高三物理 2.1《光电效应》教案 粤教版选修3-5.doc

-3-用心爱心专心光电效应教案一、教学目标1．应该掌握的知识方面．（1）光电效应现象具有哪些规律．（2）人们研究光电效应现象的目的性．（3）爱因斯坦的光子说对光电效应现象的解释．2．培养学生分析实验现象推理和判断的能力方面．（1）观察用紫外线灯照射锌板的实验分析现象产生的原因．（2）观察光电效应演示仪的实验过程掌握分析现象所得到的结论．3．结合物理学发展史使学生了解到科学理论的建立过程渗透科学研究方法的教育．二、重点、难点分析1．光电效应现象的基本规律、光子说的基本思想和做好光电效应的演示实验是本节课的重点。2．难点是（1）对光的强度的理解（2）发生光电效应时为什么光电子数只与入射光的强度成正比．（3）光电子的最大初动能只与入射光的频率有关而与入射光的强度无关。三、教具锌板、验电器、紫外线灯、白炽灯、丝绸、玻璃棒、光电效应演示仪．四、主要教学过程（一）新课的引入光的波动理论学说虽然取得了很大的成功但并未达到十分完美的程度．光的有些现象波动说遇到了很大的困难请观察光电效应现象．（二）教学过程的设计1．演示实验．将锌板与验电器用导线连接用细砂纸打磨锌板表面．把丝绸摩擦过的玻璃棒放在锌板附近用紫外线灯照射锌板．边演示边提问：紫外线灯打开前后验电器指针有什么变化？这一现象说明了什么问题？引导学生分析并得出结论：光线照射金属表面金属失去了电子导致验电器指针张开一角度．明确指出光电效应是光照射金属表面使物体发射电子的现象．照射的光可以是可见光也可以是不可见光．发射出的电子叫光电子．说明：这个实验如果按照课本上的装置进行效果很不理想因为紫外线照射锌板飞出电子时锌板带正电在锌板附近形成电场又将电子吸附回去．锌板电势升到很小的值就使逸出和返回的电子达到动态平衡很难使验电器指针明显地张开．2．进一步研究光电效应．以上实验改用很强的白炽灯照射却不能发生光电效应．向学生提出问题：光电效应的发生一定是有条件的存在着一定规律．有什么规律呢？让我们进一步研究．向学生介绍光电效应演示仪．在黑板上画一示意图如图所示．S为抽成真空的光电管C是石英窗口光线可通过它照射到金属板K上金属板A和K组成一对电极与外部电路相连接．光源为白炽灯在光源和石英窗口C之间插入不同颜色的滤光片可以改变入射光的频率光源的亮度可以通过另一套装置调节．观察现象一：在没有光照射K时电压表有示数电流表没有示数说明什么？明确：AK之间有电场存在但没有光电子逸出说明没有发生光电效应．提出问题：要发生光电效应是不是用任何频率的光线照射都行？是不是弱光线不行只要光的强度足够大就行？是不是只要有足够大的电场电压就行？观察现象二：保持AK间电压一定灯泡亮度一定在窗口C前依次放上红色、橙色、绿色滤光片观察到红光照射金属板K时没有光电流橙光和绿光照射时有光电流．用红光照射时改变入射光的亮度和改变电场电压都不发生光电效应．让学生考虑原因．结论一：入射光线的频率大于等于该金属的极限频率0才能产生光电效应．观察现象三：逐渐减小KA间的正向电压直到电压为零时电流表仍有示数说明光电流依然存在．如果在KA间加一反向电压则光电流变小增大反向电压使光电流刚好为零．提出问题；为什么KA间没有电场仍然有光电流？也就是说仍然有光电子从K极板飞向A极板呢？在KA间加反向电压光电子在电场中受力方向如何？电场力对光电子做正功还是负功？光电子克服电场力做功和它的动能变化关系如何呢？根据学生回答的问题引导分析：KA间没有电场仍有光电流说明光线照射金属板逸出的光电子具有一定的动能一部分光电子可以到达极板A形成光电流．金属中的电子吸收光的能量获得动能只有达到某一值才能克服原子的束缚从金属中飞出因此称为最大初动能以表示。如果反向电压达到U恰好光电流为零则测得电压U就可以求出光电子的最大初动能．保持反向电压和入射光的频率不变调亮灯泡发现光电流仍然为零．此时将入射光的频率增大发现光电流增大不再为零．结论二：光电子的最大初动能与入射光的强度无关只随入射光频率增大而增大．提出问题：入射光亮度高不就是能量大吗金属中的电子获得的能量大初动能就应该增大但为什么只与入射光频率有关而与光强无关呢？解释这一问题：频率一定的光每个光子的能量为h有关频率越大的光光子的能量越大．因此电子吸收了高频率的光子才能获得较大的初动能．只有初动能足够大的光电子才能克服反向电场的阻力到达极板A形成光电流．光的强度大只是光源每秒钟发射出光子的数目多但如果是频率低的光子每个光子的能量不大电子吸收光子获得的能量也就较小．只不过每秒入射的光子数目多产生光电子的数目多所以不提高入射光的频率就无法使光电子的最大初动能增大．观察现象四：给光电管电极KA间加正向电场以高于极限频率的光入射保持电压不变增加入射光的强度发现光电流的强度增大．提出问题：入射光的强