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视频标签：光的粒子性
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视频课题：新人教版高中物理选修三 17.2《光的粒子性》吉林省 - 白城
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新人教版高中物理选修三 17.2 《光的粒子性》吉林省 - 白城
教学基本信息
课题 光的粒子性
学情分析 学生对光的波动性还没有学习，这样就增加了对这节内容学习的难度，只有采用在学习本节内容之前让学生先学习一些有关光的波动性的知识，即经典的电磁理论知识。 学生对光的波动性还没有学习，这样就增加了对这节内容学习的难度，只有采用在学习本节内容之前让学生先学习一些有关光的波动性的知识，即经典的电磁理论知识。 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这一节里，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。光电效应实验是本节的“根”，要创造条件做好实验
设计思想
本节课设计的基本理念是：以学生为主体，以学生的发展为中心，发挥物理学科教育效应优势，促进学生知识、技能、品德三维一体的全面发展。思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。本节内容比较难讲，到底怎样讲学生易于接受？教学界一直在探索，本节以实验演示引入，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，为即将进行的教学做好了准备。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。
教学目标
（一）知识与技能
1．通过实验了解光电效应的实验规律。
2．了解光电效应与光的电磁理论出现的矛盾。 （二）过程与方法
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。
（三）情感、态度与价值观
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。
教学重点难
点
重点 ：光电效应的实验规律 难点：难点是实验的原理
教学策略和手段 教师启发、引导，学生讨论、交流的导学案方式
课前准备
1、学生的学习准备：学生在上课前完成导学案的预习提纲及展示质疑内容，准备好课本，课堂作业本和笔。
2、教师教学准备：检查学生的预习情况，精心做好教学设计，细心备好课，设计好板书和课后作业，教学用具准备光电效应演示器和多媒体课件。
课堂教学设计过程
教学环节 教师活动
预设学生活动 设计意图 导入新课 （时间4分钟）
光究竟是什么？让我们再次回顾历史上对光的本性之争。最初，牛顿认为光是一种微粒，惠更斯认为是一种波，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。历史就在这一刻发生了转折，赫兹发现的光电效应光的电磁理论无法解释，爱因斯坦提出了光的粒子性。我们今天就来学习光电效应的规律。
可以先让学生从以往所学的知识和所学的精验来谈一谈光的本质是什么？
通过介绍人类认识光本质的历史，让学生感受到它的漫长和曲折。
新课教学
一、什么是光电效应
（5分钟）
师：播放视频（光电效应现象） 我们看到了什么现象？
学：看到了验电器张角
张开了
由于实验室没有光电效应演示仪，其实分组实验里可用光电管来演示，所以播放视频来演示什么是光电效应。
师：用什么方法可以检验锌板所带电荷的电性？
学生回答可能有很多，可以逐一分析。
师：动画展示光电效应 并在黑板上书写板书
为下步介绍光电管做准备
二、介绍光电管的构造和原
理 （1分钟）
师：在多媒体上进行展示，并且讲解，并提出是出来的所有的光电子都能打到A板上吗？
学生可能会有多种回
答。
此处应该设计得很巧妙，很自然的过渡，会使学生不感觉突兀
光电管
三、实验探究光电效应规律 （22分钟）
实验目的：
1、产生光电效应的条件 2、光电效应的产生时间
3、决定单位时间逸出的光电子数目的因素 4、光电子的最大初动能与哪些因素有关
光电效应的实验是演示实验，但是它变成分组实验就是本节课的亮点，而光电效应的四个规律变成实验目的，也是问题变得简单，学生更容易接受。
用这个实验电路图来探究 1、产生光电效应的条件 2、光电效应的产生时间 实验步骤：
1、按照电路图连接好电路
2、分别用白光、红光、绿光、蓝光去照射光电管，观察有无光电流及产生光电流的时间
3、改变光的强弱，重复步骤2
学生可能会遇到不会改变光强的问题，学生在操作的过程中给予指
导。
电路结构比较简单，前面以经介绍光电管的原理，所以给学生做实验的时间比较少。
师：请同学说一说你们组观察到的现象及总
结的结论
学生总结：任何一种金
属，都有一个截止频率，
入射光的频率必须大于
这个截止频率才能产生
光电效应，低于这个频
率的光，无论光强怎样
大，也不能产生光电效
应。 不同金属的截止频率不同
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”）。 把结论写到黑板上 让学生体会到成功的喜悦
•
电流计
I A K
3.决定单位时间逸出的光电子数目的因素
实验原理： 加正向电压会使那些动能比较小的光电子能够打到阳极A上，当增加正向电压，会使打到阳极上的电子个数增多，当逸出来的所有电子都到达阳极A上时，电流最大，也就是饱和光电流。 可见，电路中的最大电流（饱和电流）可反映单位时间逸出的光电子数目 实验步骤： 1、连接好实验装置 2、用绿光照射光电管，并且保持强度不变 增大两极间的电压，观察光电流的变化 3、保持光的颜色不变，改用强光照射增大阴阳两极间的电压，观察光电流的变化
4、换用蓝光重复上面的实验
学生得出实验规律
实验表明：
入射光越强，饱和电流越大；
入射光越强，单位时间
内发射的光电子数越多
从光电管阴极射出的光电子具有一定的动能。
这节课的难点就在于如
何向同学介绍饱和光电流和遏止电压。通过实验原理的介绍学生会清楚为什么要测量这两个物理量，这也是本节课设计的又一个巧妙的地方。这两个规律的探究比较复杂，用到了滑动变阻器的分压电路，分压电路也是高中的重点，所以给的时间也比较多。
用上面的电路图，把光电管加反向电压 实验原理 为了测量光电子的动能，可以在光电管个电
极上加上反向电压，用于阻止光电子到达阳极。回路中的光电流会随着反向电压的增加而减小，当反向电压达到一定数值时，光电流将会减小到零，我们把这时的电压称为遏止电压 可见，光电子的最大初始动能可以通过测量遏止电压来确定 实验步骤：
1、连接好实验装置
2、保持光的颜色不变，增大反向电压，观察光电流的变化，并记下当光电流为零时的遏止电压
3、保持光的颜色不变，增大光的强度，重复步骤2
4、换用频率更大的蓝光，重复步骤2、3
加反向电压 师：和同学一起总结结论
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.光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。
阳极 G V A K
R
阴极
总结：
①只有当入射光的频率高于某一频率v0时才能发生光电效应，把这一频率v0叫极限频率 ②光电效应发生时间非常短暂，几乎不需要时间
③单位时间内发射的光电子数目跟入射光的强度成正比
④光电子的最大初动能跟入射光的强度无关，它随入射光的频率增大而增大
光的电磁理论解释光电效应遇到困难 （3分钟）
困难一：按照光的波动理论，不论光的频率如何，只要照射时间足够长或入射光的强度足够大，就可以产生光电效应。
而实验结果表明：只有入射光的频率v大于该金属的极限频率v0时，才能发生光电效应。
困难二：电子不可能在极短的时间内聚集足够 的能量从物体中飞出。 光电效应的实验却表明： 入射光的照射和光电子的逸出几乎是同时
困难三：电子要从物体中飞出的最大初动能应于入射光的强度有关。
而实验结果表明：逸出的光电子的能量与入射光的强度无关，只取决于射光的频率.
学生没有学过光的波动说，所以在介绍这部分问题时学生会提出为什么波的动说这么解释光电效应呢？可以告诉学生，波动说认为光电效应应该和烧一壶水的道理是一样的，这样会使学生容易接受一些。
告诉学生光电效应有三条无法解释，有一条是和光的电磁理论是相符的。也是为下节课引出爱因斯坦
的光子说做准备
练习 （2分钟） 精选二道例题
学生回答，
本节重点：光电效应规律，所以针对这方面选题
小结 （1分钟）
作业
1.光电效应现象
2、知道光电管的工作原理 3. 学习如何探究光电效应的规律 4、要熟记光电效应的四条规律的内容
5.了解光电效应与光的电磁理论的矛盾 《名师一号》
板书设计
一、历史回顾：波动说 电磁说
微粒说 粒子性 波粒二象性
二、光电效应现象 1、 定义 2、 规律
①只有当入射光的频率高于某一频率v0时才能发生光电效应，把这一频率v0叫极限频率 ②光电效应发生时间非常短暂，几乎不需要时间
③单位时间内发射的光电子数目跟入射光的强度成正比
④光电子的最大初动能跟入射光的强度无关，它随入射光的频率增大而增大 三、光的电磁理论解释光电效应遇到困难
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
