高三物理教案二
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )整理 2024-12-08 21:34:58
高三這年，其重要性，是不言而喻的。高考網(wǎng)陸續的整理了一些全國各省市優(yōu)秀教案供廣大考生參考。
1、知識與技能
(1)通過(guò)實(shí)驗了解光電效應的實(shí)驗規律。
(2)知道愛(ài)因斯坦光電效應方程以及意義。
(3)了解康普頓效應，了解光子的動(dòng)量
2、過(guò)程與方法：
經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，認識科學(xué)探究的意義，嘗試應用科學(xué)探究的方法研究物理問(wèn)題，驗證物理規律。
3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀(guān)：
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(lè )于探究自然界的奧秘，能體驗探索自然規律的艱辛與喜悅。
教學(xué)重點(diǎn)：
光電效應的實(shí)驗規律
教學(xué)難點(diǎn)：
愛(ài)因斯坦光電效應方程以及意義
教學(xué)方法：
教師啟發(fā)、引導，學(xué)生討論、交流。
教學(xué)用具：
投影片，多媒體輔助教學(xué)設備
(一)引入新課
回顧前面的學(xué)習，總結人類(lèi)對光的本性的認識的發(fā)展過(guò)程?
(多媒體投影，見(jiàn)課件。)光的干涉、衍射現象說(shuō)明光是電磁波，光的偏振現象進(jìn)一步說(shuō)明光還是橫波。19世紀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)現了用波動(dòng)說(shuō)無(wú)法解釋的新現象——光電效應現象。對這一現象及其他相關(guān)問(wèn)題的研究，使得人們對光的又一本質(zhì)性認識得到了發(fā)展。
(二)進(jìn)行新課
1、光電效應
實(shí)驗演示1：(課件輔助講述)用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導線(xiàn)與不帶電的驗電器相連)，使驗電器張角增大到約為30度時(shí)，再用與絲綢磨擦過(guò)的玻璃棒去靠近鋅板，則驗電器的指針張角會(huì )變大。上述實(shí)驗說(shuō)明了什么?(表明鋅板在射線(xiàn)照射下失去電子而帶正電)
概念：在光(包括不可見(jiàn)光)的照射下，從物體發(fā)射電子的現象叫做光電效應。發(fā)射出來(lái)的電子叫做光電子。
2、光電效應的'實(shí)驗規律
(1)光電效應實(shí)驗
如圖所示，光線(xiàn)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(kāi)關(guān)反接，電場(chǎng)反向，則光電子離開(kāi)陰極后將受反向電場(chǎng)阻礙作用。當K、A間加反向電壓，光電子克服電場(chǎng)力作功，當電壓達到某一值Uc時(shí)，光電流恰為0。Uc稱(chēng)遏止電壓。
根據動(dòng)能定理，有：
(2)光電效應實(shí)驗規律
�、俟怆娏髋c光強的關(guān)系：飽和光電流強度與入射光強度成正比。
�、诮刂诡l率νc----極限頻率，對于每種金屬材料，都相應的有一確定的截止頻率νc，當入射光頻率ν>νc時(shí)，電子才能逸出金屬表面；當入射光頻率ν<νc時(shí)，無(wú)論光強多大也無(wú)電子逸出金屬表面。
�、酃怆娦撬矔r(shí)的。從光開(kāi)始照射到光電子逸出所需時(shí)間<10-9s。
3、光電效應解釋中的疑難
經(jīng)典理論無(wú)法解釋光電效應的實(shí)驗結果。
經(jīng)典理論認為，按照經(jīng)典電磁理論，入射光的光強越大，光波的電場(chǎng)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該越大。也就是說(shuō)，光電子的能量應該隨著(zhù)光強度的增加而增大，不應該與入射光的頻率有關(guān)，更不應該有什么截止頻率。
光電效應實(shí)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(dòng)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(shí)，無(wú)論光強再大也沒(méi)有光電流。
光電效應具有瞬時(shí)性。而經(jīng)典認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(guò)程。
為了解釋光電效應，愛(ài)因斯坦在能量子假說(shuō)的基礎上提出光子理論，提出了光量子假設。
4、愛(ài)因斯坦的光量子假設
(1)內容
光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)以能量為hν的微粒形式出現，而且在空間傳播時(shí)也是如此。也就是說(shuō)，頻率為ν的光是由大量能量為E=hν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(dòng)。
(2)愛(ài)因斯坦光電效應方程
在光電效應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(chēng)為逸出功。Wk為光電子的最大初動(dòng)能。
(3)愛(ài)因斯坦對光電效應的解釋
�、俟鈴姶�，光子數多，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(xiàn)性關(guān)系
�、軓墓怆娦匠讨�，當初動(dòng)能為零時(shí)，可得極限頻率：
愛(ài)因斯坦光子假說(shuō)圓滿(mǎn)解釋了光電效應，但當時(shí)并未被物理學(xué)家們廣泛承認，因為它完全違背了光的波動(dòng)理論。
5、光電效應理論的驗證
美國物理學(xué)家密立根，花了十年時(shí)間做了“光電效應”實(shí)驗，結果在1915年證實(shí)了愛(ài)因斯坦光電效應方程，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(ài)因斯坦和密立根
由于愛(ài)因斯坦提出的光子假說(shuō)成功地說(shuō)明了光電效應的實(shí)驗規律，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，特別是通過(guò)著(zhù)名的油滴實(shí)驗，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎。
點(diǎn)評：應用物理學(xué)家的歷史資料，不僅有真實(shí)感，增強了說(shuō)服力，同時(shí)也能對學(xué)生進(jìn)行發(fā)放教育，有利于培養學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，激發(fā)學(xué)生的探索精神。
光電效應在近代技術(shù)中的應用
(1)光控繼電器
可以用于自動(dòng)控制，自動(dòng)計數、自動(dòng)報警、自動(dòng)跟蹤等。
(2)光電倍增管
可對微弱光線(xiàn)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。
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