урок 11 класс по теме Фотоэффект




Урок 11 класс

Тема: «Фотоэффект»

Цели :

Познавательная : формирование представлений о дискретных свойствах света и электромагнитных полей, навыков исследовательской работы;

Развивающая: формирование умений наблюдать, сравнивать, делать выводы.

Воспитательная :развитие интереса к физике, самостоятельность, воспитывать ответственность, гуманность,дисциплинированность.

Оборудование: прибор для демонстрации законов фотоэффекта, компьютер, экран, проектор, компьютерная интерактивная модель изучения законов фотоэффекта.

Тип урока :усвоения новых знаний.

Метод урока: частично-поисковый, исследовательский( коллективная форма познавательной деятельности)

Ход урока.

1.Оргмомент.

2.Изложение нового материала.

(Фотоэффект –единственное рассматриваемое в школе явление, позволяющее убедить учащихся в том, что свет обладает корпускулярными свойствами.

Урок строится на представлении о процессе познания и деятельного подхода к обучению.

Объяснение построено по следующему плану.

1)представление фотоэффекта на основе волновой теории света.

2)разработка идеи эксперимента по проверке его онструирование установки ,проведение опыта ,формулирование суждения об истинности или ложности теоритического предвидения.

3)предсказание о том, как зависит скорость и число электронов, вырываемых светом в единицу времени с поверхности металла от характеристик падающего света.

4)выработка гипотезы: свет это поток частиц.

5)ее экспериментальная проверка.)

Ход изложения нового материала.

Первый этап предсказание явления фотоэффекта на основе волновой теории.

Учитель: Из предыдущих уроков вспомните: какие явления могут происходить при взаимодействии света с веществом.

Предполагаемые ответы учеников: отражение ,преломление ,поглощение, дисперсия, поляризация.

Учитель : На последующих уроках мы продолжим рассмотрение этих явлений ,связанных со взаимодействием света и вещества. А сегодня нас будет интересовать другое: «Что происходит с веществом под действием света?» Предложите ,как нам искать ответ на этот вопрос.

Предполагаемые ответы учеников: освещать различные вещества светом и фиксировать происходящие при этом в веществе.

Учитель :Давайте попытаемся путем теоритических рассуждений получить предположение :что можно ожидать от эксперимента?

Предполагаемые ответы учеников: Если рассмотреть структуру различных веществ и учесть, что свет это электромагнитная волна ,и при прохождении через вещество часть ее энергии может поглощаться и следует выяснить куда идет эта энергия и как она изменяет состояние структурных единиц вещества. Тогда мы сможем обосновано выдвинуть свои предположения.

Учитель : Хорошо. А теперь, в соответствии с вашей программой действий даю вам задание для самостоятельного выполнения.

Вспомните ,какие модели строения вещества вам известны ;

В соответствии с этим решите ,как изменится характер движения и состояние атомов, ионов и электронов в веществе при поглощении им энергии световой волны;

Подумайте ,к каким явлениям это может привести.

Ученики выполняют данное задание по вариантам :

-для диэлектриков,

-для полупроводников

-для полупроводников

Результаты оформляем в виде таблицы .

вещество

модель строения

Изменение движения и состояния структурных единиц под действием света

Сопровождающие эти изменения явления

Диэлектрики

Полупроводники

Проводники

Учитель: И так , при освещении веществ можно ожидать разные эффекты :

Увеличение температуры;

Изменение проводимости;

Изменение заряда.

С первым явлением вы знакомы из жизни, второй эффект –изучался в курсе 10 класса ,а

третий эффект это новый для вас и требует экспериментальной проверки…

Давайте дадим название теме урока.

Предполагаемые ответы учеников: Эффект от действия света на вещества.

Учитель :Хорошо. Тема нашего урока и называется «Фотоэффект»

Второй этап изучения нового материала – экспериментальная проверка предсказания существования явления внешнего фотоэффекта.

Предполагаемые ответы учеников: Чтобы проверить наше предположение ,надо осветить поверхность какого-либо металла

Учитель: Проведем эксперимент –освещаем металлическую пластину, закрепленную на электроскопе ,лампой накаливания. Стрелка электроскопа не отклоняется.

Что может означать отрицательные результаты?

Предполагаемые ответы учеников: Электроскоп нечувствительный ,источник света слабый, расстояние между пластиной и лампой слишком большое.

Учитель: Изменяем опыт – приближаем лампу к пластине ,заменяем источник света на ультрафиолетовый ,а стрелка все равно не отклоняется. Как это можно объяснить?

Предполагаемые ответы учеников: Видимо энергии света не хватает для выбивания электронов, при вылете электронов из нейтрального атома образец получает положительный заряд.

Учитель :А как создать ситуацию, чтобы ,в которой даже при вылете образец не приобрел бы положительного заряда?

Предполагаемые ответы учеников: Перед началом опыта зарядить пластину отрицательно.

Учитель: попробуем это сделать. Опыт повторяем и наблюдаем, что уменьшается показания электроскопа .Давайте сделаем вывод из опыта.

Предполагаемые ответы учеников: Заряд металла изменяется под действием света.

Учитель: Давайте попробуем провести опыт с пластинами из других металлов.



(проведение эксперимента с разными пластинами)

Третий этап предсказание зависимости числа выбитых фотоэлектронов и их скорости от характеристик падающего света.

Учитель: Итак, рассмотренное явление носит название внешний фотоэффект и состоит он в том, что под действием света из вещества вырываются электроны. И мы должны

выяснить ,как влияет на результаты эксперимента изменение различных характеристик света ,например длины волны света ,частоты ,энергии .

Таким образом, нам необходимо установить:

Зависит ли число фотоэлектронов от интенсивности и частоты световой волны ,и если да, то как;

Зависит ли скорость фотоэлектронов от интенсивности и частоты световой волны, и если да, то как ;

Как осуществить эти эксперименты? Рассуждения стройте ,исходя из предположения ,что свет это волна.

Ученики приходят к следующим выводам:

Число выбитых светом фотоэлектронов тем больше, чем больше интенсивность света;

Скорость выбитых светом фотоэлектронов тем больше, чем больше

интенсивность и частота света.

В ходе рассуждения на экране появляется рис. из презентации .

Гипотезы :

1) n= f (w) w- интенсивность света

2) v=f (w, y) y–частота

Четвертый этап – подготовка экспериментальной установки

для проверки гипотезы.

Учитель: Что должно быть в установке, для проверки гипотез? И как измерить число вырываемых электронов из метала?

Предполагаемые ответы учеников: Надо менять характеристики света при помощи светофильтров(при этом будет меняться частота света)

И надо «заставить» электроны создавать электрический ток и измерять силу тока.

Учитель: Хорошо. Если использовать ультрафиолетовый свет ,то пройдет ли он через стекло?

Предполагаемые ответы учеников. Нет. Надо кварцевое .

Учитель. А как можно получить информацию о скорости электронов?

Предполагаемые ответы учеников: По тормозному пути ,можно предположить, что если затормозить электроны ,подав на пластины напряжение противоположной полярности.

Тогда можно по закону сохранения энергии :

Mv 2/2=eUз найти скорость.

Учитель. Давайте посмотрим установку , которая позволит проверить гипотезы.

Контрольный тест по теме фотоэффект ответы

Пятый этапэкспериментальная проверка выдвигаемой гипотезы.

Учитель проводит опыт по описанию в книге «Демонстрационный эксперимент», по полученным данным строит вольт-амперную характеристику явления.

По графику зависимости фототока и напряжения делаем с учениками вывод ,как зависит запирающее напряжение от тока. В результате приходим к заключению :

-первая гипотеза экспериментально подтверждается;

— вторая гипотеза –частично.

Шестой этап – выработка новой рабочей гипотезы.

Учитель :Свет –это волна, и этот факт объясняет такие свойства света, как дифракция ,поляризация, интерференция. Но иногда такие представления приводят к неверным гипотезам и необходимо менять представление с новыми фактами.

Попробуем представить свет ,как поток частиц(фотонов).Этот факт представления возможно сможет объяснить, почему скорость выбитых электронов не зависит от интенсивности. Предположим, что один фотон выбивает один электрон и как применить закон сохранения энергии для акта взаимодействия фотона и электрона.

Предполагаемые ответы учеников :Энергия фотона идет на вырывание электрона из металла и на сообщение электрону кинетической энергии:

E= A+ mv2/2; Если учесть ,что энергия света зависит от частоты света и работа по преодолению сил кулоновского притяжения определяется только свойствами металла, энергию фотона можно выразить так : E= h y? Где y-частота света.

Учитель: Тогда закон сохранения энергии будет выглядеть так : h y = A+ mv2/2 – это уравнение А. Эйнштейна .Из этого уравнения следует, что скорость фотоэлектронов определяется только частотой падающего света.

В ходе обсуждения результатов формируются следующие выводы :

Первый закон можно объяснить с помощью первой гипотезы.

Если принять ,что новая гипотеза верна ,то фотоэффект можно наблюдать только при минимальной частоте падающего света ,где y min=А/h ;

Минимальная частота света, при которой может наблюдаться фотоэффект ,получила название красной границы, а само условие существования фотоэффекта- третьего закона фотоэффекта. И вывод из всего сказанного «свет-поток частиц»

Закрепление нового материала (рефлексия)

Ответить на вопросы (тест):

Какие вещества могут менять заряд под действие света?

1.Диэлектрики

2.Проводники

3.Полупроводники

Какие изменения может вызвать свет у веществ?

1.Нагревание

2.Охлаждение

3.Ни каких изменений

От чего зависит число выбитых электронов?

1.от интенсивности

2.от температуры

3.от времени освящения

О чего зависит скорость выбитых электронов ?

1.от температуры вещества.

2.от частоты светового потока

3.от качества материала

От чего зависит работа выхода электрона?

1.от частоты света

2.от вещества

3.от напряжения.

Красная граница ,это:

1. максимальная длина волны падающего света;

2.минимальная частота падающего света;

3.и 1) и 2)

На доске или на экране после сдачи ответов показываются ответы и учащиеся сами проверяют ответы и выставляют себе оценки.

Домашние задание :инструктаж по выполнению домашнего здания.

Прочитать параграф 87-89,изучить записи в тетради и решить задачи из упр.12 (3,4)








Яндекс.Метрика lists
lists