高三物理教案光電效應教學設計1

教學目標

知識目標

（1）知道光電效應現象

（2）知道光子說的內容，會計算光子頻率與能量間的關系

（3）會簡單地用光子說解釋光電效應現象

（4）知道光電效應現象的一些簡單應用

能力目標

培養學生分析問題的能力

教學建議

教材分析

分析一：課本中先介紹光電效應現象，再學習光子說，最后用光子說解釋光電效應現象產生的原因。本節內容說明光具有粒子性，從而引出量子論的基本知識。

分析二：光電效應有如下特點：

①光電效應在極短的時間內完成；

②入射光的頻率大于金屬的.極限頻率才會發生光電效應現象；

③在已經發生光電效應的條件下，逸出的光電子的數量跟入射光的強度成正比；

④在已經發生光電效應的條件下，光電子的最大初動能隨入射光頻率的增大而增大。

教法建議

建議一：對于光電效應現象先要求學生記住光電效應的實驗現象，然后運用光子說去解釋它，這樣可以加深學生的理解。

建議二：學生應該會根據逸出功求發生光電效應的極限頻率，但可以不要求運用愛因斯坦光電效應方程進行計算。

高三物理教案光電效應教學設計2

教學重點：光電效應現象

教學難點：運用光子說解釋光電效應現象

示例：

一、光電效應

1、演示光電效應實驗，觀察實驗現象

2、在光的照射下物體發射光子的現象叫光電效應

3、現象：

（1）光電效應在極短的時間內完成；

（2）入射光的頻率大于金屬的極限頻率才會發生光電效應現象；

（3）在已經發生光電效應的條件下，逸出光電子的數量跟入射光的強度成正比；

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

4、學生看書上表格常見金屬發生光電效應的極限頻率

5、提出問題：為什么會發生3中的現象

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現象

先由學生閱讀課本上的'解釋過程，然后教師提出問題，由學生解釋。

四、光電效應方程

1、逸出功

2、愛因斯坦光電效應方程

對一般學生只需簡單介紹

對層次較好的學生可以練習簡單計算，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、光電效應的簡單應用

六、作業

探究活動

題目：光電效應的應用

組織：分組

方案：分組利用光電二極管的特性制作小發明

評價：可操作性、創新性、實用性

高三物理教案光電效應教學設計3

1、知識與技能

(1)通過實驗了解光電效應的實驗規律。

(2)知道愛因斯坦光電效應方程以及意義。

(3)了解康普頓效應，了解光子的動量

2、過程與方法：經歷科學探究過程，認識科學探究的意義，嘗試應用科學探究的方法研究物理問題，驗證物理規律。

3、情感、態度與價值觀：領略自然界的奇妙與和諧，發展對科學的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗探索自然規律的艱辛與喜悅。

教學重點：光電效應的實驗規律

教學難點：愛因斯坦光電效應方程以及意義

教學方法：教師啟發、引導，學生討論、交流。

教學用具：投影片，多媒體輔助教學設備

(一)引入新課

回顧前面的學習，總結人類對光的本性的認識的發展過程?

(多媒體投影，見課件。)光的干涉、衍射現象說明光是電磁波，光的偏振現象進一步說明光還是橫波。19世紀60年代，麥克斯韋又從理論上確定了光的電磁波本質。然而，出人意料的是，正當人們以為光的波動理論似乎非常完美的時候，又發現了用波動說無法解釋的新現象——光電效應現象。對這一現象及其他相關問題的研究，使得人們對光的又一本質性認識得到了發展。

(二)進行新課

1、光電效應

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，從物體發射電子的現象叫做光電效應。發射出來的電子叫做光電子。

2、光電效應的實驗規律

(1)光電效應實驗

如圖所示，光線經石英窗照在陰極上，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K、A間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當電壓達到某一值Uc時，光電流恰為0。Uc稱遏止電壓。

根據動能定理，有：

(2)光電效應實驗規律

①光電流與光強的關系：飽和光電流強度與入射光強度成正比。

②截止頻率νc----極限頻率，對于每種金屬材料，都相應的有一確定的截止頻率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。

③光電效應是瞬時的。從光開始照射到光電子逸出所需時間<10-9s。

3、光電效應解釋中的疑難

經典理論無法解釋光電效應的實驗結果。

經典理論認為，按照經典電磁理論，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該越大。也就是說，光電子的能量應該隨著光強度的.增加而增大，不應該與入射光的頻率有關，更不應該有什么截止頻率。

光電效應實驗表明：飽和電流不僅與光強有關而且與頻率有關，光電子初動能也與頻率有關。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。

光電效應具有瞬時性。而經典認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，愛因斯坦在能量子假說的基礎上提出光子理論，提出了光量子假設。

4、愛因斯坦的光量子假設

(1)內容

光不僅在發射和吸收時以能量為hν的微粒形式出現，而且在空間傳播時也是如此。也就是說，頻率為ν的光是由大量能量為E=hν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)愛因斯坦光電效應方程

在光電效應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，另一部分變為光電子逸出后的動能Ek。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的解釋

①光強大，光子數多，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。

③從方程可以看出光電子初動能和照射光的頻率成線性關系

④從光電效應方程中，當初動能為零時，可得極限頻率：

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

5、光電效應理論的驗證

美國物理學家密立根，花了十年時間做了“光電效應”實驗，結果在1915年證實了愛因斯坦光電效應方程，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的實驗規律，榮獲1921年諾貝爾物理學獎。

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

點評：應用物理學家的歷史資料，不僅有真實感，增強了說服力，同時也能對學生進行發放教育，有利于培養學生的科學態度和科學精神，激發學生的探索精神。

光電效應在近代技術中的應用

(1)光控繼電器

可以用于自動控制，自動計數、自動報警、自動跟蹤等。

(2)光電倍增管

可對微弱光線進行放大，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

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本文題目：高三物理教案：光電效應

光量子(光子)：E=h

實驗結論 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生光電效應 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，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 當入射光的頻率大于極限頻率時，入射光越強，單位時間內入射到金屬表面的光子數越多，產生的光電子數越多，射出的光電子作定向移動時形成的光電流越大。

(1)產生光電效應的條件：①極;②hW

(2)發生光電效應后，入射光的強度與產生的光電流成正比。

(3)光電效應方程 ,W=h

(4)光電管的應用

能級

一、核式結構模型與經典物理的矛盾

(1)根據經典物理的觀點推斷：①在軌道上運動的電子帶有電荷，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。

③由于電子軌道的變化是連續的，輻射的電磁波的頻率也會連續變化。

事實上：①原子是穩定的;②輻射的電磁波頻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值。對應的氫原子的軌道半徑為：rn=n2r1(n=1,2,3,)，r1=0.5310-10m。

②能量狀態量子化：原子只能處于一系列不連續的能量狀態中，這些狀態的能量值叫能級，能量最低的狀態叫基態，其它狀態叫激發態。原子處于稱為定態的能量狀態時,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： ③躍遷假說：原子從一種定態躍遷到另一種定態要輻射(或吸收)一定頻率的光子，即：h=Em-En

三、光子的發射和吸收

(1)原子處于基態時最穩定，處于較高能級時會自發地向低能級躍遷，經過一次或幾次躍遷到達基態，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)間躍遷時發射光子的頻率為，其大小可由下式決定：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：定態假設;軌道假設;躍遷假設。

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。

電子的動能：，r越小，EK越大。

原子物理

一、原子的核式結構

二、天然放射現象、衰變

衰變次數的計算方法：根據質量數的變化計算次數，其次數n=質量數的變化量/4;根據電荷數的變化，計算衰變次數。中子數的變化量=2衰變次數+衰變次數。

三、半衰期的計算 半衰期計算公式:;m為剩余質量;mO為原有質量;t為衰變時間;為半衰期。

四、核反應方程

五、核能的計算

核反應釋放的核能：

E=mc2或E=m931.5Mev