2021-2022学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第三册4.1光电效应 表格式教学设计

光电效应教学设计 学习目标： 1、物理观念：知道什么是光电效应。 2、科学思维：通过实验了解光电效应的实验规律。 3、科学探究：经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。 4、科学态度与责任：领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。 二、教学过程： 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 导入新课 介绍光电效应的生活中的应用，如太阳能电池、光敏电阻器、光电耦合器等等。 观看图片 吸引学生注意力，引出新课。 讲授新课 一、光电效应现象 播放光电效应的相关视频。 把一块锌板连接在验电器上，使锌板带上负电，验电器的金属箔片张开，用紫外线灯照射锌板 ，观察到验电器金属箔片的张角变小，说明锌板所带的负电荷变少了。这是由于锌板在紫外线的照射下发射电子的缘故，这种金属在光的照射下，发射电子的现象称为光电效应，发射出来的电子称为光电子。光电子定向移动形成的电流叫光电流。 观看视频。了解光电效应现象。 用视频播放学生未曾见过的现象，吸引学生注意力，掌握新知识。 讲授新课 光电效应的实验规律 光电流的大小是否跟入射光的强度、频率及其光照时长等因素有关呢？ 介绍光电效应演示器工作原理。 探究不同频率的入射光对光电流的影响 (1)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ν c 。 当入射光频率ν > ν c 时，电子才能逸出金属表面； 当入射光频率ν < ν c时，无论光强多大也无电子逸出金属表面。 光电效应具有瞬时性 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 探究不同光强的入射光对光电流的影响 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？ （3）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。 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？ (4)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 三、光电效应解释中的疑难 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。 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 -9 S。 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。 四、光电效应的应用 太阳能电池 自动门 微光夜视仪 根据视频中演示的现象，理解什么 ... ...