4.2 光电效应 说课讲义人教版（2019）选择性必修第三册

光电效应说课稿教材分析本课地位光电效应选自2019年人教版物理教材选修三第四章原子结构和波粒二象性第2节。此前，学生已经学习了电学电路基础和普朗克黑体辐射理论，知道了能量不连续，本课的学习，实际上是引导学生通过光电效应实验更好地验证光的粒子性和波动性，为进一步学习波粒二象性和原子结构奠定基础，也让学生进一步意识到经典力学和经典电磁理论适用范围的局限性，为建立量子力学概念作铺垫。起到了承上启下的作用。课标解读内容要求教学提示学业要求根据课标要求可知本节内容一方面要让学生通过光电效应实验掌握光电效应实验规律，另一方面要让学生认识光及实物粒子的粒子性，能量量子化。因此，1.本节内容应注重实验教学，让学生通过实验认识光电效应的特点，注重实验数据处理、结果分析，引导学生得到光电效应图像和截止频率饱和电流等物理概念。。2.引导学生理解光电效应实验规律，为学习下一课时爱因斯坦光电理论和光电效应方程做好铺垫，培养学生的科学推理能力。新旧教材对比

旧教材将此内容放在选修3-5第十七章波粒二象性中，把光电效应内容融入在第二节光的粒子性里，并且旧教材学习脉络清晰，从量子化--粒子性--波动性--概率波--不确定关系，标题直接给出物理概念，直接了当帮助学生构建学习框架。新教材将光电效应独立成节，并且新教材注重引导，没有直接给出将要学习的是什么，基本都是通过介绍实验理论再步步引导出物理概念，对学生的分析能力有一定要求。二、学情分析知识基础：此前学生已经学习了必部分修所有内容和选修一二，掌握了电磁学电路基础、能量守恒等相关知识，为光电效应实验奠定了基础。能力基础：高三学生已经形成了一定的物质观、运动与相互作用观、能量观，并且数学能力也有很大提高，能够使用不同方法和手段分析、处理信息，描述并解释探究结果。思维特点：由于学习了三年物理，学生此时对经典力学、电磁理论的定义、结论会有一定的固定印象，还是需要教师正确引导才能理解晦涩的原理推导。行为特征：高三学生容易焦虑，可能急于得到结论忽视推导过程，但是加以引导专注度会比低年级高。三、教学重难点（1）从实验现象总结出光电效应的特点和规律。（2）知道光子的粒子性，理解经典理论在解释光电效应遇到的困难。教学目标物理观念：学生能够形成对能量量子化、光电效应规律的基本认识。理解经典理论在解释光电效应遇到的困难，初步形成在宏观微观低速高速告诉下经典力学和量子力学适用性不同的物理观念。科学思维：学生能够分析与综合实验数据、推理与论证光电效应实验结论，敢于质疑经典理论。科学探究：学生能在观察和实验中发现问题，猜想光电效应实验结论，对于与经典理论预期设想不同的实验数据和结论提出问题，进行数据分析，查找证据证实观点，与师生交流。科学态度与责任：学生能够从实验得到结论，不迷信权威，质疑经典理论，培养严谨、实事求是的科学态度。经历完整的实验探究过程，培养团结合作精神和协作意识。教学方法以教师为主导，学生为主体，让教法引导学法，学法反馈于教法，在教师引导下，学生通过分组实验自主探究交流讨论得到实验结论。教法：讲授法、实验法、问答法、讨论法、阅读法学法：自主学习，分组实验合作探究。教学手段利用多媒体设备，课件，教科书，光电效应实验仪器进行教学，板书进行教学。七、教学程序导入新课播放光电效应的相关现象视频，用视频播放学生未曾见过的现象，吸引学生注意力，引出新课。讲授新课光电效应的实验规律让学生知道什么是光电效应，什么是光电子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。表明锌板在射线照射下失去电子而带正电。当光线（包括不可见光）照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光电子。光电子定向移动形成的电流叫光电流。让学生了解光电效应实验仪器思考1：在如图所示的电路中灵敏电流计会有示数吗？思考2：当有光照射阴极K时回路中会有电流吗？思考3：为什么要加正向电压？不加正向电压电路中有电流吗？学生小组讨论，解决问题。以问题的形式讲解新知识，促进学生的交流，增强学生学习的自主性。对学生的回答内容进行点评和归纳，总结出更符合问题题意的答案。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”）。让学生分析阴阳极间加速电场对研究光电流的作用（引出饱和电流概念）思考4：保持光照条件不变，逐渐加大两极之间的电压，大家分析光电流会怎样变化？学生分析讨论问题，根据思考问题总结实验规律。（1）存在饱和电流光照不变，增大UAK，G表中电流达到某一值后不再增大，即达到饱和值。因为光照条件一定时，K发射的电子数目一定。实验表明：入射光越强，饱和电流越大，单位时间内发射的光电子数越多。学生通过对光电子的受力和运动情况分析，明确什么是遏止电压。思考5：保持光照条件不变，对调电源的正负极，逐渐加大两极之间的电压，大家分析光电流会怎样变化？(2)存在遏止电压U=0时，I≠0，因为电子有初速度加反向电压，如右图所示：光电子所受电场力方向与光电子速度方向相反，光电子作减速运动。若则I=0，式中UC为遏止电压让学生明确截止频率的概念。思考6：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？(3)存在截止频率经研究后发现：对于每种金属，都相应确定的截止频率νc。当入射光频率ν>νc时，电子才能逸出金属表面；当入射光频率ν<νc时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。实验表明:对于一定颜色(频率)的光,无论光的强弱如何,遏止电压是一样的.光的频率ν改变时，遏止电压也会改变。光电子的能量只与入射光的频率有关，与入射光的强弱无关。让学生了解光电效应的瞬时性。(4)具有瞬时性实验结果：即使入射光的强度非常微弱，只要入射光频率大于被照金属的极限频率，电流表指针也几乎是随着入射光照射就立即偏转。更精确的研究推知，光电子发射所经过的时间不超过10－9秒（这个现象一般称作“光电子的瞬时发射”）。光电效应在极短的时间内完成。二.光电效应解释中的疑难引出“逸出功”的概念。思考7：人们知道，金属中原子外层的电子会脱离原子而做无规则的热运动。但在温度不很高时，电子并不能大量逸出金属表面，这是为什么呢?温度不很高时，电子不能大量逸出，是由于受到金属表面层的引力作用，电子要从金属中挣脱出来，必须克服这个引力做功。使电子脱离某种金属所做功的最小值，叫做这种金属的逸出功。让学生了解实验结论与经典波动理论的不符之处，当光照射金属表面时，电子会吸收光的能量。若电子吸收的能量超过逸出功，电子就能从金属表面逸出，这就是光电子。光越强，逸出的电子数越多，光电流也就越大。这些结论与实验相符。①光越强，光电子的初动能应该越大，所以遏止电压UC应与光的强弱有关。②不管光的频率如何，只要光足够强，电子都可获得足够能量从而逸出表面，不应存在截止频率。③如果光很弱，按经典电磁理论估算，电子需几分钟到十几分钟的时间才能获得逸出表面所需的能量，这个时间远远大于10-9S。以上三个结论都与实验结果相矛盾的，所以无法用经典的波动理论来解释光电效应。课堂小结①对于