高中物理-光电效应教学设计学情分析教材分析课后反思

光电效应

一、教学目标

1.应该掌握的知识方面.

（1）光电效应现象具有哪些规律.

（2）人们研究光电效应现象的目的性.

（3）爱因斯坦的光子说对光电效应现象的解释.

2.培养学生分析实验现象，推理和判断的能力方面.

观察光电效应演示仪的实验过程，掌握分析现象所得到的结论.

3.结合物理学发展史使学生了解到科学理论的建立过程，渗透科学研究方法的教育.

二、重点、难点分析

1.光电效应现象的某本规律、光子说的基本思根和做好光电效应的演示实验是本节课

的重点.

2.难点是（1）对光的强度的理解，（2）发生光电效应时光电流的强度为什么跟光电子的最

大初动能无关，只与入射光的强度成正比.

三、教具

光电效应演示仪.

四、主要教学过程

（一）预备知识的学习：

1、波长、周期（或频率）和波速的关系

（1）.由于每经过一个周期7的时间振动传播的距高等于一个波长九所以波速彳。

（2）.由于周期和频率互为倒数，所以。=y。

2、向光是由不同颜色的光组成的。

红橙黄绿蓝靛紫各种光的频率，波长的关系

3.光的强度的概念

（二）教学过程的设计

1.演不实验.

向学生介绍光电效应演示仪.如图所示.S为抽成真空的光电管，C是石英窗口，光线

可通过它照射到金属板K上，金属板A和K组成一对电极与外部电路相连接.光源为白炽

灯。

学生观察：

（1）直接观察电流表指针是否偏转，挡住光线的入射匚，指针是否偏转、

学生明确：教室里的光照到金属板上，就有光电效应。

（2）在入射光不变的条件下，增加光电管上所加的电压，观察电流表指针的偏

转情况

（3）增大入射光的强度，重复实验，观察电流表指针的偏转情况

学生明确：在入射光不变的条件下，增加光电管上所加的正向电压，电流表指针偏转先增大

后不变。

入射光的强度越K,指针偏转越大

在实验分析的基础上老师提出饱和光电流的概念。

问题：若在光电管上加反向电压，是否有光电流？使光电流为零的反向最大电压如何计算？

在学生分析的基础上，给出遏止电压的概念，并明确光电流的I—U图像。

2、光电效应的规律总结

（1）每一种金属对应一种光的最小频率，又称极限频率，只有当光的频率大于这个最小频率

时，才会产生光电效应.

⑵产生光电效应时，单位时间内逸出金属表面的电子数与光的强度有关；光的强度越大，

单位时间内逸出的电子数越多。

（3）从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔很短，通常可在lO^s内发生光电效应.

3.光电效应的理论解释：

（1）介绍经典电磁理论与光电效应规律的矛盾

（2）介绍爱因斯坦的光子理论，并带领学生尝试利用它对光电效应进行解释，从而使学生

充分体会到这一理论的合理性

（3）在理解光子说的基础上，让学生从能量转化的角度推导出爱因斯坦光电效应方程。

4.介绍光电效应的广泛应用，促进学生关注科学，认识到科技知识在生活中的应用。

5.典型例题：

一、光电效应现象

【例11一验电器与锌板相连（如图1所示），用一紫外线灯照

紫外线灯

射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角.

（1）现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将（选填“增大”、

“减小”或“不变”）.

（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌锌板，可观察到验电器指

针—（“有”或“无”）偏转.

二、光电效应的实验规律

［例2】利用光电管研究光电效应实验，如图2所示，用频率为v的可见光照I——

射阴极K,电流表中有电流通过，则（）（A

A.用紫外线照射，电流表不一定有电流通过————n

B.用红光照射，电流表一定无电流通过1~Ii"--------

C.用频率为v的可见光照射K,当滑动变阻器的滑动触头移到M端时，电流表中一定无电

流通过

D.用频率为v的可见光照射K,当滑动变阻器的滑动触头向N端滑动时，电流表示数可能

不变

三、光电效应方程的理解与应用：Ek=hv-W0.

［例3】如图所示，当开关K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极尸，发现电流

表读数不为零.合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读

数仍不为零.当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零.由此可知阴极材料的

逸出功为（）A.1.9eVB.0.6eVC.2.5eVD.3.1eV

【例4】如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能反与入射光频

率v的关系图象，由图象可知（）耳

A.该金属的逸出功等于EB.该金属的逸出功等于v/

C.入射光的频率为w时，产生的光电子的最大初动能为七以

~0/，/

D.入射光的频率为2叩时，产生的光电子的最大初动能为2E_E，

学情分析：

1、光电效应这节课前后不联系，因为学生没有学过光的波动性，所以也谈不到光的粒子性

2、对于波长、频率，光强度的概念学生不了解，所以必须给学生补上这些知识。

3、好奇心强是中学生的心理特征之一，可以通过生动，直观的物理实验调动学生的学习兴

趣，从而提高学生的观察能力，培养他们的思维能力。

效果分析：

通过教学过程达到以下效果：

1.使学生成为教学活动的主体，从而实现了本节课的知识目标。学生均较好的掌握了光电

效应的内容并会用爱因斯坦的光电效应方程解答有关问题。

2.充分培养学生的实验分析能力，让学生尝试根据实验现象和数据得出结论，学会用科学

探究的方法研究物理问题,

3.变规律的传授过程为规律的探窕过程进而培养了学生良好的的思维习惯和初步的科学实

践能力。

光电效应

一、教学目标

1.应该掌握的知识方面.

(1)光电效应现象具有哪些规律.

(2)人们研究光电效应现象的R的性.

(3)爱因斯坦的光子说对光电效应现象的解释.

2.培养学生分析实验现象，推理和判断的能力方面.

观察光电效应演示仪的实验过程，掌握分析现象所得到的结论.

3.结合物理学发展史使学生了解到科学理论的建立过程，渗透科学研究方法的教育.

二、重点、难点分析

1.光电效应现象的基本规律、光子说的基本思想和做好光电效应的演示实验是本节课

的重点.

2.难点是(1)对光的强度的理解，(2)发生光电效应时光电流的强度为什么跟光电子的最

大初动能无关，只与入射光的强度成正比.

三、教具

光电效应演示仪.

四、主要教学过程

(-)预备知识的学习：

1、波长、周期(或频率)和波速的关系

(1).由于每经过一个周期7的时间振动传播的距离等于一个波长九所以波速。=多

(2).由于周期和频率互为倒数，所以。

2、白光是由不同颜色的光组成的。

红橙黄绿蓝靛紫各种光的频率，波长的关系

3.光的强度的概念

（二）教学过程的设计

1.演示实验.

向学生介绍光电效应演示仪.如图所示.S为抽成真空的光电管，C是石英窗口，光线

可通过它照射到金属板K上，金属板A和K组成一对电极与外部电路相连接.光源为白炽

灯。

学生观察：

（1）直接观察电流表指针是否偏转，挡住光线的入射匚，指针是否偏转、

学生明确：教室里的光照到金属板上，就有光电效应。

（2）在入射光不变的条件下，增加光电管上所加的电压，观察电流表指针的偏

转情况

（3）增大入射光的强度，重复实验，观察电流表指针的偏转情况

学生明确：在入射光不变的条件下，增加光电管上所加的正向电压，电流表指针偏转先增大

后不变。

入射光的强度越大，指针偏转越大

在实验分析的基础上老师提出饱和光电流的概念。

问题：若在光电管上加反向电压，是否有光电流？使光电流为零的反向最大电压如何计算？

在学生分析的基础上，给出遏止电压的概念，并明确光电流的I—U图像。

2、光电效应的规律总结

⑴每一种金属对应一种光的最小频率，又称极限频率，只有当光的频率大于这个最小频率

时，才会产生光电效应.

⑵产生光电效应时，单位时间内逸出金属表面的电子数与光的强度有关；光的强度越大，

单位时间内逸出的电子数越多。

（3）从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔很短，通常可在10一95内发生光电效应.

3.光电效应的理论解拜：

（1）介绍经典电磁理论与光电效应规律的矛盾

（2）介绍爱因斯坦的光子理论，并带领学生尝试利用它对光电效应进行解释，从而使学生

充分体会到这理论的合理性

（3）在理解光子说的基础上，让学牛.从能量转化的角度推导出爱因斯坦光电效应方程。

4.介绍光电效应的广泛应用，促进学生关注科学，认识到科技知识在生活中的应用。

5.典型例题：

一、光电效应现象

【例1】一验电器与锌板相连（如图1所示），用一紫外线灯照

射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角.验电器锌船「A

（1）现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏用将U；

________（选填“增大”、“减小”或“不变”）.紫外线灯

（2）使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌,人

锌板，可观察到验电器指针一（“有”或“无”）偏转.

二、光电效应的实验规律

I例2】利用光电管研究光电效应实验，如图2所示，用频率为n的可见光照I——

射阴极K,电流表中有电流通过，则（）

A.用紫外线照射，电流表不一定有电流通过——当三

MN

B.用红光照射，电流表一定无电流通过1~1-1-

C.用频率为v的可见光照射K,当滑动变阻器的滑动触头移到M端时，电流表中一定无电

流通过

D.用频率为v的可见光照射K,当滑动变阻器的滑动触头向N端滑动时，电流表示数可能

不变

三、光电效应方程的理解与应用：Ek=hv-W0.

［例3】如图所示，当开关K断开时，用光子能量为2.5eV的一束光照射阴极P,发现电流

表读数不为零.合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0.60V时，电流表读

数仍不为零.当电压表读数大于或等于0.60V时，电流表读数为零.由此可知阴极材料的

逸出功为（）A.1.9eVB.0.6eVC.2.5eVD.3.1eV

【例4】如图所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能反与入射光频

率v的关系图象，由图象可知（）反

A.该金属的逸出功等于EB.该金属的逸出功等于痴ov/

C.入射光的频率为叩时，产生的光电子的最大初动能为E/

./

D.入射光的频率为2叩时，产生的光电子的最大初动能为2E_E'‘

光电效应评测练习

课堂检测:

1.当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时（

A.锌板带负电B.有正离子从锌板逸出

C.有电子从锌板逸出D.锌板会吸附空气中的正离子

2.用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应.现将该单色光的光强减弱，则下列说

法中正确的是（）①光电子的最大初动能不变②光电子的最大初动能减小

③单位时间内产生的光电子数减少④可•能不发生光电效应

A.①③B.②③C.®@D.③④

3.某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的

是（）A.延长光照时间B.增大光的强度

C.换用波长较短的光照射D.换用频率较低的光照射

4.在光电效应实验中，用频率为v的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确

的是（）A.增大入射光的强度，光电流增大

B.减小入射光的强度，光电效应现象消失

C.改用频率小于丫的光照射，一定不发生光电效应

D.改用频率大于v的光照射，光电子的最大初动能变大

课后作业

1.当用一束紫外线照射装置在原不带电的验电器金属球上的锌板时，发生了光电效应，这

时发生的现象是（）

A.验电器内的金属箔带正电B.有电子从锌板上飞出来

C.有正离子从锌板上飞出来D.锌板吸收空气中的正离子

2.在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连，用弧光灯（紫外线）

照射锌板时，静电计的指针就张开一个角度，如图1所示，这时（）

A.锌板带正电，指针带负电B.锌板带正电，指针带正电

C.若用黄光照射锌板，则可能不产生光电效应现象

D.若用红光照射锌板，则锌板能发射光电子

3.用紫光照射某金属恰可发生光电效应，现改用较弱的太阳光照射该金属，则（）

A.可能不发生光电效应B.逸出光电子的时间明显变长

C.逸出光电子的最大初动能不变D.单位时间逸出光电子的数目变小

4.关于光电效应的规律，下列说法中正确的是（）

A.只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生

B.光电子的最大初动能跟入射光的强度成正比C.发生光电效应的时间一般都大于lO^s

D.发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度成正

比5

5.如图所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流

通过.其原因可能是（）A.入射光太弱B.入射光波长太长______

+

C.光照时间太短D.电源正负极接反

6.一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是（）

A.若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加

B.若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子的最大初动能增加

C.若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应

D.若改用紫光照射，则送出的光电子的最大初动能增加

7.用不同频率的光分别照射铝和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能

Ek随入射光频率v变化的Ek—v

图线.已知铛的逸出功是3.28eV,

锌的逸出功为3.34eV,若将二者

的图线画在同一个Ek—v坐标系

中，则正确的图是（）

8.已知金属锌发生光电效应时产生的光电子的最大初动能以跟入射光的频

率v的关系图象如图3中的苴线1所示.某种单色光照射到金属锌的表面时，

产生的光电子的最大初动能为后.若该单色光照射到另一金属表面时产生的

光电子的最大初动能为与，E2<Ei，关于这种金属的最大初动能£k跟入射光

的频率v的关系图象应是图中的（）

A.aB.bC.cD.上述三条图线都不正确

9.在光电效应实验中，某金属的极限频率对应的波长为2°,该金属的逸出功为.若

用波长为2（2。0）的单色光做该实验，则其遏止电压为.已知电子的电荷量、真空

中的光速和普朗克常量分别为e、c和力.

10.在光电效应实验中，波长为力的光恰好能使金属。发生光电效应，波