2017-2018学年高中物理 第二章 波和粒子 2.2 涅槃凤凰再飞翔教案 沪科版选修3-5

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1、2.2涅槃凤凰再飞翔一、教学目标（一）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。（二）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。（三）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。二、教学重点难点重点：光电效应的实验规律难点：爱因斯坦光电效应方程以及意义三、教学过程（一）导入新课【教师讲解】光究竟是什么？让我们再次回顾历史上对光的本性之争。最初，牛顿认为光是一种微粒，惠更斯认为是一种波，二者都各

2、自能解释一些现象，由于牛顿在学术界的地位，而波动说又缺少有力的实验事实，人们倾向于光是一种粒子的看法。直到发现了光的干涉、衍射这一波特有的现象之后，人们才开始从波的角度研究光。麦克斯韦提出光是一种电磁波，并建立了完善的电磁场理论，光的波动理论似乎很完美了。既然如此，为什么本节又要谈论“光的粒子性”呢？让我们先做一个实验。实验演示：（参见教材图17.2-1）教师介绍实验器材，并说明由于实验室没有锌板，用光电管代替，然后演示，引导学生观察电流表的指针偏转情况。（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

3、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。学生：认真观察实验。启发猜想：为什么用紫外线照射锌板会引发验电器的指针偏转？（学生会提出多种猜想）引导分析：锌板本身是电中性的，现在它带了正电，说明在紫外线的照射下锌板中的自由电子跑了。【教师提问】为什么在紫外线的照射下锌板中的自由电子会跑出来呢？引导分析：让学生结合以前的知识回想电子在核外运动的运动情况；光波是一种电磁波，它要形成电场，电子处在电场中要受到电场力的作用。启发猜想：改用其他的光（比如红光）来照射会不会照射出电子？或用其他的材料做实验会不会照射出电子？学生根据已有的知识，猜想一定会发生与刚才相同

4、的现象，然而这是做实验却没有电子跑出来。激起学生的认知冲突，学生急于想弄懂：为什么用紫光能照射出电子而用红光就不能照射出电子呢？（二）新课教学1、光电效应的实验规律【教师讲解】我们刚才做的实验是科学史上一个非常重要的实验，这个实验的焦点在于“为什么用红光照射锌板打不出电子”，科学家将实验装置进行了改进，得到了很多出人意料的规律，下面我们一起来学习：（板书）光电效应的实验规律让学生阅读总结：光电效应现象（板书）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。引导学生分析实验装置（教科书图17.2-2），介绍实验原理。如图所示，光

5、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。【教师提问】为什么要加正向电压？不加正向电压电路中有电流吗？分析解答：光束照在阴极K上会发生光电效应现象，但只有极少的电子能到达阳极A，电路中电流很小。加了正向电压后，大量的电子在电场力的作用下向阳极运动，形成较大电流。（加正向电压的目的是放大实验效果，增强实验“可见性”）。【教师提问】保持光照条件不变，逐渐加大两极之间的电压，大家分析会怎样变化？引导分析：学生根据电场力知识会得到电流会得到增大的结论。有的学生会分析出电流会增大到一个极限值。（看完后做演示实验）教师解答：同学们的分析会与实

6、验结果一致吗？我们一起来阅读教科书的实验结果引导看书：存在饱和电流。（板书）存在饱和电流：对于一定颜色（频率）的光，入射光越强，单位时间内发射的光电子数越多。【教师讲解】当所加电压为0时，电流并不为0。只有施加反向电压，也就是阴极接电源正极，阳极接电源负极，在光电管两极间形成使电子减速的电场，这时电流才可能为0，使光电流为0的反向电压成为遏止电压。（板书）遏止电压及其公式根据动能定理，有【教师提问】对刚才的实验，加了遏止电压后，如果再增大入射光的强度，电路中会有光电流吗？减弱光的强度，遏止电压会减小吗？引导分析：学生按照经典理论解释一定会有光电流，因为入射光越强，电子

7、吸收到的能力就越多，电子跑出来的动能也越大，刚才的这个电压就不能遏止住了，减弱光的强度，遏止电压肯定会减小。【教师解释】同学们分析的很好，但科学家经过实验研究发现，此时无论是入射光的强度增大到多大，都没有光电流产生。而且实验发现只要是同一频率的光都有相同的遏止电压，与光的强度无关。如果改变光的频率，遏止电压也会随之改变。（板书）光电子的能量只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。引导看书：截至频率（板书）截至频率：当入射光的频率低于截止频率时不能发生光电效应，不同金属截至频率不同。【演示实验】用不同的滤光片，观察现象实验结果是射出的光电子的能量与