高三物理教案光电效应教学设计

高三物理教案光电效应教学设计1

教学目标

知识目标

（1）知道光电效应现象

（2）知道光子说的内容，会计算光子频率与能量间的关系

（3）会简单地用光子说解释光电效应现象

（4）知道光电效应现象的一些简单应用

能力目标

培养学生分析问题的能力

教学建议

教材分析

分析一：课本中先介绍光电效应现象，再学习光子说，最后用光子说解释光电效应现象产生的原因。本节内容说明光具有粒子性，从而引出量子论的基本知识。

分析二：光电效应有如下特点：

①光电效应在极短的时间内完成；

②入射光的频率大于金属的.极限频率才会发生光电效应现象；

③在已经发生光电效应的条件下，逸出的光电子的数量跟入射光的强度成正比；

④在已经发生光电效应的条件下，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大。

教法建议

建议一：对于光电效应现象先要求学生记住光电效应的实验现象，然后运用光子说去解释它，这样可以加深学生的理解。

建议二：学生应该会根据逸出功求发生光电效应的极限频率，但可以不要求运用爱因斯坦光电效应方程进行计算。

高三物理教案光电效应教学设计2

教学重点：光电效应现象

教学难点：运用光子说解释光电效应现象

示例：

一、光电效应

1、演示光电效应实验，观察实验现象

2、在光的照射下物体发射光子的现象叫光电效应

3、现象：

（1）光电效应在极短的时间内完成；

（2）入射光的频率大于金属的极限频率才会发生光电效应现象；

（3）在已经发生光电效应的条件下，逸出光电子的数量跟入射光的强度成正比；

（4）在已经发生光电效应的条件下，光电子最大初动能随入射光频率的增大而增大。

4、学生看书上表格常见金属发生光电效应的极限频率

5、提出问题：为什么会发生3中的现象

二、光子说

1、普朗克的量子说

2、爱因斯坦的光子说

在空间传播的光不是连续的，而是一份份的，每一份叫做光量子，简称光子。

三、用光子说解释光电效应现象

先由学生阅读课本上的'解释过程，然后教师提出问题，由学生解释。

四、光电效应方程

1、逸出功

2、爱因斯坦光电效应方程

对一般学生只需简单介绍

对层次较好的学生可以练习简单计算，深入理解方程的意义

例题：用波长200nm的紫外线照射钨的表面，释放出的光电子中最大的动能是2.94eV.用波长为160nm的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子的最大动能是多少？

五、光电效应的简单应用

六、作业

探究活动

题目：光电效应的应用

组织：分组

方案：分组利用光电二极管的特性制作小发明

评价：可操作性、创新性、实用性

高三物理教案光电效应教学设计3

1、知识与技能

(1)通过实验了解光电效应的实验规律。

(2)知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。

(3)了解康普顿效应，了解光子的动量

2、过程与方法：经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。

3、情感、态度与价值观：领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。

教学重点：光电效应的实验规律

教学难点：爱因斯坦光电效应方程以及意义

教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备

(一)引入新课

回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程?

(多媒体投影，见课件。)光的干涉、衍射现象说明光是电磁波，光的偏振现象进一步说明光还是横波。19世纪60年代，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。然而，出人意料的是，正当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候，又发现了用波动说无法解释的新现象——光电效应现象。对这一现象及其他相关问题的研究，使得人们对光的又一本质性认识得到了发展。

(二)进行新课

1、光电效应

实验演示1：(课件辅助讲述)用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带电的验电器相连)，使验电器张角增大到约为30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。上述实验说明了什么?(表明锌板在射线照射下失去电子而带正电)

概念：在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效应。发射出来的电子叫做光电子。

2、光电效应的实验规律

(1)光电效应实验

如图所示，光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出----光电子。光电子在电场作用下形成光电流。

概念：遏止电压，将换向开关反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。当K、A间加反向电压，光电子克服电场力作功，当电压达到某一值Uc时，光电流恰为0。Uc称遏止电压。

根据动能定理，有：

(2)光电效应实验规律

①光电流与光强的关系：饱和光电流强度与入射光强度成正比。

②截止频率νc----极限频率，对于每种金属材料，都相应的有一确定的截止频率νc，当入射光频率ν>νc时，电子才能逸出金属表面;当入射光频率ν<νc时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。

③光电效应是瞬时的。从光开始照射到光电子逸出所需时间<10-9s。

3、光电效应解释中的疑难

经典理论无法解释光电效应的实验结果。

经典理论认为，按照经典电磁理论，入射光的光强越大，光波的电场强度的振幅也越大，作用在金属中电子上的力也就越大，光电子逸出的能量也应该越大。也就是说，光电子的能量应该随着光强度的.增加而增大，不应该与入射光的频率有关，更不应该有什么截止频率。

光电效应实验表明：饱和电流不仅与光强有关而且与频率有关，光电子初动能也与频率有关。只要频率高于极限频率，即使光强很弱也有光电流;频率低于极限频率时，无论光强再大也没有光电流。

光电效应具有瞬时性。而经典认为光能量分布在波面上，吸收能量要时间，即需能量的积累过程。

为了解释光电效应，爱因斯坦在能量子假说的基础上提出光子理论，提出了光量子假设。

4、爱因斯坦的光量子假设

(1)内容

光不仅在发射和吸收时以能量为hν的微粒形式出现，而且在空间传播时也是如此。也就是说，频率为ν的光是由大量能量为E=hν的光子组成的粒子流，这些光子沿光的传播方向以光速c运动。

(2)爱因斯坦光电效应方程

在光电效应中金属中的电子吸收了光子的能量，一部分消耗在电子逸出功W0，另一部分变为光电子逸出后的动能Ek。由能量守恒可得出：

W0为电子逸出金属表面所需做的功，称为逸出功。Wk为光电子的最大初动能。

(3)爱因斯坦对光电效应的解释

①光强大，光子数多，释放的光电子也多，所以光电流也大。

②电子只要吸收一个光子就可以从金属表面逸出，所以不需时间的累积。

③从方程可以看出光电子初动能和照射光的频率成线性关系

④从光电效应方程中，当初动能为零时，可得极限频率：

爱因斯坦光子假说圆满解释了光电效应，但当时并未被物理学家们广泛承认，因为它完全违背了光的波动理论。

5、光电效应理论的验证

美国物理学家密立根，花了十年时间做了“光电效应”实验，结果在1915年证实了爱因斯坦光电效应方程，h的值与理论值完全一致，又一次证明了“光量子”理论的正确。

6、展示演示文稿资料：爱因斯坦和密立根

由于爱因斯坦提出的光子假说成功地说明了光电效应的实验规律，荣获1921年诺贝尔物理学奖。

密立根由于研究基本电荷和光电效应，特别是通过著名的油滴实验，证明电荷有最小单位。获得1923年诺贝尔物理学奖。

点评：应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增强了说服力，同时也能对学生进行发放教育，有利于培养学生的科学态度和科学精神，激发学生的探索精神。

光电效应在近代技术中的应用

(1)光控继电器

可以用于自动控制，自动计数、自动报警、自动跟踪等。

(2)光电倍增管

可对微弱光线进行放大，可使光电流放大105~108倍，灵敏度高，用在工程、天文、科研、军事等方面。

高三物理教案：光电效应

【摘要】鉴于大家对查字典物理网十分关注，小编在此为大家搜集整理了此文高三物理教案：光电效应，供大家参考!

本文题目：高三物理教案：光电效应

光量子(光子)：E=h

实验结论 光子说的解释

1、每种金属都有一个极限频率入射光的频率必须大于这个频率才能产生光电效应 电子从金属表面逸出，首先须克服金属原子核的引力做功(逸出功W)，要使入射光子的能量不小于W，对应频率 即是极限频率。

2、光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大 电子吸收光子能量后，只有直接从金属表面飞出的光电子，才具有最大初动能即：

3、入射光照射到金属板上时光电子的发射机率是瞬时的，一般不会超过10-9S 光照射金属时，电子吸收一个光子(形成光电子)的能量后，动能立即增大，不需要积累能量的过程。

4、当入射光的频率大于极限频率时，光电流强度与入射光强度成正比 当入射光的频率大于极限频率时，入射光越强，单位时间内入射到金属表面的光子数越多，产生的光电子数越多，射出的光电子作定向移动时形成的光电流越大。

(1)产生光电效应的条件：①极;②hW

(2)发生光电效应后，入射光的强度与产生的光电流成正比。

(3)光电效应方程 ,W=h

(4)光电管的应用

能级

一、核式结构模型与经典物理的矛盾

(1)根据经典物理的观点推断：①在轨道上运动的电子带有电荷，运动中要辐射电磁波。②电子损失能量，它的轨道半径会变小，最终落到原子核上。

③由于电子轨道的变化是连续的，辐射的电磁波的频率也会连续变化。

事实上：①原子是稳定的;②辐射的电磁波频率也只是某些确定值。

二、玻尔理论

①轨道量子化：电子绕核运动的轨道半径只能是某些分立的数值。对应的氢原子的轨道半径为：rn=n2r1(n=1,2,3,)，r1=0.5310-10m。

②能量状态量子化：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态的能量值叫能级，能量最低的状态叫基态，其它状态叫激发态。原子处于称为定态的能量状态时,虽然电子做加速运动,但并不向外辐射能量.氢原子的各能量值为： ③跃迁假说：原子从一种定态跃迁到另一种定态要辐射(或吸收)一定频率的光子，即：h=Em-En

三、光子的发射和吸收

(1)原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态，跃迁时以光子的形式放出能量。

(2)原子在始末两个能级Em和Enn)间跃迁时发射光子的频率为，其大小可由下式决定：h=Em-En。

(3)如果原子吸收一定频率的光子，原子得到能量后则从低能级向高能级跃迁。

(4)原子处于第n能级时，可能观测到的不同波长种类N为：

考点分析：

考点：波尔理论：定态假设;轨道假设;跃迁假设。

考点：h=Em-En

考点：原子处于第n能级时，可能观测到的不同波长种类N为：

考点：原子的能量包括电子的动能和电势能(电势能为电子和原子共有)即：原子的能量En=EKn+EPn.轨道越低，电子的动能越大，但势能更小，原子的能量变小。

电子的动能：，r越小，EK越大。

原子物理

一、原子的核式结构

二、天然放射现象、衰变

衰变次数的计算方法：根据质量数的变化计算次数，其次数n=质量数的变化量/4;根据电荷数的变化，计算衰变次数。中子数的变化量=2衰变次数+衰变次数。

三、半衰期的计算 半衰期计算公式:;m为剩余质量;mO为原有质量;t为衰变时间;为半衰期。

四、核反应方程

五、核能的计算

核反应释放的核能：

E=mc2或E=m931.5Mev