2024-2025学年高中物理第二章波粒二象性第1节光电效应教案粤教版选修3-5

PAGE1-光电效应一、教材内容分析本节属于粤教版中学物理选修3-5其次章第1节，从内容性质与地位来看，本节内容是承接上一节教学内容接着探究物质世界具有量子性质，为接下来的学习建立一种新的自然观，为物质具有波粒二象性打下基础；其教学特点为学生要经验猜想、试验、理论分析、认知冲突，建立新理论的教学过程，光电效应是本章的“根”。二、教学目标1.学问与技能（1）经验猜想、试验验证的过程，知道什么是光电效应现象；（2）通过试验，理解光电效应的试验规律，感受以试验为基础的科学探讨方法；（3）建立饱和光电流、遏止电压、截止频率、逸出功等概念；（4）知道经典理论说明光电效应的疑难之所在，感受科学家面对科学疑难时的创新精神。2.过程与方法经验依据已学学问或生活阅历，提出猜想，试验验证猜想等科学探究过程，相识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法探讨物理问题，探究物理规律，说明物理现象。3.情感看法与价值观目标（1）动手试验，提升对科学的酷爱；（2）课堂探讨、小组合作，增加学生的组织、沟通、语言表达实力和培育团队协作精神；（3）领会自然界的奇异与和谐，发展对科学的新奇心与求知欲，乐于探究自然界的奇异，能体验探究自然规律的艰辛与喜悦。4.教学重点：光电效应的试验规律及相关概念5.教学难点：光电效应的试验原理及试验规律；经典理论说明光电效应的困难三、学情分析学生已学：1.学生已建立光能可在时间上积累的观点，知道光的颜色与光的频率有关。2.在上一节中，学生知道了辐射的能量是一份一份地向外发出的，已有能量量子化意识。3.学生已驾驭电子在电场中的运动相关学问。学习困难：1.学生只看到表象，由表象分析出本质是难点。光电效应是光子和电子相互作用的微观行为，我们能看到是宏观现象，学生从微观的角度说明宏观现象比较困难，并且这节课概念繁多且较难理解。2.学生对经典理论本身就不是很熟，用经典理论说明光电效应存在的疑难更是难上加难，须要老师做足铺垫和引导。四、教学策略选择与设计情景法、启发法、发觉法、试验法、探讨法、强化法、讲授法五、教学资源及教具多媒体课件、摄像头、锌板、紫外线灯、验电器、电子起电机、光电效应演示仪、钢球、斜槽六、教学过程教学过程老师活动学生活动设计意图1.情景引入提出猜想情景1：炙热的金属丝放射电子问题：炙热的金属丝可以放射电子，而温度不太高时，电子并不能大量逸出。这如何说明？同时引导学生理解金属的逸出功情景2:太阳光烤鸡视频：“高手在民间！泰国大叔用阳光烤鸡！”太阳光汇聚后10分钟可烤熟一只鸡，5分钟烤不熟，但10分钟可烤熟，假如烤半个小时呢？一个小时呢？明显太阳光的能量可以积累。依据视频及生活阅历总结：1.光越强,鸡获得的热量越多2.光不够强时,烤熟一只鸡须要更长时间的照耀猜想：若用光照耀金属能否放射电子？主动思索，知道金属表面存在大量的自由电子，在温度不很高时，电子并不能大量逸出金属表面，这表明金属表面层内存在一种力，阻碍电子的逃逸。当电子汲取的能量与原有的热运动能量之和超过肯定程度时，可以克服这种阻力做功，电子就从表面逸出。并明白逸出功的概念依据生活阅历总结对光的相识（能量可以积累）提出猜想从已学及生活阅历动身，引发学生猜想。2.演示试验验证猜想:光照耀金属能放射电子PPT展示：光电效应定义板书：一.光电效应光→金属→光电子1.试验通过导线将起电机的负极与锌板连接使锌版带负电，同时锌板与静电计连接，用紫外线灯照耀锌板，视察验电器指针有何变更？这说明什么？2.总结光电效应：照耀到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出的现象。逸出的电子叫光电子能量的角度：该过程是光能转化为电子的动能。视察试验现象，主动思索，回答问题，并理解光电效应现象及其中的能量转化关系通过试验验证猜想，知道什么是光电效应现象3.依据“烤鸡”阅历，揣测光电效应的试验规律问题：从烤鸡的原理来看光电效应，猜一猜光电子的产生与光电子动能与哪些因素有关？有何关系？主动思索，知道光能与其他形式能的转化，光能可以在时间上积累。依据生活阅历猜想出：1.光越强，逸出的光电子的动能越大2.光很弱，但经长时间照耀也会有光电子的逸出（能量的积累）据生活阅历即经典理论提出揣测，为后面得出冲突、呼吁新理论埋下伏笔4.学生试验：探究光电效应试验规律一、引导学生看懂试验电路图1.课件展示两个情景：问题1：甲、乙两个装置都有电子从金属板K极以肯定的速度逸出，视察这两个图的区分？问题2：甲图中的电源接法使A极和K极之间的电场线方向是怎样的呢？问题3：这样的电场线电子的运动起阻碍作用还是加速作用？问题4：假如我们所加电压刚好满意这样的一个关系（静电力做的负功刚好等于电子的最大初动能）时，电流表还会有读数吗？2.PPT展示试验设计的电路图：问题1：与光电管并联一个电压表，他在此电路中的作用是什么？问题2：请同学们视察，屏幕上的这个电路设计在光电管两端得到的是正向电压还是反向电压？如何获得反向电压？二、设计试验方案PPT展示实物图，介绍试验仪器，要求学生比照实物图思索试验步骤三、学生动手试验老师将学生试验结果刚好拍照上传屏幕四、共享试验结果，总结试验规律一、视察电路接法对电子运动的作用，明确概念正向电压、反向电压；看懂电路图并明确试验原理二、小组沟通探讨，比照实物图设计试验步骤三、仔细视察并记录试验现象四、用简明扼要的语言总结试验规律：存在饱和电流、遏止电压1.通过动画分步展示，突破电路图的理解这一难点。

2、学生动手试验，培育科学素养5.小组沟通探讨，进一步相识光电效应试验规律板书：二、试验规律1.存在饱和电流2.存在遏止电压和截止频率3.瞬时性一、对最大电流和反向临界电压的相识当正向电压增大到肯定程度以后光电流不再变大，我们把最大电流称之为饱和电流。当反向电压达到某一值时电流表读数为0，我们把这个电压称之为遏止电压，用符号Uc表示。问题1：物理是透过现象看本质，微观上如何说明这两个量？问题2：再看一组数据对比，强黄光，弱黄光得到的图象，其饱和电流，和遏止电压有什么特征？问题3：再看另一组数据对比，蓝光和黄光的图像，这又说明白什么？二、阅读教材31、32页，明确光电效应还有哪些试验规律并整理到导学案上一、主动思索并能理解：1.饱和电流说明全部的光电子都被A极汲取，其大小对应单位时间内放射的光电子个数遏止电压对应光电子的最大初动能。2.光越强，饱和电流越大，说明光越强，逸出的光电子个数越多不同光强却得到的是相同的遏制电压，说明光电子的动能与光强无关。3.光电子的动能与光的颜色，即光的频率有关。二、阅读教材，完善试验规律：存在着饱和电流存在着遏止电压和截止频率光电效应具有瞬时性新概念太多，且概念之间的关联也不易理清，故先试验再从微观上分析，提问层次分明，逐步引导，有助于学生概念的生成，为下一步得出试验事实与经典理论猜想发生冲突做好铺垫。6.试验结果反思板书：三、光电效应说明中的疑难反思试验结果，明确存在的疑难：引导学生对试验结果进行反思，思索经典理论说明光电效应时存在的疑难。让学生意识到经典理论已说明不了现有现象，提出新的理论燃眉之急。揣测试验规律光越强，光电子动能越大光电子的动能与光强无关若光很弱，电子的逸出需长时间照耀光电效应几乎是瞬时的任何颜色的光，只要光足够强，就有光电子的产生截止频率以下的光照耀不产生光电子对比之前依据经典理论得出的猜想和试验结果，得出冲突之处。意识到经典理论已无法说明光电效应现象，。利用表格，很好地达到经典理论与试验规律冲突带来的冲击，同时顺便对试验规律也做了总结7.演示试验：模拟光电效应引发思索，留下悬念演示试验：将凹槽滑道最低点放3个钢球。（1）较低处：释放1个钢球；2个钢球（2）较高处：释放1个钢球；2个钢球提问：与光电效应的试验结果有类似之处吗？对光电效应试验规律的说明有什么启示呢？仔细视察试验现象，并思索与光电效应现象的类似之处。独立思索，踊跃发言。利用宏观粒子的碰撞现象与光电效应的现象的类似之处，启发学生思索，为下一节课埋下伏笔8.课堂小结带领学生一起回顾、总结主动回忆，总结收获回忆巩固，理清课堂要点9.布置作业布置课后作业课后完成巩固所学学问开始教学流程图开始情景导入：炙热金属丝放射电子；情景导入：炙热金属丝放射电子；太阳光烤鸡猜想：光照耀金属有电子逸出猜想：光照耀金属有电子逸出演示试验：验证猜想知道光电效应现象演示试验：验证猜想知道光电效应现象猜想：1.光越强，光电子EK猜想：1.光越强，光电子EK越大2.光很弱，但照耀时间够长，也逸出光电子（能量的积累）猜想：依据生活阅历，猜想试验规律猜想：依据生活阅历，猜想试验规律视察光颜色和光强变更时，光电流I随两极间所加电压U的变更状况学生试验：明确原理，动手试验视察光颜色和光强变更时，光电流I随两极间所加电压U的变更状况学生试验：明确原理，动手试验理解试验规律：1.饱和电流理解试验规律：1.饱和电流；2.遏止电压和截止频率；3.瞬时性理解并总结试验规律理解并总结试验规律对比试验规律与猜想，得出冲突，相识到经典理论说明光电效应存在疑难对比反思，得出冲突对比试验规律与猜想，得出冲突，相识到经典理论说明光电效应存在疑难对比反思，得出冲突知道碰撞现象与光电效应有类似之处，或许可借用粒子性理论说明光电效应演示试验：启发学生思索新理论知道碰撞现象与光电效应有类似之处，或许可借用粒子性理论说明光电效应演示试验：启发学生思索新理论师生共同总结课堂小结师生共同总结课堂小结七、板书设计一.光电效应光→金属→光电子二、试验规律1.存在饱和电流（单位时间光电子个数）2.存在遏止电压三、光电效应说明中的疑难八、教学评价设计视察学生课堂表现、验收课后作业。九、教学反思一、重难点突破方面，本节课有两个难点：难点1：试验原理及试验规律的的理解，这也是教学重点。通过学生动手试验、阅读教材、沟通探讨及老师细化问题引导思索等教学手段，得到了较好突破；难点2：经典理论说明光电效应存在冲突，若没有铺垫，直奔冲突，学生难以接受，故本设计做足了铺垫，先通过生活中太阳光烤鸡这一阅历，让学生对经典理论光能可累加有了初步相识，并引导学生利用该生活阅历预料光电效应的试验规律，最终将前期预料与实际试验结果列表对比，对比明显，冲突突出，对于后面呼吁新的理论也就顺理成章了。二、创新之处：1.课堂结构创新：①一般讲法是完全依据教材依次，先讲试验规律，再讲说明中的疑难，这种讲法在讲试验规律时，简洁让学生不知所云，无法参加教学。本设计采纳引导学生用经典理论主动预先探讨试验结论并与试验结果比照而激发冲突的教学方法。这种方法用学生已有的认知阅历引出结论，学生在做试验的过程中自己就会发觉一些冲突，引起认知冲突，进而产生探究和解决问题的剧烈欲望，不仅易于接受，而且学生可以参加到老师的教学中，一起探讨、猜想。本节详细设计思路如下：两个情景：热电子放射原理、太阳光烤鸡——引发猜想：光照也可放射电子——验证猜想，得到光电效应现象——依据烤鸡阅历，猜想试验规律——学生试验，总结规律——对比反思，得出冲突——演示试验，启发思索新理论。每一个部分的连接、铺垫、对学生思维上的引导自然到位，逻辑清楚，顺理成章。②本节课概念繁杂，前后反复牵扯。教材将金属的逸出功这一概念放在试验现象之后，这不利于学生理解试验时所视察的现象。本设计将逸出功提前，用已学学问电子枪的原理引入，让学生意识到电子获得足够能量会逸出，同时也顺畅地得到逸出功的概念。2.试验创新：本节课共三个大层次，对应三个试验，帮助学生理解、引导学生思索，用事实说话，学生更易理解接受。①试验一演示光电效应现象，直观明白；②试验二学生动手试验，可以视察到光电流随电压的变更，视察到饱和电流和遏止电压的存在，试验效果很好；③试验三模拟光电效应，前面已得出经典理论无法说明试验现象，须要新理论，但若干脆将爱因斯坦的光子说拿出，显得生硬，学生也难以接受，而光电效应中电子逸出是微观的，无法干脆视察，本试验奇妙地用已知的宏观世界粒子的碰撞现象让学生类比视察到的光电效应现象，让学生意识到我们或许可以试试从粒子性（光能量子化）的角度去说明，留下悬念，为下节课做好铺垫。3.多媒体技术创新：①通过自己编程，设定系数，将演示试验现象投影到屏幕上，学生能同步清楚地看到试验现象，且投影技术完备地镶嵌在PPT中，无需PPT切出切入、点击等待等多余操作，奢侈课堂时间，影响课堂节奏。②编写程序，将百度云盘镶嵌于PPT中，同样无需PPT切出切