高中物理-2 光的粒子性教学设计学情分析教材分析课后反思

教学设计导入光究竟是什么？最初牛顿认为光是一种微粒，惠更斯认为光是一种波，二者都各自能解释一些现象，由于牛顿在学术界的地位，而波动学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。而这节课探讨光的粒子性，那首先要从光电效应入手。【实验演示】介绍试验器材，然后演示，引导学生观察验电器指针偏转情况。【启发猜想】为什么用紫外线灯照射金属板会引发验电器的指针偏转？为什么改用红光不能照射出电子？新课教学一、光电效应的实验规律教学【讲解】我们刚才做的实验是科学史上一个非常重要的实验，这个实验的焦点就在于“为什么用红光打不出电子”，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。学生总结光电效应现象，引导学生分析实验装置，介绍实验原理。【提问】为什么要加正向电压？不加正向电压电路中有电流么？光束照在阴极上会发生光电效应现象，但只有极少的电子能到达样机，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。【提问】保持光照条件不变，逐渐加大两极之间的电压，大家分析电流会怎么变化？[引导分析]根据电场力知识会得到电流增大的结论。引导看书：存在饱和电流：对于一定颜色的光，入射光越强，单位时间内发射的电子数越多。【讲解】当所加电压为0时，电流并不为0，只有施加反射电压，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.使光电流减小到0的反向电压称为遏止电压。【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，电路中会有光电流么？[引导分析]入射光越强，电子吸收的能量越多，电子跑出来的动能也越大，刚才这个电压就不能遏止住了。【讲解】科学家经过实验研究发现：此时无论入射光的强度增大到多少，都没有光电流产生。光电子的能量只与入射波频率有关。引导看书：截止频率【分析】实验结果是射出的光电子的能量与入射光的强度没有关系，只与其频率有关。[引导猜测]电子是怎样吸收入射光的能量的呢？【提问】如果入射光的频率超过截止频率，做两次实验，第一次用很弱的光照射，第二次用很强的光照射，请问那一次光电子出来时间长？引导看书：效应具有瞬时性二、光电效应中的疑难教学[引导看书]光电效应解释中的疑难—逸出功【总结】同学们根据自己已有的知识对光电效应可能发生的现象进行了猜测和分析，我们发现我们的推测与实验结果大相径庭，是我们学的知识错了还是面对新的实验事实应该建立新的理论呢？科学家是怎么面对的呢？[引导看书]爱因斯坦光电效应方程【讲解】爱因斯坦一辈子很少做试验，他是一个伟大的理论物理学家，但他非常尊重实验事实，当理论与实验事实矛盾时，他倾向实验。为了解释光电效应实验规律，他接受并发展了普朗克都惶恐的能量子观点，提出了光子说，从而成功地解释了光电效应规律。【提问】爱因斯坦是如何用光子说成功解释光电效应规律的？引导学生看书总结。学情分析相对于初中学生，高中学生在感知方面更加具有目标性、系统性，他们能自觉配合教学工作展开，在思维上已经由形象思维向抽象思维过度，但还没有完全形成抽象思维。学生们通过之前的学习，已经了解了微观世界与宏观世界的不同，但毕竟是新接触的知识理论，学生理解起来有一定的困难。在解决疑难问题时，学生容易沉浸在经典物理的思维，难以向量子的思维靠拢。因此在解决问题时要多用问题的方式引导，激发学生的学习兴趣，养成合作能力。效果分析本节内容比较难讲，因此以实验演示引入，在引入阶段让学生充分讨论两个问题：“为什么在紫外线的照射下锌板中的自由电子会跑出来呢？”“为什么用红光照射锌板打不出电子？”这样的引入激发了学生的兴趣，。光电效应的实验规律部分是激发学生想象力的关键，不能简单地将知识灌输给学生，“存在饱和电流、遏止电压、截至频率、效应的瞬时性”每一个问题都让学生从已有的知识出发去探讨，再和实验结果进行比较，学生会真切感受到经典理论的局限性和光电效应的神奇性，增强教学效果。有了前面的铺垫，爱因斯坦对光电效应的解释便呼之欲出，顺利成章了。整个设计以贯穿三维目标为基调，以培养学生想象了为主轴，以教材知识线索为主线。教材分析:本节知识由光电效应的实验规律、光电效应解释中的疑难、爱因斯坦的光电效应方程、康普顿效应和光子的动量五部分组成，内容较多，难度也较大，教材把这些内容放在一节里，是希望通过这一节的学习能让学生对光子有一个全面的认识。本节知识也是本章的重点内容。光电效应和康普顿效应是认识光的粒子性的重要依据，爱因斯坦用量子思想对光电效应的解释是科学转折的重大信号，更多的科学家开始关注普朗克提出的量子观点，并开创了新的局面。评测练习1．在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏验电器相连，用弧光灯照射锌板时，验电器的指针张开了一个角度，如图所示，这时()A。锌板带正电，指针带负电B．锌板带正电，指针带正电C．锌板带负电，指针带负电D．锌板带负电，指针带正电2．利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是()A．金属表面的一个电子只能吸收一个光子B．电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子C．金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出D．无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子3．光电效应的规律中，经典波动理论不能解释的有()A。入射光的频率必须大于被照射金属的极限频率时才能产生光电效应B．光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光频率的增大而增大C入射光照射到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10—9sD．当入射光频率大于极限频率时，光电子数目与入射光强度成正比4．如图所示，电路中所有元件完好，但光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过，其原因可能是()A。入射光太弱B．入射光波长太长C．光照时间短D。电源正负极接反5．用不同频率的紫外线分别照射钨和锌的表面而产生光电效应，可得到光电子最大初动能Ek随入射光频率v变化的Ek—v图象，已知钨的逸出功是3．28eV，锌的逸出功是3．34eV，若将两者的图象分别用实线与虚线画在同一个Ek—v图上，则下图中正确的是()6．用绿光照射金属钾时恰能发生光电效应，在下列情况下仍能发生光电效应的是()A。用红光照射金属钾，而且不断增加光的强度B．用较弱的紫外线照射金属钾C。用黄光照射金属钾，且照射时间很长D。只要入射光的波长小于绿光的波长，就可发生光电效应7．在做光电效应演示实验时，，把某金属板连在验电器上，第一次用弧光灯直接照射金属板，验电器的指针张开一个角度，第二次在弧光灯和金属板之间插入一块普通玻璃，再用弧光灯照射，验电器的指针不张开。由此可以判定，使金属板产生光电效应的是弧光灯中的()A。可见光成分B．红外线成分C。无线电波成分D．紫外线成分8．下表给出了一些金属材料的逸出功。现用波长为400nm的单色光照射上述材料，能产生光电效应的材料最多有几种(普朗克常量h=6．6x10—34j·s，光速c=3．0x108m／s)()A．2种B．3种C．4种D．5种9．已知金属铯的逸出功为1．9eV，在光电效应实验中，要使铯表面发出的光电子的最大动能为1．0eV，则入射光的波长应为m。10．已知某金属表面接受波长为λ和2λ的单色光照射时，释放出光电子的最大初动能分别为30eV和10eV，求能使此种金属表面产生光电效应的入射光的极限波长为多少?11．如图所示，阴极K用极限波长λ。=0．66μm的金属铯制成的，用波长λ=0．50μm的绿光照射阴极K，调整两个极板电压，当A板电压比阴极高出2．5V时，光电流达到饱和，电流表示数为0．64μA，求：(1)每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极时的最大初动能；(2)如果把照射阴极绿光的光强增大为原来的2倍，每秒钟阴极发射的光电子数和光电子飞出阴极的最大初动能。课后反思本节内容比较多而复杂，比较比较难讲，因此本节课从实验演示引入，在引入阶段让学生充分讨论两个问题：“为什么在紫外线的照射下锌板中的自由电子会跑出来呢？”“为什么用红光照射锌板打不出电子？”这样的引入激发了学生的兴趣，充分调动了学生学习的积极性和好奇心，使课堂学习氛围活跃。光电效应的实验规律部分不能简单地将知识灌输给学生，“存在饱和电流、遏止电压、截至频率、效应的瞬时性”每一个问题都让学生从已有的知识出发去探讨，再和实验结果进行比较，增强教学效果