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高三物理教案光電效應(yīng)教學(xué)設(shè)計(jì)
作為一名優(yōu)秀的教育工作者，時(shí)常要開展教學(xué)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)備工作，教學(xué)設(shè)計(jì)是把教學(xué)原理轉(zhuǎn)化為教學(xué)材料和教學(xué)活動(dòng)的計(jì)劃。那么應(yīng)當(dāng)如何寫教學(xué)設(shè)計(jì)呢？以下是小編幫大家整理的高三物理教案光電效應(yīng)教學(xué)設(shè)計(jì)，歡迎大家借鑒與參考，希望對(duì)大家有所幫助。
高三物理教案光電效應(yīng)教學(xué)設(shè)計(jì)1
教學(xué)重點(diǎn)：
光電效應(yīng)現(xiàn)象
教學(xué)難點(diǎn)：
運(yùn)用光子說解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象
示例：
一、光電效應(yīng)
1、演示光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象
2、在光的照射下物體發(fā)射光子的現(xiàn)象叫光電效應(yīng)
3、現(xiàn)象：
�。�1）光電效應(yīng)在極短的時(shí)間內(nèi)完成；
�。�2）入射光的頻率大于金屬的極限頻率才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象；
（3）在已經(jīng)發(fā)生光電效應(yīng)的條件下，逸出光電子的數(shù)量跟入射光的強(qiáng)度成正比；
�。�4）在已經(jīng)發(fā)生光電效應(yīng)的條件下，光電子最大初動(dòng)能隨入射光頻率的增大而增大。
4、學(xué)生看書上表格常見金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率
5、提出問題：為什么會(huì)發(fā)生3中的現(xiàn)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(xù)的，而是一份份的，每一份叫做光量子，簡(jiǎn)稱光子。
三、用光子說解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象
先由學(xué)生閱讀課本上的解釋過程，然后教師提出問題，由學(xué)生解釋。
四、光電效應(yīng)方程
1、逸出功
2、愛因斯坦光電效應(yīng)方程
對(duì)一般學(xué)生只需簡(jiǎn)單介紹
對(duì)層次較好的學(xué)生可以練習(xí)簡(jiǎn)單計(jì)算，深入理解方程的意義
例題：用波長(zhǎng)200nm的'紫外線照射鎢的表面，釋放出的光電子中最大的動(dòng)能是2.94eV。用波長(zhǎng)為160nm的紫外線照射鎢的表面，釋放出來的光電子的最大動(dòng)能是多少？
五、光電效應(yīng)的簡(jiǎn)單應(yīng)用
六、作業(yè)
探究活動(dòng)
題目：光電效應(yīng)的應(yīng)用
組織：分組
方案：分組利用光電二極管的特性制作小發(fā)明
評(píng)價(jià)：可操作性、創(chuàng)新性、實(shí)用性
高三物理教案光電效應(yīng)教學(xué)設(shè)計(jì)2
教學(xué)目標(biāo)：
1、知識(shí)與技能：
(1)通過實(shí)驗(yàn)了解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)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(dòng)量
2、過程與方法：經(jīng)歷科學(xué)探究過程，認(rèn)識(shí)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(yàn)證物理規(guī)律。
3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲，樂于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。
教學(xué)重點(diǎn)：
光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律
教學(xué)難點(diǎn)：
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(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)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(jìn)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(dòng)理論似乎非常完美的時(shí)候，又發(fā)現(xiàn)了用波動(dòng)說無法解釋的新現(xiàn)象光電效應(yīng)現(xiàn)象。對(duì)這一現(xiàn)象及其他相關(guān)問題的研究，使得人們對(duì)光的又一本質(zhì)性認(rèn)識(shí)得到了發(fā)展。
(二)進(jìn)行新課
1、光電效應(yīng)
實(shí)驗(yàn)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(yàn)電器相連)，使驗(yàn)電器張角增大到約為30度時(shí)，再用與絲綢磨擦過的玻璃棒去靠近鋅板，則驗(yàn)電器的指針張角會(huì)變大。上述實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)規(guī)律
(1)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)
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(chǎng)作用下形成光電流。
概念：遏止電壓，將換向開關(guān)反接，電場(chǎng)反向，則光電子離開陰極后將受反向電場(chǎng)阻礙作用。當(dāng)K、A間加反向電壓，光電子克服電場(chǎng)力作功，當(dāng)電壓達(dá)到某一值Uc時(shí)，光電流恰為0.Uc稱遏止電壓。
根據(jù)動(dòng)能定理，有：
(2)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律
①光電流與光強(qiáng)的關(guān)系：飽和光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。
②截止頻率c----極限頻率，對(duì)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(shí)，電子才能逸出金屬表面；當(dāng)入射光頻率c時(shí)，無論光強(qiáng)多大也無電子逸出金屬表面。
�、酃怆娦�(yīng)是瞬時(shí)的。從光開始照射到光電子逸出所需時(shí)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(shí)驗(yàn)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(qiáng)越大，光波的電場(chǎng)強(qiáng)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(qiáng)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(shí)驗(yàn)表明：飽和電流不僅與光強(qiáng)有關(guān)而且與頻率有關(guān)，光電子初動(dòng)能也與頻率有關(guān)。只要頻率高于極限頻率，即使光強(qiáng)很弱也有光電流；頻率低于極限頻率時(shí)，無論光強(qiáng)再大也沒有光電流。
光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性。而經(jīng)典認(rèn)為光能量分布在波面上，吸收能量要時(shí)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(shí)以能量為h的微粒形式出現(xiàn)，而且在空間傳播時(shí)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(yùn)動(dòng)。
(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?dòng)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(dòng)能。
(3)愛因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的解釋
�、俟鈴�(qiáng)大，光子數(shù)多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。
�、陔娮又灰找粋�(gè)光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時(shí)間的累積。
�、蹚姆匠炭梢钥闯龉怆娮映鮿�(dòng)能和照射光的頻率成線性關(guān)系。
�、軓墓怆娦�(yīng)方程中，當(dāng)初動(dòng)能為零時(shí)，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(shí)并未被物理學(xué)家們廣泛承認(rèn)，因?yàn)樗耆`背了光的波動(dòng)理論。
5、光電效應(yīng)理論的驗(yàn)證
美國(guó)物理學(xué)家密立根，花了十年時(shí)間做了光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，結(jié)果在1915年證實(shí)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(shí)驗(yàn)規(guī)律，榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
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(shí)驗(yàn)，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。
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(dòng)控制，自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)跟蹤等。
(2)光電倍增管
可對(duì)微弱光線進(jìn)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(yīng)教學(xué)設(shè)計(jì)3
光量子(光子)：E=h
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
光子說的解釋
1、每種金屬都有一個(gè)極限頻率入射光的頻率必須大于這個(gè)頻率才能產(chǎn)生光電效應(yīng)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(duì)應(yīng)頻率即是極限頻率。
2、光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無關(guān)，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(dòng)能即：
3、入射光照射到金屬板上時(shí)光電子的發(fā)射機(jī)率是瞬時(shí)的，一般不會(huì)超過10-9S光照射金屬時(shí)，電子吸收一個(gè)光子(形成光電子)的能量后，動(dòng)能立即增大，不需要積累能量的過程。
4、當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比當(dāng)入射光的頻率大于極限頻率時(shí)，入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)入射到金屬表面的光子數(shù)越多，產(chǎn)生的光電子數(shù)越多，射出的光電子作定向移動(dòng)時(shí)形成的光電流越大。
(1)產(chǎn)生光電效應(yīng)的`條件：
�、贅O
�、趆W
(2)發(fā)生光電效應(yīng)后，入射光的強(qiáng)度與產(chǎn)生的光電流成正比。
(3)光電效應(yīng)方程，W=h
(4)光電管的應(yīng)用
能級(jí)
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(diǎn)推斷：
�、僭谲壍郎线\(yùn)動(dòng)的電子帶有電荷，運(yùn)動(dòng)中要輻射電磁波。
�、陔娮訐p失能量，它的軌道半徑會(huì)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(huì)連續(xù)變化。
事實(shí)上：
�、僭邮欠�(wěn)定的。
�、谳椛涞碾姶挪l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(yùn)動(dòng)的軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值。對(duì)應(yīng)的氫原子的軌道半徑為：rn=n2r1(n=1，2，3，)，r1=0.5310-10m。
�、谀芰繝顟B(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(jí)，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(shí)，雖然電子做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。
氫原子的各能量值為：
�、圮S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(shí)最穩(wěn)定，處于較高能級(jí)時(shí)會(huì)自發(fā)地向低能級(jí)躍遷，經(jīng)過一次或幾次躍遷到達(dá)基態(tài)，躍遷時(shí)以光子的形式放出能量。
(2)原子在始末兩個(gè)能級(jí)Em和Enn)間躍遷時(shí)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(jí)向高能級(jí)躍遷。
(4)原子處于第n能級(jí)時(shí)，可能觀測(cè)到的不同波長(zhǎng)種類N為：
考點(diǎn)分析：
考點(diǎn)：波爾理論：定態(tài)假設(shè)；軌道假設(shè)；躍遷假設(shè)。
考點(diǎn)：h=Em-En
考點(diǎn)：原子處于第n能級(jí)時(shí)，可能觀測(cè)到的不同波長(zhǎng)種類N為：
考點(diǎn)：原子的能量包括電子的動(dòng)能和電勢(shì)能(電勢(shì)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(dòng)能越大，但勢(shì)能更小，原子的能量變小。
電子的動(dòng)能：r越小，EK越大。
原子物理
一、原子的核式結(jié)構(gòu)
二、天然放射現(xiàn)象、衰變
衰變次數(shù)的計(jì)算方法：根據(jù)質(zhì)量數(shù)的變化計(jì)算次數(shù)，其次數(shù)n=質(zhì)量數(shù)的變化量/4；根據(jù)電荷數(shù)的變化，計(jì)算衰變次數(shù)。中子數(shù)的變化量=2衰變次數(shù)+衰變次數(shù)。
三、半衰期的計(jì)算
半衰期計(jì)算公式:m為剩余質(zhì)量；mO為原有質(zhì)量；t為衰變時(shí)間；為半衰期。
四、核反應(yīng)方程
五、核能的計(jì)算
核反應(yīng)釋放的核能：E=mc2或E=m931.5Mev
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