6.2 光电效应 说课稿-2024-2025学年高二下学期物理教科版（2019）选择性必修第三册

教科版高中物理选择性必修三第六章第二节《光电效应》说课稿 一、使用教材 教科版、高中二年级、选择性必修三、第六章 波粒二象性、第二节《光电效应》 二、实验教学目标 （1）认识光电效应现象中光的粒子性和能量变化等物理观念 （2）通过光电效应的条件以及光电效应产生的光电流与光照强度的关系的实验探究，培养学生科学思维 （3）让学生体验科学探究光电效应产生的光电流与电压的关系，以及探寻不同频率的光照射光电管产生光电流的遏止电压。 （4）通过合理地设计实验和严谨地分析数据的学习过程，培养学生科学的态度与责任。 三、实验创新要点 通常老师在处理光电效应发生条件、产生的光电流与电压的关系的问题时，就只进行理论分析，让学生生硬地理解记忆。我们现在根据已有的实验器材和自制教具进行实验探究，让学生从实验现象和数据中寻找规律，得出结论。这与培养学生的科学思维、学会应用科学方法研究物理现象的教学目标相契合。 四、实验器材 光电管、（多色）LED发光二极管若干、学生电源、滑动变阻器、数显微安电流表、数显电压表、开关、导线若干 五、实验设计思路 （1）我们用不同颜色，即频率不同的光照射同一个光电管，观察其是否产生光电流来反映是否发生光电效应。探究光电效应与照射光频率的关系。 （2）我们用一只橙色灯照射光电管，它没有发生光电效应，我们再同时用三只橙色灯照射光电管，观察其能否发生光电效应。探究能否发生光电效应，与入射光的强度是否有关。（3）在发生光电效应的前提下，先用一个蓝光灯照射光电管，记录下光电流的大小，再分别用两个和三个同样的蓝光灯照射光电管，记录下光电流的大小，并进行比较。探究光电流与光照强度的关系。 （4）光电管两端加正向电压，然后改变电压，观察光电流如何变化，并记录下多组电压和对应的光电流的大小。画出I-U图像，总结规律。探究光电流与电压的关系。 （5）在发生光电效应的前提下，在光电管两端接反向电压，改变电压大小，直至让光电流为零。认识遏止电压。 （6）利用之前能够发生光电效应的三种光，绿光、蓝光、紫光再次照射光电管。探究不同颜色的光照射到金属板上，发生光电效应的遏止电压。 六、实验教学内容： （一）光电效应 19世纪末，人们发现当光照射在金属表面上时，金属中的电子会因吸收光的能量而逸出金属表面，这种现象称为光电效应. （1）逸出来的电子称为光电子. （2）光电子定向移动形成的电流叫光电流. （二）实验器材 光电管 不同颜色LED发光二极管 同色多个LED发光二极管 滑动变阻器 学生电源 数显微安电流表 数显电压表 导线若干 认识光电管： 在真空玻璃容器内用一瓦形金属片作为阴极，另一根金属丝作为阳极就构成了光电管。 7、 实验教学过程： （一）实验探究发生光电效应的条件 （1）探究光电效应发生与否跟入射光的频率的关系：把光电管和数显微安电流表串联接入电路，增大照射光的频率， 观察是否有光电流产生，便可总结其发生光电效应的条件。 入射光 红光 橙光 黄光 绿光 蓝光 紫光 是否发生光电效应 不能 不能 不能 能 能 能 结论1：能否发生光电效应与照射光频率有关。 （2）探究光电效应发生与否跟光照强度的关系：把光电管和数显微安电流表串联接入电路，分别用一只红色灯和多只红色灯照射光电管，观察是否有光电流产生，便可判断其是否发生光电效应。 结论2：能否发生光电效应与照射光强度无关。 （3） 极限频率： 对于给定的阴极材料，都存在一个发生光电效应所需的入射光的最小频率v0.这个最小频率v0叫作光电效应的截止频率，也称极限频率。有超过极限频率的光，才能引起光电效应。 （4） 先用一个蓝光灯照射光电管，记录下光电流的大小，再分别用两个和三个同样的蓝光灯照射光电管，记录下光电流的大小，并进行比较。 结论：能发生光电效应的情况下，光照强度越强，光电流越大。 （2） 实验探究光电效应产生的光电流与电压的关系 （1） 在发生光电效应的前提下，改变光电管两端的电压，并记录下多组电压和对应的光电流的大小。以蓝光为例 实验次数 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 正向电压 U（V) 0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 光电流 I(mA) 画出I-U图像，总结规律：光电流随正向电压的增大而增大。 （2）理论分析： 光照射到金属板发生光电效应，逸出的电子的速度方向是杂乱无章的，不一定能运动到阳极上。加上正向电压，在两极间形成电场，电子在电场力的作用下，很多都被拉到阳极一端，形成更大的光电流。且电压越大，电场越强，能到达阳极的电子数越多，形成的光电流就越大。 （3） 饱和光电流：在发生光电效应时，如果外加电压UAK逐渐增大，则光电流随之增大，但当UAK增大至一定值时，光电流达到最大，以后再继续增大UAK，光电流不再变化。此时的光电流称为饱和光电流。 （4） 遏止电压： 在发生光电效应时，如果外加反向电压UKA，并逐渐增大，则光电流随之减小。为什么？ 外加反向电压使发生光电效应逸出的电子作减速运动，刚好不能到达正极，由动能定理： 光电流为零。此时的电压称为遏止电压。 不同颜色的光照射金属板，发生光电效应的遏止电压： 入射光 绿光 蓝光 紫光 遏止电压 U（V) 发现有什么规律？ 照射光频率越高，对应的遏止电压越大 （3） 光电效应方程 以上结论都很难用光的波动说进行解释。直到1905年，爱因斯坦把普朗克的能量子概念推广到光电效应的研究中，提出了光量子的概念，并进一步根据能量守恒定律得到爱因斯坦光电效应方程： 这才能更好地解释光电效应现象。 八、实验教学反思： 1.我们的创新实验几乎能探究到教材中提到的4个光电效应特征，实验现象明显、实验数据规律性好。 2.实验三不能准确地做到光照强度成倍增加，所以没能完全展示出光电流与光照强度成正比的关系。 3.实验四为了实验安全，没能继续增大正向电压测得饱和光电流，略有遗憾。 学科网（北京）股份有限公司 $$