一、作業(yè)設(shè)計(jì)的目標(biāo)光電效應(yīng)是魯科版選修3-5第五章波與粒子第一節(jié)的重要內(nèi)容。作業(yè)設(shè)計(jì)的主要目標(biāo)首先是讓學(xué)生理解光電效應(yīng)的概念，包括什么是光電效應(yīng)、光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件等基礎(chǔ)知識(shí)。其次，要讓學(xué)生掌握光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，像光電流與入射光強(qiáng)度、頻率的關(guān)系等。最后呢，希望通過作業(yè)培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用光電效應(yīng)相關(guān)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，激發(fā)他們對微觀物理世界的探索興趣。我曾經(jīng)教過一個(gè)叫小李的學(xué)生，他對物理特別感興趣，總是問一些很有趣的問題。在學(xué)習(xí)光電效應(yīng)之前，他就對光和電之間的關(guān)系充滿了好奇。有一次，他看到一個(gè)小實(shí)驗(yàn)，用紫外線照射鋅板，發(fā)現(xiàn)驗(yàn)電器的指針張開了，他就跑來問我這是怎么回事。我就告訴他這可能和光電效應(yīng)有關(guān)，等學(xué)了這部分知識(shí)就會(huì)明白。所以呀，這部分作業(yè)要是設(shè)計(jì)得好，就能讓像小李這樣充滿好奇心的孩子更好地理解光電效應(yīng)的奧秘。二、作業(yè)類型與內(nèi)容1、基礎(chǔ)型作業(yè)（1）概念鞏固-抄寫光電效應(yīng)的定義三遍，并嘗試用自己的話簡單解釋一下。光電效應(yīng)就是在光的照射下，某些物質(zhì)內(nèi)部的電子會(huì)被光激發(fā)出來而形成電流的現(xiàn)象。學(xué)生在抄寫的時(shí)候，要認(rèn)真理解每個(gè)字的含義。就像我告訴小李的，定義雖然簡短，但是每個(gè)詞都很關(guān)鍵。然后讓學(xué)生根據(jù)自己的理解寫一個(gè)小例子，比如“用藍(lán)光照射某種金屬板，金屬板表面有電子逸出，這就是光電效應(yīng)”。-填空：光電效應(yīng)中，逸出功是指將電子從金屬表面逸出所需要做的最小功。這個(gè)概念比較抽象，通過填空的方式讓學(xué)生加深記憶。（2）規(guī)律記憶-根據(jù)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，完成以下表格填空。|入射光頻率（與極限頻率比較）|光電流大小與入射光強(qiáng)度關(guān)系|是否有光電效應(yīng)發(fā)生||----|----|----||大于極限頻率|當(dāng)頻率一定時(shí)，光電流隨入射光強(qiáng)度增大而增大|有||小于極限頻率|無|無|這樣的表格填空可以讓學(xué)生清晰地記住光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律中的關(guān)鍵要素。2、拓展型作業(yè)（1）分析作業(yè)-給出一個(gè)光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置圖，圖中有入射光、金屬板、電流表等元件。讓學(xué)生分析當(dāng)改變?nèi)肷涔獾念l率和強(qiáng)度時(shí)，電流表讀數(shù)會(huì)如何變化，并解釋原因。小李在做這個(gè)作業(yè)的時(shí)候，一開始有點(diǎn)迷糊，他只考慮了光強(qiáng)度對電流表讀數(shù)的影響。我就提醒他，要先看頻率有沒有達(dá)到極限頻率。后來他就明白了，當(dāng)頻率小于極限頻率時(shí)，不管光強(qiáng)度多大，都不會(huì)有光電效應(yīng)發(fā)生，電流表讀數(shù)為零；當(dāng)頻率大于極限頻率時(shí)，光強(qiáng)度增大，電流表讀數(shù)會(huì)增大，因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi)逸出的光電子增多了。-假設(shè)有一種金屬的極限頻率為ν?，現(xiàn)用頻率為ν（ν>ν?）的光照射該金屬，求光電子的最大初動(dòng)能。這就需要用到愛因斯坦光電效應(yīng)方程E?=hν-W?（其中E?為光電子的最大初動(dòng)能，h為普朗克常量，ν為入射光頻率，W?為逸出功）。通過這樣的作業(yè)，學(xué)生可以更好地掌握光電效應(yīng)方程的應(yīng)用。（2）小實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)-讓學(xué)生設(shè)計(jì)一個(gè)簡單的實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證光電效應(yīng)中光電流與入射光強(qiáng)度的關(guān)系。要求寫出實(shí)驗(yàn)器材、實(shí)驗(yàn)步驟和預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。小李設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)特別有趣，他用到了鋅板、紫外線燈、驗(yàn)電器、可變電阻等器材。他的實(shí)驗(yàn)步驟是：先將鋅板連接到驗(yàn)電器上，用紫外線燈照射鋅板，觀察驗(yàn)電器指針的張開情況；然后通過可變電阻改變紫外線燈的強(qiáng)度，再次觀察驗(yàn)電器指針的變化。他預(yù)期的實(shí)驗(yàn)結(jié)果是，隨著紫外線燈強(qiáng)度的增大，驗(yàn)電器指針張開的角度會(huì)增大，這說明光電流增大了。通過這個(gè)小實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，學(xué)生不僅對光電效應(yīng)的知識(shí)理解得更深刻，還鍛煉了他們的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)能力。3、探究型作業(yè)（1）實(shí)際應(yīng)用探究-讓學(xué)生去探究光電效應(yīng)在現(xiàn)代科技中的應(yīng)用。比如光電傳感器，讓學(xué)生了解光電傳感器的工作原理，并且找一個(gè)生活中的光電傳感器實(shí)例，像自動(dòng)門感應(yīng)裝置，解釋它是如何利用光電效應(yīng)工作的。小李發(fā)現(xiàn)自動(dòng)門旁邊有一個(gè)小的光電感應(yīng)裝置，當(dāng)有人靠近時(shí)，會(huì)擋住光線，光電傳感器就會(huì)檢測到光的變化，從而控制門的開關(guān)。他還畫了一個(gè)簡單的示意圖來解釋這個(gè)過程，在圖上標(biāo)注了光線、光電傳感器和門的控制電路等部分。-探究太陽能電池中的光電效應(yīng)原理。太陽能電池是將光能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，讓學(xué)生研究在太陽能電池中，光電效應(yīng)是如何發(fā)生的，有哪些因素會(huì)影響太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。小李通過查閱資料發(fā)現(xiàn)，太陽能電池的材料、光照強(qiáng)度、溫度等都會(huì)影響光電轉(zhuǎn)換效率。他還做了一個(gè)小報(bào)告，向同學(xué)們介紹了他的研究成果。通過這樣的探究作業(yè)，學(xué)生能夠?qū)⒐怆娦?yīng)的知識(shí)與實(shí)際應(yīng)用聯(lián)系起來，拓寬了知識(shí)面。（2）歷史研究-讓學(xué)生去研究光電效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)歷史，找出在光電效應(yīng)發(fā)現(xiàn)過程中起到關(guān)鍵作用的科學(xué)家，像赫茲、愛因斯坦等，并且闡述他們的主要貢獻(xiàn)。小李了解到赫茲在做電磁實(shí)驗(yàn)時(shí)偶然發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)現(xiàn)象，而愛因斯坦則提出了光子說，成功地解釋了光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。然后讓學(xué)生寫一篇簡短的關(guān)于光電效應(yīng)發(fā)現(xiàn)史的小論文，在論文中要體現(xiàn)出科學(xué)家們的探索精神對自己的啟發(fā)。小李在他的小論文中寫道，科學(xué)家們的好奇心和不斷探索的精神讓他明白，在學(xué)習(xí)物理的過程中，要敢于提出問題，不斷尋找答案。三、作業(yè)難度分層1、對于學(xué)習(xí)能力較弱的學(xué)生-重點(diǎn)完成基礎(chǔ)型作業(yè)。在概念鞏固作業(yè)中，如果對定義的解釋有困難，可以參考課本或者請教同學(xué)。在規(guī)律記憶作業(yè)中，可以多做幾遍表格填空，直到熟練掌握。對于實(shí)驗(yàn)裝置圖的分析作業(yè)，可以在老師或者同學(xué)的幫助下完成一部分，主要是先理解頻率和光強(qiáng)度對光電效應(yīng)的基本影響。2、對于中等學(xué)習(xí)能力的學(xué)生-在完成基礎(chǔ)型作業(yè)的基礎(chǔ)上，認(rèn)真做好拓展型作業(yè)。在分析作業(yè)中，要能夠準(zhǔn)確地分析各種情況下光電流的變化原因，并且熟練運(yùn)用光電效應(yīng)方程解題。在小實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作業(yè)中，要保證實(shí)驗(yàn)器材選擇合理、實(shí)驗(yàn)步驟清晰、預(yù)期結(jié)果準(zhǔn)確。3、對于學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)的學(xué)生-要高質(zhì)量地完成基礎(chǔ)型、拓展型作業(yè)，并且在探究型作業(yè)中有更深入的探索。在實(shí)際應(yīng)用探究作業(yè)中，除了了解光電效應(yīng)在常見裝置中的應(yīng)用原理，還可以進(jìn)一步研究如何提高光電傳感器的靈敏度或者太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率等問題。在歷史研究作業(yè)中，可以對不同科學(xué)家的貢獻(xiàn)進(jìn)行比較分析，寫出更有深度的小論文。四、作業(yè)評(píng)價(jià)方式1、教師評(píng)價(jià)（1）對于基礎(chǔ)型作業(yè)，檢查概念抄寫是否認(rèn)真，解釋是否合理，填空是否正確。如果概念抄寫工整、解釋準(zhǔn)確，就在作業(yè)后面畫上一個(gè)小星星，表示做得不錯(cuò)。如果存在錯(cuò)誤，要耐心地指出錯(cuò)誤的地方，讓學(xué)生改正。對于規(guī)律記憶作業(yè)中的表格填空，要確保每一項(xiàng)都填寫正確，如果有錯(cuò)誤，要讓學(xué)生重新復(fù)習(xí)相關(guān)知識(shí)后再填寫。（2）對于拓展型作業(yè)，在分析作業(yè)方面，評(píng)價(jià)學(xué)生分析的邏輯性和準(zhǔn)確性。如果分析全面、邏輯清晰，給予表揚(yáng)，比如寫上“你的分析很到位！”如果存在漏洞，要引導(dǎo)學(xué)生補(bǔ)充完整。對于小實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作業(yè)，評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)器材的合理性、實(shí)驗(yàn)步驟的完整性和預(yù)期結(jié)果的準(zhǔn)確性。如果實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)有創(chuàng)新之處，像采用了新的實(shí)驗(yàn)方法或者器材，要給予特別的肯定。（3）對于探究型作業(yè)，在實(shí)際應(yīng)用探究作業(yè)中，評(píng)價(jià)學(xué)生對實(shí)際應(yīng)用原理的理解程度和實(shí)例分析的準(zhǔn)確性。如果能夠深入地分析光電效應(yīng)在實(shí)際裝置中的工作原理，并且解釋清楚，就給予高度評(píng)價(jià)。在歷史研究作業(yè)中，評(píng)價(jià)小論文的內(nèi)容是否詳實(shí)、對科學(xué)家貢獻(xiàn)的闡述是否準(zhǔn)確、是否體現(xiàn)出探索精神的感悟。如果小論文寫得精彩，還可以在班級(jí)里分享。2、學(xué)生自評(píng)-引導(dǎo)學(xué)生對自己的作業(yè)進(jìn)行自我評(píng)價(jià)。在完成基礎(chǔ)型作業(yè)后，讓學(xué)生自己檢查概念解釋是否清晰、填空是否正確。在拓展型作業(yè)中，讓學(xué)生思考自己在分析問題和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過程中的優(yōu)點(diǎn)和不足。比如在分析作業(yè)中，自己是否考慮到了所有的影響因素；在小實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作業(yè)中，自己的實(shí)驗(yàn)步驟是否可以更優(yōu)化。在探究型作業(yè)中，讓學(xué)生評(píng)估自己在探究實(shí)際應(yīng)用和歷史研究方面的收獲和還需要改進(jìn)的地方。3、學(xué)生互評(píng)-組織學(xué)生進(jìn)行作業(yè)互評(píng)。讓學(xué)生交換作業(yè)，互相評(píng)價(jià)。在互評(píng)的過程中，他們可以學(xué)習(xí)別人的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也能發(fā)現(xiàn)自己的不足之處。比如在小實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)作業(yè)中，學(xué)生可以互相學(xué)習(xí)別人選擇的實(shí)驗(yàn)器材和設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟。在歷史研究作業(yè)中，學(xué)生可以