第5章第1节光电效应第2节康普顿效应教师用书.docx

第5章第1节光电效应第2节康普顿效应教师用书光电效应 光子 教学目标学问目标（1）知道光电效应现象（2）知道光子说的内容，会计算光子频率与能量间的关系（3）会简洁地用光子说说明光电效应现象（4）知道光电效应现象的一些简洁应用 实力目标培育学生分析问题的实力 教学建议 教材分析 分析一：课本中先介绍光电效应现象，再学习光子说，最终用光子说说明光电效应现象产生的缘由。本节内容说明光具有粒子性，从而引出量子论的基本学问。分析二：光电效应有如下特点：光电效应在极短的时间内完成；入射光的频率大于金属的极限频率才会发生光电效应现象；在已经发生光电效应的条件下，逸出的光电子的数量跟入射光的强度成正比；在已经发生光电效应的条件下，光电子的最大初动能随入射光频率的增大而增大。 教法建议建议一：对于光电效应现象先要求学生记住光电效应的试验现象，然后运用光子说去说明它，这样可以加深学生的理解。建议二：学生应当会依据逸出功求发生光电效应的极限频率，但可以不要求运用爱因斯坦光电效应方程进行计算。 教学设计示例光电效应、光子 教学重点：光电效应现象 教学难点：运用光子说说明光电效应现象 示例： 一、光电效应 1、演示光电效应试验，视察试验现象 2、在光的照耀下物体放射光子的现象叫光电效应 3、现象： （1）光电效应在极短的时间内完成； （2）入射光的频率大于金属的极限频率才会发生光电效应现象； （3）在已经发生光电效应的条件下，逸出光电子的数量跟入射光的强度成正比； （4）在已经发生光电效应的条件下，光电子最大初动能随入射光频率的增大而增大。 4、学生看书上表格常见金属发生光电效应的极限频率 5、提出问题：为什么会发生3中的现象 二、光子说 1、普朗克的量子说 2、爱因斯坦的光子说 在空间传播的光不是连续的，而是一份份的，每一份叫做光量子，简称光子。 三、用光子说说明光电效应现象 先由学生阅读课本上的说明过程，然后老师提出问题，由学生说明。 四、光电效应方程 1、逸出功 2、爱因斯坦光电效应方程 对一般学生只需简洁介绍 对层次较好的学生可以练习简洁计算，深化理解方程的意义 例题：用波长200nm的紫外线照耀钨的表面，释放出的光电子中最大的动能是2.94eV.用波长为160nm的紫外线照耀钨的表面，释放出来的光电子的最大动能是多少？ 五、光电效应的简洁应用 六、作业 探究活动 题目：光电效应的应用组织：分组方案：分组利用光电二极管的特性制作小独创评价：可操作性、创新性、好用性 第2节核裂变老师用书 第2节核裂变学习目标学问脉络1.知道核裂变的概念，知道重核裂变中能释放出巨大的能量(重点)2.知道什么是链式反应.3.会计算重核裂变过程中释放出的能量(重点)4.知道什么是核反应堆了解常用裂变反应堆的类型(难点) 重核的裂变先填空1重核的裂变(1)核裂变：用中子轰击铀核，铀核分裂成质量相近的两部分，并释放出能量的核反应过程叫做核裂变(2)裂变能：核裂变释放出的能量称为裂变能，也称核能或原子能核裂变是释放核能的方法之一(3)铀核裂变的产物多种多样，其中有代表性的有：10n23592U9538Sr13954Xe210n10n23592U14156Ba9236Kr310n.2链式反应(1)定义：在23592U核裂变释放出巨大能量的同时，平均每次可以放出23个中子，这些中子称为第1代中子，假如其中至少有一个接着轰击23592U，使之发生裂变，就能产生第2代中子，这样不断接着下去，中子会不断增加，裂变反应就会不断加强，就形成了裂变的链式反应能够发生链式反应的铀块的最小体积叫做临界体积(2)条件：发生链式反应必需具备两个条件：a.铀核的体积达到临界体积；b.必需存在持续不断的中子源再推断1原子核释放粒子的过程也是核裂变的过程(×)2用中子轰击重核使之分裂实现核裂变()3利用不行控的快中子轰击超过临界体积的铀块产生链式反应制成原子弹()后思索重核裂变反应是否满意电荷数守恒？是否满意质量数守恒？【提示】重核裂变反应属于核反应，满意电荷数守恒，质量数守恒核心点击1铀核的裂变和裂变方程(1)核子受激发：当中子进入铀235后，便形成了处于激发状态的复核，复核中由于核子的激烈运动，使核变成不规则的形态(2)核子分裂：核子间的距离增大，因而核力快速减弱，使得原子核由于质子间的斥力作用而分裂成几块，同时放出2或3个中子，这些中子又引起其他铀核裂变，这样，裂变就会不断地进行下去，释放出越来越多的核能(3)常见的裂变方程：23592U10n13954Xe9538Sr210n.23592U10n14456Ba8936Kr310n.2链式反应的条件(1)有慢中子轰击(2)铀块的体积大于临界体积，或铀块的质量大于临界质量以上两个条件满意一个，则另一个条件自动满意3裂变反应的能量：铀核裂变为中等质量的原子核，发生质量亏损，所以放出能量一个铀235核裂变时释放的能量假如按200MeV估算，1kg铀235全部裂变放出的能量相当于2800t标准煤完全燃烧时释放的能量，裂变时能产生几百万度的高温4铀的同位素中铀235比铀238更易发生链式反应在自然铀中，主要有两种同位素，99.3%的是铀238，0.7%的是铀235，中子能引起这两种铀核发生裂变，但它们和中子发生作用的状况不同(1)铀235：俘获各种能量的中子都会发生裂变，且俘获低能量的中子发生裂变的概率大(2)铀238：只有俘获能量大于1MeV的中子才能发生裂变，且裂变的几率小能量低于1MeV的中子只与铀核发生弹性碰撞，不引起裂变因此，为了使链式反应简单发生，最好利用纯铀235.1(多选)关于重核的裂变，以下说法正确的是()A核裂变释放的能量远大于它俘获中子时得到的能量B铀核裂变在自然界中会自发地产生C重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要削减D由于重核的核子平均质量大于中等质量核的核子平均质量，所以重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能【解析】依据重核发生裂变的条件和裂变释放能量的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程，因而释放的能量远大于其俘获中子时汲取的能量；重核裂变只能发生在人为核反应中；在裂变反应中核子数是不会削减的，因此A正确，B、C错误重核裂变为中等质量的原子核时，由于平均质量减小，必定发生质量亏损，从而释放出核能，所以D正确【答案】AD2(多选)1938年哈恩用中子轰击铀核，发觉产物中有原子核钡(Ba)、氪(Kr)、中子和一些射线下列关于这个试验的说法中正确的是()A这个试验的核反应方程是23592U10n14456Ba8936Kr310nB这是一个核裂变过程，反应后粒子质量之和大于反应前粒子质量之和C试验中产生的射线穿透实力极强D这个反应中释放出的能量可以用爱因斯坦的质能方程来计算【解析】依据质量数守恒、电荷数守恒，铀核裂变的核反应方程应为：23592U10n14456Ba8936Kr310n，选项A正确；铀核裂变过程中产生射线，放出能量，发生质量亏损，释放的能量依据爱因斯坦的质能方程计算，选项B错误，D正确；核反应中产生的射线，穿透实力极强，是能量极高的光子，选项C正确【答案】ACD3现有的核电站比较广泛采纳的核反应之一是：23592U10n14360NdZr310n801e(1)核反应方程中的是中微子，它不带电，质量数为零试确定生成物锆(Zr)的电荷数与质量数；(2)已知铀(U)核的质量为235.0493u，中子质量为1.0087u，钕(Nd)核质量为142.9098u，锆核质量为89.9047u又知1u1.6606×1027kg，试计算，1kg铀235大约能产生的能量是多少？【解析】(1)依据电荷数和质量数守恒，可得Zr的电荷数Z9260840质量数A2361433×190.(2)方法一：质量亏损m(mUmn)(mNdmZr3mn)0.2174u.一个铀核裂变释放能量Em×931.5MeV0.2174×931.5MeV202.5MeV1kg铀核含有的原子核数为n1000235×6.02×1023个2.562×1024个1kg铀核产生的能量E总nE2.562×202.5×1024MeV5.2×1026MeV5.2×1026×106×1.6×1019J8.3×1013J.方法二：m(mUmn)(mNdmZr3mn)0.2174u0.2174×1.6606×1027kg3.6×1028kgEmc23.6×1028×(3×108)2J3.24×1011Jn1000235×6.02×1023个2.562×1024个E总nE2.562×1024×3.24×1011J8.3×1013J.【答案】(1)4090(2)8.3×1013J重核裂变核能计算的方法解答这类问题，一般是先依据核反应方程求出一个重核裂变时发生的质量亏损，由质能方程计算出释放的能量，然后用阿伏加德罗常数把核能与重核质量联系起来；另外，在计算过程中要留意单位的统一裂变反应堆先填空1核反应堆：能维持和限制核裂变的装置2核反应堆的构成：堆芯、中子反射层、限制系统和防护层等部分(1)堆芯：由燃料棒、减速剂和冷却剂组成(2)中子反射层：反射核裂变中产生的中子，使其进一步参与链式反应(3)限制棒：用能汲取慢中子的镉或硼钢制成，以限制链式反应的速度再推断1核反应堆可以人工限制核反应速度()2减速剂的作用使快中子减速变成慢中子()3链式反应一旦形成无法进行人工限制(×)后思索核反应堆中的防护层的构造和作用是什么？【提示】核反应堆中的防护层一般由金属套、防止中子外逸的水层以及1m2m厚的钢筋混凝土构成，可以有效地防止射线对人体及其他生命的侵害核心点击1核反应堆的组成核反应堆由堆芯、中子反射层、限制系统和防护层等部分组成其中限制棒用能汲取慢中子的镉或硼钢制成，以限制链式反应的速度之所以把它叫做“堆”，是因为世界上第一个核反应堆是用石墨块(用以限制反应速度)和金属铀块(反应燃料)一层一层交替地“堆”起来而构成的2核反应堆与原子弹爆炸的比较原子弹爆炸时链式反应的速度是无法限制的，为了用人工方法限制链式反应的速度，使核能比较平缓地释放出来，人们制成了核反应堆(核电站的核心设施)核反应堆是人工限制链式反应的装置3核电站发电的主要原理核燃料裂变释放的能量使反应区温度上升水或液态的金属钠等流体在反应堆内外循环流淌，把反应堆内的热量传输出去反应堆放出的热使水变成水蒸气，这些高温高压的蒸汽推动汽轮发电机发电这一部分的工作原理和火力发电相同4关于核反应堆中用镉棒限制反应速度的原理，下列说法正确的是()A镉棒能释放中子，依靠释放的多少限制反应速度B用镉棒插入的多少限制快中子变为慢中子的数量C利用镉棒对中子汲取实力强的特点，依靠插入的多少限制中子数量D镉棒对铀核裂变有一种阻碍作用，利用其与铀的接触面积的大小限制反应速度【解析】镉棒不是离子源不会释放中子，A错误，也不是减速剂，不能使快中子变为慢中子，B、D错误，镉棒对中子有汲取作用，通过中子强度检测器检测，当反应太强，镉棒能自动插入，多汲取中子，反之，自动抽出，少汲取中子，故镉棒也叫限制棒，C正确【答案】C5(多选)关于原子核反应堆，下面哪种说法是正确的()A镉棒是核燃料，裂变时释放核能B镉棒的作用是限制反应堆的功率C石墨的作用是汲取中子D冷却剂的作用是限制反应堆的温度和输出热量【解析】核燃料即为用浓缩铀制成的铀棒，铀棒裂变时释放核能；镉棒具有很强的汲取慢中子的实力，通过限制镉棒插入的深度来限制链式反应的速度，即可限制反应堆的功率；石墨的作用是使裂变产生的快中子减速成为慢中子；冷却剂的作用是限制反应堆的温度和输出热量则B、D正确，A、C错误【答案】BD学业分层测评(十二)(建议用时：45分钟)学业达标1(多选)当一个重核裂变时，它所产生的两个核()A含有的质子数较裂变前重核的质子数不变B含有的中子数较裂变前重核的中子数不变C裂变时释放的能量等于俘获中子时得到的能量D可能是多种形式的两个核的组合【解析】由于在裂变反应中汲取一个中子而释放23个中子，质子数并没有发生改变，而两个新核的中子数削减，故选项A正确，B错误；反应后质量发生了亏损而释放能量，并不等于俘获中子时得到的能量，在裂变反应中，产物并不是唯一的，而是多种多样的，故选项D正确，选项C错误【答案】AD2(多选)关于重核的裂变，以下说法正确的是()A核裂变释放的能量等于它俘获中子时得到的能量B中子从铀块中通过时，但不肯定发生链式反应C重核裂变释放出大量能量，产生明显的质量亏损，所以核子数要减小D重核裂变为中等质量的核时，要发生质量亏损，放出核能【解析】依据重核发生裂变的条件和裂变释放核能的原理分析可知，裂变时因铀核俘获中子即发生核反应，是核能转化为其他形式能的过程释放的能量远大于其俘获中子时汲取的能量链式反应是有条件的，即铀块的体积必需大于其临界体积，假如体积小，中子从铀块中穿过时，碰不到原子核，则链式反应就不会发生在裂变反应中质量数、电荷数均守恒；即核子数守恒，所以核子数是不会减小的，因此选项A、C错误，B正确；重核裂变为中等质量的原子核时，发生质量亏损，从而释放出核能，选项D正确【答案】BD3铀核裂变时，对于产生链式反应的重要因素，下列说法中正确的是()【导学号：64772108】A反应堆中铀的质量是重要因素与体积无关B为了使裂变的链式反应简单发生，最好干脆利用裂变时产生的中子C若铀235的体积超过它的临界体积，裂变的链式反应就能够发生D能否发生链式反应与铀块的质量无关【解析】要使铀核裂变发生链式反应，铀块的体积必需等于或大于临界体积，假如组成铀块的体积小于临界体积，则不会发生链式反应裂变反应中产生的中子为快中子，这些快中子不能干脆引发新的裂变假如铀块的质量大，则其体积大，若超过临界体积则发生链式反应，由此知A、B、D错误，C正确【答案】C4(多选)铀核裂变是核电站核能的重要来源，其一种裂变反应式是23592U10n14456Ba8936Kr310n.下列说法正确的有()A上述裂变反应中伴随着中子放出B铀块体积对链式反应的发生无影响C铀核的链式反应可人工限制D铀核的半衰期会受到环境温度的影响【解析】依据裂变反应的规律和影响半衰期的因素解决问题裂变反应式中的10n为中子，铀块体积大于临界体积，才能发生链式反应，且铀核的链式反应是可控的，选项A、C正确，选项B错误；放射性元素的半衰期不受外界压强、温度的影响，选项D错误【答案】AC5下列核反应中，表示核裂变的是()A.23892U23490Th42HeB.23592U10n14456Ba8936Kr310nC.146C147N01eD.94Be42He126C10n【解析】题目选项中，23892U23490Th42He是衰变，146C147N01e是衰变，94Be42He126C10n是人工转变，只有C选项是重核裂变，故B正确【答案】B6(多选)2022年以前我国将新增投产2300万千瓦的核电站，核电站与火电站相比较，下列说法正确的是()A核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量B就可采储量来说，地球上核燃料资源远大于煤炭C在经济效益方面核电与火电不前不后D核电站没有任何污染【解析】核燃料释放的能量远大于相等质量的煤放出的能量，A项正确；就可采储量所供应的能量来说，远大于煤炭所能供应的能量，而不是采储量，B项错；在经济效益方面核电与火电不前不后，C项正确；核电站是有污染的，核反应堆用过的核废料具有很强的辐射性，要做特别处理，D项错误【答案】AC7下面是铀核裂变反应中的一个：23592U10n13654Xe9038Sr1010n.已知铀235的质量为235.0439u，中子的质量为1.0087u，锶90的质量为89.9077u，氙136的质量为135.9072u，则此核反应中质量亏损m_u，释放的核能E_MeV.【导学号：64772053】【解析】质量亏损m235.0439u1.0087u135.9072u89.9077u10×1.0087u0.1507u由Emc2可求得释放的核能E0.1507uc20.1507×931.5MeV140.3771MeV.【答案】0.1507140.37718落在日本广岛上的原子弹，相当于2万吨TNT炸药放出的能量原子弹放出的能量约8.4×1013J，试问有多少个23592U原子核进行分裂？该原子弹中含23592U的质量最小限度为多少千克？(一个23592U原子核分裂时所产生的能量约为200MeV)【解析】一个23592U原子核分裂时所产生的能量约为200MeV200×106eV2.0×108×1.6×1019J3.2×1011J.设共有n个23592U核发生裂变：n8.4×10133.2×1011个2.6×1024个，铀的质量m235×103×2.6×10246.02×1023kg1.015kg.【答案】2.6×1024个1.015kg实力提升9(多选)我国秦山核电站第三期工程中有两组60万千瓦的发电机组，发电站的核能来源于23592U的裂变，下列说法正确的是()A.23592U原子核中有92个质子，143个中子B.23592U的一种可能裂变是变成两个中等质量的原子核，反应方程为23592U10n13954Xe9538Sr210nC.23592U是自然放射性元素，常温下它的半衰期约为45亿年，上升温度半衰期缩短D一个23592U裂变能放出200MeV的能量，合3.2×1011J【解析】由23592U的质量数和电荷数关系易知A正确；由核反应方程中电荷数守恒和质量数守恒知B正确；半衰期不受外界因素干扰，故C错误；因为200MeV200×106×1.6×1019J3.2×1011J，所以D正确【答案】ABD10(多选)人们发觉，不同的原子核，其核子的平均质量(原子核的质量除以核子数)与原子序数有如图421所示的关系下列关于原子结构和核反应的说法正确的是()图421A由图可知，原子核D和E聚变成原子核F时会有质量亏损，要汲取能量B由图可知，原子核A裂变成原子核B和C时会有质量亏损，要放出核能C由原子核A裂变成原子核B和C时要汲取能量D在核反应堆的铀棒之间插入镉棒是为了限制核反应速度【解析】原子核D和E的核子平均质量大，结合成原子核F时存在质量亏损，要释放能量，A错误；原子核A的核子平均质量大，裂变成原子核B和C时质量亏损，要放出核能，B正确、C错误；镉棒可以汲取中子，在反应堆中能限制反应速度，D正确【答案】BD11.23592U受中子轰击时会发生裂变，产生13956Ba和9436Kr，同时放出200MeV的能量，现要建设发电实力是50万千瓦的核电站，用铀235作为原子锅炉的燃料，假设核裂变释放的能量全部被用来发电，那么一天须要纯铀235的质量为多少？(阿伏加德罗常数取6.02×1023mol1)【解析】每天发电的总量E24×3.6×103×5×108J4.32×1013J.要得到这么多能量须要裂变的铀原子数目n4.32×10132×108×1.6×10191.35×1024(个)则对应的质量mnNA1.35×10246.02×1023×235×103kg0.527kg.【答案】0.572kg12在全部能源中，核能具有能量密度大，地区适应性强的优势，在核电站中，核反应堆释放的核能被转化为电能核反应堆的工作原理是利用中子轰击重核发生裂变反应，释放出大量核能(1)核反应方程式23592U10n14156Ba9236KraX是反应堆中发生的很多核反应中的一种，10n为中子，X为待求粒子，a为X的个数，则X为_，a_.以mU、mBa、mKr分别表示23592U、14156Ba、9236Kr核的质量，mn、mp分别表示中子、质子的质量，c为光在真空中传播的速度，则在上述核反应过程中放出的核能E是多少？(2)有一座发电实力为P1.00×106kW的核电站，核能转化为电能的效率40%，假定反应堆中发生的裂变反应全是本题(1)中的核反应，已知每次核反应过程放出的核能E2.78×1011J，核的质量mU390×1027kg，求每年(1年3.15×107s)消耗的23592U的质量【解析】(1)由反应方程可知：X为10n，a为3，释放的能量为E(mUmBamKr2mn)c2.(2)因电站发电效率为40%，故电站消耗23592U的功率为PP40%10640%kW2.5×106kW，电站每年消耗235U的能量为WPt2.5×109×3.15×107J7.875×1016J.每年消耗23592U的质量为MWEmU7.875×1016×390×10272.78×1011kg1105kg.【答案】(1)10n3(mUmBamKr2mn)c2(2)1105kg 光电效应设计详案光电效应设计详案 教学目的： 1、了解光电效应的产生条件、规律及光子学说 2、了解光的量子性，会用光子说说明光电效应现象 实力目标： 1、培育学生视察实力、分析实力，对试验事实加以说明的实力 情感目标： 1、引导学生探究学问之间的联系，渗透了“当理论与新的试验事实不相符时，要依据事实建立新的理论”即实践是检验真理的唯一标准的科学思想 教学用具：光电效应演示器，应急灯，紫外线灯，X射线管，感应圈，灵敏检流计 教学重点和难点：从试验现象总结出光电效应的规律，经典理论在说明光电效应遇到的困难 课堂总体设计： 发挥老师的主导作用，以演示试验为基础，逐步引导学生通过对演示现象的视察，得出光电效应的规律通过对经典波动理论无法说明光电效应的分析，培育学生运用已知学问分析新的事验事实的实力，让学生进一步体会到实践是检验真理的唯一标准 教学过程： 一、课题引入 前几节课我们了解了人们在探讨光的本性过程提出的几种有代表性的学说（由于前面几节内容已经涉及了光的微粒说和波动说的发展过程，可以简洁回顾）自从麦克斯韦提出光的电磁说，赫兹又用试验证明了麦克斯韦的理论后，光的波动理论发展到了完善的地步可是，光电效应的发觉又给光的波动理论带来了前所未有的困难今日我们就来通过试验探讨光电效应的规律，并且通过分析光电效应的规律弄清为什么波动理论无法说明光电效应现象 二、新课进行 1、介绍试验装置演示试验视察分析试验现象 这一阶段介绍什么是光电效应从演示入手，引导学生视察并分析试验现象，为下面的探讨光电效应规律作打算 介绍一下光电效应试验装置（分别介绍锌板、铜网、高压电源、检流装置，一边介绍，一边在黑板上画出整个装置的示意图） 介绍装置后画出装置示意图将详细的较困难的试验装置变为简明的板画，突出了原理，有助于后面对试验事实的进一步分析 问题1：把高压电源接通，检流装置接上，为什么检流计不发生偏转? （电路还处于断开状态锌板和铜网之间中间是空气，不能导电） 问题2：现在让我们用紫外线照耀锌板，（介绍紫外线灯，用紫外照耀锌板，检 流计指针偏转）视察用紫外线照耀锌板时，看到了什么现象?为什么会出现这种现象? （看到检流计指针发生了偏转，说明电路中出现了电流） 问题3：分析电流可能是哪种缘由产生的? （可能是紫外线使空气电离，也可能是紫外线使锌板飞出了电子） 老师用铜板代替锌板，则指针不会发生偏转，这样，解除解除了空气被电离的可能性 通过试验现象总结：锌板在紫外线的照耀下，飞出了电子，这种物体在光照下有电子飞出的现象叫光电效应；在光照下从物体中飞出的电子叫光电子，电路中的电流叫光电流 （板书：光电效应，光电子，光电流）（板画：光电效应的形成过程） 2、探讨光电效应的规律 用应急灯的可见光照耀锌板，而后用X射线照耀锌板，由于用可见光照耀时无电流，用X射线照耀时有电流指出：可见光频率较低，不能发生光电效应，X射线频率较高，可以发生光电效应 老师总结：可见光，紫外线，X射线都是电磁波，只是频率凹凸不同用不同频率的各种电磁波照耀同一种金属板，发觉，当频率低到肯定程度后，不论怎样增大入射光强度，怎样延长照耀时间，都无法发生光电效应这一频率界限就叫极限频率 （板书：二、规律：任何一种金属，都存在极限频率，只有当入射光时，才能发生光电效应） 问题4：发生光电效应时，若将高压电源去掉，检流计中仍能发觉有电流通过这说明什么呢? （飞出的电子不须要加速电压，能从锌板飞向铜网这也说明飞出的电子具有肯定的初速度，具有肯定的初动能） 问题5：光电子的这一初动能是从哪里来的呢? （从入射光中获得用不同的光不同频率，不同光强照耀同一金属发觉：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） （板书：2、光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大），这是光电效应的其次条规律 让学生视察在能发生光电效应的状况下，从光照起先到光电效应发生，须要的时间长短 （用X射线照耀锌板，让X射线不断地断、续照耀，检流计指针的偏转也断、续发生） 问题6：大家看到的现象说明白什么问题? （光电效应发生特别快科学家用仪器测出了光电效应的发生时间，在s以下在这段时间中，光只能通过约20-30cm的距离可以说光电效应的发生几乎是瞬时的） 板书（3、光电效应的发生几乎是瞬时的） 老师讲解：通过探讨的光电效应的其次条规律中，我们知道入射光强不影响光电子的最大初动能 问题7：入射光强不影响光电子的最大初动能，那么入射光强可以对什么发生影响呢? （把紫外线管靠近锌板，变更紫外线管与锌板的距离，检流计指针偏转幅度相应地发生改变）这个现象说明什么?（说明入射光强度增大时，光电流强度也增大精确的试验表明，光电流强度与入射光强度成正比关系，这是光电效应的第4条规律） （板书：4、光电流随入射光强度的增大而增大） 通过对试验现象的视察、分析，得出了光电效应的规律通过阅读课本，让学生熟识这4条规律看表格思索下列问题： （1）某光恰能使锌发生光电效应，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?） 3、波动理论在说明光电效应时的冲突 为什么说光的波动理论无法说明光电效应的规律？从光电效应的发生过程来看，电子汲取入射光能量后才能摆脱原子核的束缚，所以我们应从能量的角度来分析光效应光的波动理论是这样描述光的能量的：（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大家想一想，波动理论为什么无法说明光电效应的规律? （1）我们先来分析第一条规律：存在极限频率 按波动理论，不论什么频率的光，只要光强足够大，就应当发生光电效应，不应存在极限频率 （板书：波动理论的困难：1、不应存在极限频率） （2）波动理论能说明光电子的最大初动能与入射光强无关吗? 按波动理论，入射光强越大，光能越大，飞出的光电子初动能就应越大事实是光电子的最大初动能仅与入射光频率有关 （板书：2、光电子最大初动能的大小应与光强有关，与无关） （3）光电效应几乎是瞬时发生的也就是说，不论入射光强多么弱，只要，就马上能发生光电效应光太弱时，按波动理论，要达到使光电子飞出的能量，要有一个能量积累过程事实上光电效应几乎瞬时发生说明一旦发生光电效应，几乎不须要能量的积累过程（板书：3、弱光照耀时应有能量积累过程，不应瞬时发生） （4）波动理论能够说明第四条规律随着光强的增大，光电流也在增大 通过上面的分析，光的波动理论在说明光电效应时遇到了巨大的困难后来，爱因斯坦在普朗克量子化理论的启发下，提出了光子学说 4、光子说 阅读课文分析： 问题8：光子说与波动理论的主要区分是什么? （光子说认为能量是一份一份的，与频率有关，而波动说认为能量是连续的，与频率无关） 普朗克认为电磁波的放射和汲取不是连续的，而是一份一份的进行的，理论计算的结果才能和试验事实相符，这样的一份能量叫做能量子，普朗克还认为每一份能量等于，其中叫做普朗克常量，试验测得： 普朗克将物理学带进了量子世界，受到普朗克的启发，爱因斯坦在1905年提出，在空间中传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子，光子的能量 跟光的频率成正比，即： 这个学说后来就叫做光子说（关于光子说的内容可以让学生自学） 光子说的这两点事实上是针对波动理论的两大要害提出的爱因斯坦当时在试验事实还不是很充分的时候，提出了光子说，是对科学的重大贡献这也说明理论与新的试验事实不符时，要依据事实建立新的理论，因为实践是检验真理的唯一标准 5、光电效应方程 （1）光电效应中，金属中的电子在飞出金属表面时要克服原子核对它的吸引而做功，某种金属中的不同电子，脱离这种金属所做的功也不一样，使电子脱离某种金属所做的功的最小值叫做这种金属的逸出功（板书：1、逸出功） （2）假如入射光子的能量大于逸出功，那么有些光子在脱离金属表面后还有剩余的能量也就是说有些光电子具有肯定的动能，就有下面的关系： 这个关系式通常叫做爱因斯坦光电方程 （板书：爱因斯坦光电效应方程：） 这部分内容对一般学生只需简洁介绍，对层次较好的学生可以练习简洁计算，深化理解方程的意义 三、例题分析（参考课文例题和备课资料） 四、课堂总结 “光电效应光子”教学设计“光电效应光子”- 浙江宁波效实中学杨继林沈晨 【教材】全日制一般高级中学教科书·物理第三册（必修加选修）其次十二章第一节。 【教学时间】一课时。 【教学目标】 1学问与技能 了解并识别光电效应现象。 能表述光电效应现象的规律。 了解光子的概念，会用光子说说明光电效应现象的规律。 理解光电效应方程。 粗略了解光电效应探讨史实。 2过程与方法 视察赫兹试验中的放电现象，体验发觉的过程。 经验“探究光电效应规律”的过程，获得探究活动的体验。 尝试发觉波动理论面对光电效应规律遇到的困难。 领会“视察、试验提出假说试验验证新的假说”的物理学探讨方法。 3情感看法与价值观 体验探究自然规律的艰辛与喜悦。 陶冶崇尚科学、仰慕科学家，观赏物理学的奇异与和谐的情愫。 学习科学家敢于坚持真理、勇于创新和实事求是的科学看法和科学精神，培育推断有关信息是否科学的意识。 【教学用具】 1试验装置赫兹试验装置；光电效应现象演示装置。 2多媒体课件；资料文字；赫兹试验装置示意动画；探讨光电效应试验示意动画；光电效应的波动说描述与光子说描述动画；密立根证明光电方程试验示意动画；普朗克、爱因斯坦、密立根资料图片动画； 【设计理念】本课教材蕴含着非常丰富的教学内容：在学问方面，本课作为后牛顿物理两大支柱之一量子理论的入门，涉及量子物理最基础的内容，同时，还有着厚重的物理学科文化积淀，有物理学史、科学方法、辩证唯物主义思想、创新意识等人文精神教化的题材。教材在学问陈述上较为浅显干脆，而关于这些学问的“背景”，则是相当丰满、承赋人文，为实施“科学的人文教化价值”供应了很大的空间。基于教材特点，本-“以人为本”，突出从赫兹发觉光电效应，勒纳德探讨光电效应规律，爱因斯坦提出光子说说明光电效应规律，到密立根试验验证光电效应方程，物理学家们上下求索三十年的历程，在让学生学到量子论基础学问与基本技能、发展微观思维方法的同时，获得物理课程文化的浸润与陶冶，体现物理教化在特性品质、新奇求知、质疑创新、科学美及责任心等方面的价值导向。 本课总体设计思想是：课堂教学以光电效应三十年精彩历程为线索，通过充分展示围绕“光电效应”所发生的发觉现象、探讨规律、提出假说、试验验证这样一个科学发觉过程，在科学过程展示中推出学科学问，渗透科学思想方法，借助多媒体课件播放、试验装置重现现象及老师解说，着力于撼动青年学生崇尚科学的情感，弘扬深厚的物理课程文化。 【教学过程】全课以下列四个标题作引导，按历史的发展依次绽开教学活动。 （动画显示课题后，老师引入主题） 引入本课要学习的光电效应，在量子理论的发展中有着特别的意义。人类对光的本性的相识，到麦克斯韦提出光是一种电磁波，光的波动说好像已完备无缺了。然而，就是在证明电磁波存在的过程中，人们发觉了光具有粒子性的重大事实，这就是光电效应现象。光电效应及其规律的探讨，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！光电效应最先由赫兹发觉，他的学生勒纳德对光电效应的探讨卓有成效并获1905年诺贝尔物理学奖，爱因斯坦提出光子论从理论上胜利解决了光电效应面临的难题并因此获19:office:office?> 波动理论说明 试验事实 之一 之二 到达金属表面的光能量连续地分布，对某个电子只能汲取其中很少一部分，应有一段时间积累到足够的能量方能从金属表面摆脱。 光波的振幅表征光能量大小，强光对金属作用足够长时间，有足够能量应当可以使电子从金属表面摆脱。 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。 若能发生光电效应，即使光很弱，也是瞬间发生的 三、爱因斯坦