高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册光电效应教学设计及反思

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册光电效应教学设计及反思，共4页。
物理观念：知道光电效应现象、光电效应的实验规律以及用爱因斯坦理论解释光电效应。形成光量子初步的物理观念。
科学思维：培养学生辩证思维能力，运用爱因斯坦理论对光电效应的实验规律进行解释。运用光量子假说成功解释光电效应。
科学探究：通过观察光电效应的实验过程培养学生观察能力，感悟以实验为基础的科学探究方法。通过光量子假说分析光电效应的实验规律。
科学态度与责任：感受微观世界的奇妙和谐，培养学生对科学的好奇心和求知欲，能够体验探索自然规律的艰辛与喜悦。通过物理学史的学习，使学生能从科学家的工作中感悟科学探究，培养学生类比思想，以及严谨的科学思维。
教学重点：光电效应的实验规律和用爱因斯坦理论解释光电效应，光电效应方程。
教学难点：光电效应的实验规律和用爱因斯坦理论解释光电效应，光电效应方程。
教学过程
引入
实验演示
把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针的变化。
思考：这个现象说明了什么问题？
紫外光照射梓板表面，梓板表面逸出电子
新课教学
（一）明确概念
光电效应
光电子→光电流
逸出功
电子从金属表面逸出的的原因初探
对比示波管中的电子枪：
电子枪的原理是什么？
金属发热逸出电子，经加速电压加速，产生高速电子流。
尝试定性解释
思考与讨论：人们知道，金属中原子外层的电子会脱离原子（成为自由电子）而做无规则的热运动。但是温度不很高时，电子并不能大量逸出金属表面，这是为什么呢？
电子受金属原子的束缚，要从金属表面逸出就必须有足够的能量挣脱金属表面原子对它的束缚。
定义：要使电子脱离某种金属，需要外界对它做功，做功的最小值叫做这种金属的逸出功，用W0表示。换句话说，电子要想从金属中脱离，至少要吸收W0的能量。
思考：逸出功的大小与什么因素有关呢？
跟金属材料有关，不同种类的金属，其逸出功的大小也不相同。
表 几种材料的逸出功
提问：发生光电效应的原理是什么？
金属表面电子吸收了足够的光能（E>W0）而逸出。
提出问题：这只是对光电效应作了简单的定性解释，那么光电效应存在怎样的规律？爱因斯坦为何因此获得了1921年的诺贝尔物理学奖？光电效应为何成为量子理论的第二个有力证据？
让我们追寻科学家们对光效应的发现和探索历程，来全面深刻地了解它吧！
（二）光电效应的实验研究
2.1 光电效应的发现
说来有趣。如果说光电效应是光的粒子性的实验证据，发现这一效应却是赫兹( H . Hertz ）在研究电磁场的波动性时偶然作出的。这件事发生在1887年，当时赫兹正用两套放电电极做实验，一套产生振荡，发出电磁波；另一套充当接收器。为了便于观察，赫兹偶然把接收器用暗箱罩上，结果发现接受电极间的火花变短了。赫兹工作非常认真，用各种材料放在两套电极之间，证明这种作用既非电磁的屏蔽作用，也不是可见光的照射，而是紫外线的作用。当紫外线照在负电极上时，效果最为明显，说明负电极更易于放电。赫兹因此于当年发表论文《紫外线对放电的影响》，随即引起广泛反响。许多科学家进行了实验研究。
2.2光电效应的实验研究
思考：如果你是当时的科学家，你觉得要研究的是什么？
学生讨论：……
研究光电效应产生的条件是什么？除了紫外线对锌板，紫外线对其他金属呢？其他光对金属呢？
猜测跟哪些因素有关？金属材料、光的频率（颜色）、光的亮度等。
定量测量
要定量测量，你准备研究什么？
发生光电效应时，光电子发射情况包括：单位时间内发射的光电子的数量、光电子发射的初速度（逸出初动能）与照射光的强弱、光的颜色（频率）的关系，从而能够定量的描述光电效应的产生机制。
简而言之：研究光电效应中电子的发射情况与照射光的强弱、光的颜色（频率）、金属材料等物理量的关系。
正向电压
要用到什么实验方法
控制变量法：仅改变金属材料、光的频率、光照强度。
如何改变或者测量这些物理量呢？
光的强弱——改变光阑大小；
改变光的颜色（频率），通过双缝干涉测量光的波长（频率ʋ=cλ）
又该如何测定光电子的数量和逸出初动能？请同学们思考。引导学生阅读课本，寻找答案。
光电管与分压电路：
正向加速电压与反向减速电压：
2.3 光电效应的实验规律
请同学们阅读课本，看看科学家们都发现了哪些现象？学生回答，教师板书。
这些现象说明了什么？教师引导学生解析现象反映的物理本质。
小结：
科学家通过实验表明
光电效应具有瞬时性：当入射光的频率大于截止频率时，无论入射光多么微弱，光电效应的响应时间∆t