高中物理光電效應(yīng)教案

時間：2021-05-26 16:37:35 教案我要投稿

高中物理光電效應(yīng)教案

　　作為一名教師，通常需要用到教案來輔助教學(xué)，教案是實施教學(xué)的主要依據(jù)，有著至關(guān)重要的作用。那么問題來了，教案應(yīng)該怎么寫？下面是小編精心整理的高中物理光電效應(yīng)教案，歡迎閱讀，希望大家能夠喜歡。

高中物理光電效應(yīng)教案

　　高中物理光電效應(yīng)教案篇1

　　1、知識與技能

　　（1）通過實驗了解光電效應(yīng)的實驗規(guī)律。

　　（2）知道愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義。

　　（3）了解康普頓效應(yīng)，了解光子的動量

　　2、過程與方法：經(jīng)歷科學(xué)探究過程，認(rèn)識科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問題，驗證物理規(guī)律。

　　3、情感、態(tài)度與價值觀：領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對科學(xué)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(guī)律的艱辛與喜悅。

　　教學(xué)重點：光電效應(yīng)的實驗規(guī)律

　　教學(xué)難點：愛因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義

　　教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。

　　教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備

　　（一）引入新課

　　回顧前面的學(xué)習(xí)，總結(jié)人類對光的本性的認(rèn)識的發(fā)展過程？

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

　　（二）進行新課

　　1、光電效應(yīng)

　　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(dǎo)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(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來的電子叫做光電子。

　　2、光電效應(yīng)的實驗規(guī)律

　　（1）光電效應(yīng)實驗

　　如圖所示，光線經(jīng)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(guān)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(dāng)K、A間加反向電壓，光電子克服電場力作功，當(dāng)電壓達到某一值Uc時，光電流恰為0。Uc稱遏止電壓。

　　根據(jù)動能定理，有：

　　（2）光電效應(yīng)實驗規(guī)律

　　①光電流與光強的關(guān)系：飽和光電流強度與入射光強度成正比。

　　②截止頻率c——極限頻率，對于每種金屬材料，都相應(yīng)的有一確定的截止頻率c，當(dāng)入射光頻率c時，電子才能逸出金屬表面；當(dāng)入射光頻率c時，無論光強多大也無電子逸出金屬表面。

　　③光電效應(yīng)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(yīng)解釋中的疑難

　　經(jīng)典理論無法解釋光電效應(yīng)的實驗結(jié)果。

　　經(jīng)典理論認(rèn)為，按照經(jīng)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(yīng)該越大。也就是說，光電子的能量應(yīng)該隨著光強度的增加而增大，不應(yīng)該與入射光的頻率有關(guān)，更不應(yīng)該有什么截止頻率。

　　光電效應(yīng)實驗表明：飽和電流不僅與光強有關(guān)而且與頻率有關(guān)，光電子初動能也與頻率有關(guān)。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(yīng)具有瞬時性。而經(jīng)典認(rèn)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(yīng)，愛因斯坦在能量子假說的基礎(chǔ)上提出光子理論，提出了光量子假設(shè)。

　　4、愛因斯坦的光量子假設(shè)

　　（1）內(nèi)容

　　光不僅在發(fā)射和吸收時以能量為h的微粒形式出現(xiàn)，而且在空間傳播時也是如此。也就是說，頻率為的光是由大量能量為E=h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(yīng)方程

　　在光電效應(yīng)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?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭幽蹺k。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(yīng)的解釋

　　①光強大，光子數(shù)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(guān)系

　　④從光電效應(yīng)方程中，當(dāng)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(yīng)，但當(dāng)時并未被物理學(xué)家們廣泛承認(rèn)，因為它完全違背了光的波動理論。

　　5、光電效應(yīng)理論的驗證

　　美國物理學(xué)家密立根，花了十年時間做了光電效應(yīng)實驗，結(jié)果在1915年證實了愛因斯坦光電效應(yīng)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(yīng)的實驗規(guī)律，榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎。

　　密立根由于研究基本電荷和光電效應(yīng)，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(xué)獎。

　　光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用

　　（1）光控繼電器

　　可以用于自動控制，自動計數(shù)、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。

　　高中物理光電效應(yīng)教案篇2

　　一、核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典物理的矛盾

　　（1）根據(jù)經(jīng)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(xù)的，輻射的電磁波的頻率也會連續(xù)變化。

　　事實上：①原子是穩(wěn)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(shù)值。對應(yīng)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(tài)量子化：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，這些狀態(tài)的能量值叫能級，能量最低的狀態(tài)叫基態(tài)，其它狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)。原子處于稱為定態(tài)的能量狀態(tài)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(tài)躍遷到另一種定態(tài)要輻射（或吸收）一定頻率的光子，即：h=Em—En

　　三、光子的發(fā)射和吸收

　　（1）原子處于基態(tài)時最穩(wěn)定，處于較高能級時會自發(fā)地向低能級躍遷，經(jīng)過一次或幾次躍遷到達基態(tài)，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(fā)射光子的頻率為，其大小可由下式?jīng)Q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(tài)假設(shè)；軌道假設(shè)；躍遷假設(shè)。

　　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。