光电效应与光量子假说化学说课稿

2021-03-28 说课稿

　　各位老师下午好，我今天说课的题目是光电效应与光量子假说。它是教科版选修3-5 第四章波粒二象性中的第二节内容。我说课的内容包括以下四个方面：一、教材的地位和作用；二、教学三维目标；三、教学重点难点分析；四、教学过程和教学流程。

　　首先来说第一个方面的内容：本课内容在旧教材中是放在光的本性一章中的，而新教材却把它放在了近代物理初步中波粒二象性的章节，并且放在了量子概念诞生之后第二节，这就使它在知识方面，有了两个作用：首先光电效应使人们认识了光的波动学说并不能全面解释光的本性，光还具有粒子性，为第三节光的波粒二象性打下了基础；其次光电效应的解释应用了量子理论中的能量子概念，是第一节中提出的能量子概念的应用和发展，所以本节课在知识上起到了承上启下的作用。更重要的是本课还是有着厚重的物理学科文化积淀，是物理学史、科学方法、辩证唯物主义思想、创新意识等人文精神教育的题材。

　　鉴于教材的以上特点我设计了以下的三维教学目标：

　　（一）知识与技能：

　　1、通过观察实验总结光电效应的规律；

　　2、通过对光电效应的解释了解光量子假说，理解光电效应方程．

　　3、会用光子说解释光电效应现象．

　　4、会用光电效应方程解决简单问题

　　（二）过程与方法：

　　1、经历“探究光电效应规律”的过程，获得探究活动的体验。

　　2、尝试发现波动理论面对光电效应规律遇到的困难。

　　4、通过光子假说和光电效应方程的提出，体会假说法在物理学中的作用

　　3、领略“观察、实验──提出假说──实验验证──新的假说……”的物理学研究方法。

　　（三）情感态度价值观：

　　1、培养学生勇于创新，实事求是的科学态度

　　2、体验探索自然规律的艰辛和喜悦

　　教学重点和教学难点我是这样分析的。根据认知理论学生的学习过程就是学生把头脑中原有的知识结构与新知识相互作用，把新知识融汇到原有知识结构中去的过程。若学生原有认知结构有缺陷就会造成认知障碍。应用到本节课中学生主要存在以下三个难点：首先光电效应现象与学生日常生活相差很远，学生没有感官体验。其次原有知识对学生的干扰，通过前面的学习光是电磁波的结论已经深入人心，学生无法接受光是粒子的新概念。最后学生头脑中原有认知结构没有相应的概念，不能同化新知识。在用波动说和光子说解释光电效应时遇到困难，因为学生不知道光和物体是怎么作用的，逸出功，和最大初动能的概念也是第一次接触。要想解决以上难点，做好光电效应的实验是关键，再在观察总结的基础上通过严谨的逻辑推理得出正确结论。本节课的教学重点是光电效应的规律和光电效应方程的应用

　　现代教学论认为，物理教学不仅具有传授知识的功能，还有培养能力和发展智力的功能，根据对三维目标和重难点的分析，我设计了以下教学过程：

　　一、利用光电效应的在物理学发展中的重要作用激发学生学习的热情

　　教学中我直接用多媒体打出本节课的课题。然后我用热情洋溢的语言说了一下这段话：本课学习的光电效应，在量子理论的发展中有着特殊的意义。光电效应及其规律的研究，使人类对物质世界的观念发生了变革：大自然在微观层次上是不连续的，即“量子化”的，而不是牛顿物理假设的在一切层次上都是连续的！光电效应的科学之光经众多物理学家前赴后继，在物理学史上成为绚丽夺目的篇章。让我们翻开这炫目的一页，沐浴科学的阳光吧！

　　二、通过光电效应的研究装置引导学生观察，总结出光电效应的规律

　　教材没有用实验引出光电效应现象，而是直接给出结论，我想这样做的目的可以把重点放在光电效应规律的得出上，为了能让学生通过观察实验自己得出结论。老师把实验分成几个部分，第一步详细介绍了实验器材，并且画了板画，这样就排除了由于不理解实验器材而对学生的干扰。第二步用紫外线灯和应急灯的可见光分别照射阴极，让学生观察实验现象，再通过分析得出规律:1、任何一种金属，都存在极限频率V0，只有当入射光V> V0，才能发生光电效应第三步将高压电源去掉，用紫外线照射阴极，学生观察到检流计中仍有电流通过。说明光电子飞出时具有初动能。教师进一步说明，科学家用不同的光(不同频率，不同光强)照射同一金属。发现:光电子的最大初动能与入射光强度无关，只与入射光频率有关，并且随入射光频率的增大而增大。第四步用紫外线照射阴极，让紫外线连续的、断续地照射，学生观察到检流计指针的偏转也连续地、断续地发生，从而总结出光电效应的发生几乎是瞬时的。第五步把紫外线管靠近阴极，改变紫外线管与阴极的距离，学生观察检流计指针偏转幅度，得出光电流随入射光强度的增大而增大的规律。

　　在得出光电效应的四条规律后让学生再次看书熟悉四条规律，在学生看书的基础上教师提出几个问题:(1)某光恰能使钙发生光电效应，那么能使课本中表格内哪些金属发生光电效应?(2)表中哪种金属最易发生光电效应?(3)为什么各种金属的极限频率不同?以上步骤是为了巩固学生对光电效应规律的理解。

　　三、让学生用波动理论解释光电效应，体会现有理论不能解释实验事实的困惑。

　　由于学生对光的光的波动理论不甚了解，我直接给出光的波动理论对光的能量的描述:(1)能量是连续的；(2)振幅（光强）越大，光能越大，光的能量与频率无关。在这里给学生充足的时间，让他们讨论，使学生在讨论的过程中互相取长补短，得出对光电效应的正确解释。最后在学生解释的基础上，教师总结出波动说解释光电效应主要存在的'两大困难，教师用多媒体展示

　　矛盾

　　波动理论解释

　　实验事实

　　之一

　　光的能量是连续，光强越大能量越大，与光的频率无关

　　光电效应是否产生存在极限频率（波长）而与光强无关，光电子最大初动能也只与入射光频率成正相关。

　　之二

　　弱光对金属作用足够长时间，电子吸收足够能量后可从金属表面挣脱。

　　如果入射光小于极限频率，即使照射时间再长，也不会发上光电效应。若能发生光电效应，即使光很弱，也是瞬间发生的

　　教师引导:当现有理论不能解释实验事实时，科学家们面临着两种选择，一是完善现有理论，使其能够解释实验事实；二是抛弃现有理论，构建新的思想框架。大多数科学家选择了前者，因为知识的更新比思想的更新要容易得多，但也容易陷入死胡同。选择后者的科学家往往是敢于突破，敢于创新的人，他们对科学的贡献远远大于前者。爱因斯坦就是他们的杰出代表（屏幕展示爱因斯坦图片），1905年，26岁的他在普朗克量子化理论的启发下，提出了光量子假说，

　　四、学习光量子假说，并用光电效应方程解释光电效应现象，体会应用新理论成功解释实验现象的喜悦

　　学生通过看书了解光量子假说，老师通过提问光量子假说和波动说的区别，让学生对光子假说有进一步的了解。接下来老师根据光子假说和能量守恒理论推导出光电效应方程，并介绍每个字母的含义啊，强调光电效应方程研究对象是光电子，所用规律是经典物理的能量守恒。接下来让学生讨论总结，利用光子假说解释光电效应现象。

　　五、通过密立根用实验验证光电效应方程，体会物理学的；观察、实验──提出假说──实验验证──新的假说一般研究方法

　　六、光电效应方程的简单应用

　　我没有用书上的例题，因为书上的例题不仅涉及到光电效应方程而且有电场力做功等问题比较复杂，用在这里有点喧宾夺主。所以我选用了课后习题，它是对光电效应的直接应用。例题：波长为λ=500nm的蓝光照射到逸出功W=1.9eV的金属表面上，求：（1）光子能量ε（2）光电子最大出动能mv2/2（3）该金属的截止频率。

　　解：（1）ε＝hv=6.63×10-34×3×108/500×10-9J=3.97×10-19J

　　（2）EK= hv-W=3.97×10-19-1.9×1.6×10-19J =0.93×10-19J

　　（3）V0=W/h =1.9×1.6×10-19/6.63×10-34=4.5×10-14Hz

　　七、课堂小结

　　教师通过提问：到现在为止，光电效应现象圆满解决，咱们一起回顾一下，你在知识上和方法上都有了哪些收获？对本节课进行总结：我们不仅有了知识上的收获：光不仅具有波动性也具有粒子性；光电效应方程是量子理论又一成功应用。我们还学会了科学方法，领略了物理学家立足事实，敢于创新的科学精神。

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