Методическая разработка урока по физике: «Фотоэффект. Законы фотоэффекта»

Министерство образования Российской Федерации Департамент образования и науки Администрация Костромской области Шарьинский политехнический техникум Методическая разработка урока по физике: «Фотоэффект. Законы фотоэффекта» Разработала преподаватель физики и информатики Попова Елена Геннадьевна 2010 год Цели: Учебная: Выяснить причины появления фотоэффекта, сформулировать определение фотоэффекта, изучить законы фотоэффекта, показать, что законы фотоэффекта являются следствием уравнения Эйнштейна. Воспитательная: Убедить учащихся в познаваемости мира и объективности наших знаний о нем. Развивающая: Объяснить учащимся физический смысл корпускулярно-волновых свойств света, продолжать развивать логическое мышление, анализировать результаты эксперимента. Тип урока: изложение нового материала. Вид урока: беседа, рассказ. Оборудование: осветитель «Кварц», электрометр, цинковая и медная пластины, штатив, палочки из стекла и эбонита, мех и бумага, секундомер, в/ф «Фотоэффект». План урока: Этапы урока Деятельность учителя Деятельность ученика 1. Организационный момент.     2. Изложение нового материала. 1. Историческая справка о квантовой теории. Слушают рассказ учителя.   2. Демонстрация опытов по фотоэффекту. Следят за экспериментами, делаю выводы и записывают их в тетрадь.   3. Формулировка понятия фотоэффекта. Пытаются самостоятельно сформулировать определение и записать его в тетрадь.   4. Изучение экспериментальной установки для установления законов фотоэффекта. Просмотр медиа-лекции, один учащийся по кодоскопу повторяет увиденное.   5. Знакомство с основными понятиями темы. Анализ графиков и характеристик фотоэффекта.   6. Просмотр к/ф и ответы на вопросы. Перед видеофрагментом записывают вопросы, после просмотра отвечают на них.   7. Объяснение законов фотоэффекта Эйнштейном. Слушают рассказ учителя. 3. Рефлексия.     4. Закрепление уравнения фотоэффекта.  Решение задач по шаблону и заполнение таблицы.   5. Домашнее задание.     ХОД УРОКА В 1865 году Максвелл показал теоретически, что свет представляет собой электромагнитные волны порядка 400-800 нм. Теория Максвелла, подтвержденная опытами Генриха Герца, связывает оптические, электрические и магнитные свойства вещества. Однако по мере развития физики стали накапливаться и такие факты, которые не согласовывались не с классической теорией излучения, ни с волновыми представлениями о природе света. Чтобы достигнуть согласия между теорией и опытом, надо было принять, что свет излучается и поглощается отдельными порциями (квантами). Это означало, что свет обладает свойствами не только волн, но и частиц. Квантовая теория света была выдвинута Максом Планком 14 декабря 1900 года на собрании Немецкого физического общества, где он высказал мысль о том, что энергия излучения состоит из отдельных малых и неделимых частей – квантов или фотонов. Согласно квантовой теории каждый фотон (квант) имеет энергию: E = h*ν ν - частота испускаемого излучения, Гц h=6,63*10-34Дж*с – постоянная Планка Явление же фотоэффекта было открыто Генрихом Герцем. Однако в России исследованием этого явления занимался Александр Григорьевич Столетов. Его имя по праву стоит в числе первооткрывателей фотоэффекта. А теперь давайте выясним на опытах в чем суть этого явления. Опыт №1. Цинковую пластину зарядили отрицательно от эбонитовой палочки.  Засечь время разрядки электрометра и занести данные в таблицу. Опыт №2. Цинковую пластину зарядить положительно от стеклянной палочки.  При облучении светом пластинки, стрелка электрометра не подвижна. Почему пластинка не теряет заряд под действием света? Опыт 3. Медную пластинку зарядим отрицательно. Записать время разрядки  электрометра в таблицу. Давайте сравним результаты. Почему время не одинаковое, в чём может быть причина? Итак, а теперь давайте подведём итог нашим опытам и рассуждениям и сделаем выводы: Тело теряет заряд только в том случае, если оно заряжено отрицательно. Причиной ухода зарядов в цинковой пластине является свет, причём под действием квантов света выбиваются только электроны. Интенсивность выбивания электронов зависит от рода металла. И на основе данных выводов можно дать определение фотоэффекта. Фотоэффект – явление вырывания электронов из вещества под действием света. Во времена первых исследований фотоэффекта его природа была не известной, так как сами электроны в то время ещё не были открыты. Потерю заряда при этом пытались объяснить вырыванием светом мельчайших металлических частичек. Однако в 1987 г. Томсон открыл электрон и через 2 года в 1989 году немецкий физик Филипп Ленард доказал, что мельчайшие металлические частички вырванные светом и есть электроны. Развитие науки показало, что гипотеза Планка оказалась предвестником революции в физике. Она привила к рождению новой теории света и вещества - квантовой механике. Физический смысл гипотезы Планка раскрыл А. Эйнштейн, предположив, что свет обладает корпускулярными свойствами, то есть свойствами частиц. Частицы света в последствии назвали фотонами.     Предположение Эйнштейна позволило объяснить уже знакомые нам явления фотоэффекта, о чём мы поговорим чуть-чуть позже. А сейчас нам предстоит узнать от чего зависит число вырванных светом с поверхности вещества фотоэлектронов, какова зависимость количества электронов от интенсивности световой волны. Рассмотрим схему установки для исследования фотоэффекта.(работа по плакату). В баллон, из которого откачен воздух, помешены электроды. Поток света падает на катод и вырывает из него электроны. Часть этих электронов попадает на анод, в результате между анодом и катодом возникает ток, который называется фототоком. Прежде чем дать определение фототоку, давайте вспомним, что называют электрически током? Электрический ток – это упорядоченное движение заряженных частиц. Соответственно, что называют фототоком? Фототок – движение вырванных светом из катода электронов. Силу фототока измеряют миллиампером или гальванометром; напряжение между электродами измеряется вольтметром. С помощью такой установки можно измерить число ежесекундно вырванных светом электронов, а так же максимальную кинетическую энергию вырванных электронов.     Исследуя зависимость фототока от приложенного напряжения, А.Г. Столетов установил, что он не подчиняется закону Ома. На плакате изображен график зависимости фототока от напряжения между электродами при неизменном  освещении пластинки. Из графика видно, что фототок сначала растёт, а затем при сравнительно не большом напряжении перестаёт расти. Максимальное значение фототока называют фототоком  насыщения. Еcли изменить полярность источника напряжения, то сила тока уменьшится и при не котором задерживающем напряжении она станет равной нулю. В этом случае электрический ток тормозит фотоэлектроны до полной остановки, а затем возвращает их на катод. Фотоэлектрон – электрон, вырванный светом из вещества.    И еще одно очень важное замечание, на которое я хочу обратить ваше внимание. Если электроны, вырванные светом, покидают вещество, то такой фотоэффект называют внешним. Итак, давайте еще раз повторим основные понятия: фототок фотоэлектрон фототок насыщения фотоэффект в каком случае тело теряет заряд. А теперь нам предстоит знакомство с законами фотоэффекта и я предлагаю вам посмотреть видеофрагмент «Фотоэффект» и ответить на вопросы после его просмотра: Как двигаются фотоэлектроны. От чего зависит величина фототока. Какие лучи вызывают фотоэффект. От чего зависит кинетическая энергия фотоэлектронов. Что называется красной границей фотоэффекта. После просмотра видеофрагмента студенты отвечают на поставленные вопросы и по опорному конспекту повторяют и закрепляют изученный материал. Объяснение законов фотоэффекта дал в 1905 году Альберт Эйнштейн на основе гипотезы Планка. 1905 г. Эйнштейн – объяснил законы фотоэффекта Исходя из закона сохранения и превращения энергии, Эйнштейн математически записал уравнение для энергетического баланса при внешнем фотоэффекте: – энергия фотона, которая идет на работу выхода А электрона из металла и сообщение ему кинетической энергии. Работа выхода – минимальная работа, которую нужно совершить для выхода электрона из вещества. За уравнение для фотоэффекта в 1921 году Эйнштейну была присуждена Нобелевская премия. Квантовая теория дает следующие объяснения законам фотоэффекта. При увеличении интенсивности монохроматического излучения растет число поглощенных металлом квантов, а следовательно и число вылетающих из него электронов, поэтому фототок прямо пропорционален интенсивности излучения (1 закон). Что называют фототоком? Что называют фототоком насыщения? Из уравнения Эйнштейна видно, что кинетическая энергия вылетающих электронов зависит только от рода металла, состояния его поверхности и частоты (или длины волны) излучения, то есть величины энергии квантов и не зависит от интенсивности излучения (2 закон). Что называют фотоэлектроном? Если величина энергии квантов меньше работы выхода, то при любой интенсивности излучения электроны вылетать не будут (3 закон). Что называют работой выхода? Из сказанного следует, что фотоэффект наблюдается только при облучении вещества светом с частотой большей или равной критической νmin . Красной границей фотоэффекта называют минимальную частоту света, ниже которой фотоэффект не наблюдается: Эта граница для разных веществ различна, так как работа выхода зависит от рода вещества. При этом кинетическая энергия электронов равна нулю. А теперь для закрепления уравнения фотоэффекта заполним таблицу: Вещество Работа выхода, эВ Работа выхода, Дж Красная граница νmin, Гц Красная граница λmax, м Вольфрам 4,5 Калий 2,2 Литий 2,4 Оксид бария 1,0 Платина 5,3 Серебро 4,3 Цезий 1,8 Цинк 4,2 Расчет данных для вольфрама выполняется с доской преподавателем. Для перевода работы выхода из эВ в Дж умножаем 4,5эВ*1,6*10-19Кл=7,2*10-19Дж Далее используем формулы , λmax= Где h=6.63*10-34Дж*с, с=3*108м/с. Домашнее задание: §88,89, составить задачу, используя данные из таблицы. Спасибо всем за работу на уроке!!!

Похожие:

	Методическая разработка урока по физике 9 класс Тема урока: Законы постоянного тока Место работы: Муниципальное образовательное учреждение средняя общеобразовательная школа с. Чаа-Холь Чаа-Хольского района Республики...		Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Явление фотоэффекта заключается в вырывании электронов с поверхности металла при его облучении светом (внешний фотоэффект)
	Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Цели урока: изучить законы и теорию фотоэффекта; сформировать у учащихся представление о фотоэффекте		Методическая разработка урока изобразительного искусства в 1 классе... Методическая разработка урока по изобразительному искусству для 1 класса общеобразовательной школы
	Методическая разработка учебного занятия -2011. Педагогический дебют»...		Методическая разработка урока математики Настоящее положение определяет цели, задачи и порядок проведения республиканского конкурса среди учителей образовательных организаций...
	Методическая разработка реализация деятельностного подхода при обучении... Тема урока: Металлы, положение в пс, физические свойства, нахождение в природе, применение		Методическая разработка открытого урока по дисциплине «иностранный язык (английский)» Методическая разработка представляет интерес для преподавателей иностранных языков средних специальных учебных заведений и могут...
	Методическая разработка урока в 9 классе по теме «Книги» Методическая разработка урока в 9 классе по теме «Книги» учителя немецкого языка моу «сош №32»		Методическая разработка урока по обществознанию по теме "Конституция России" 9 Методическая разработка урока по обществознанию по теме "Конституция России" (9 класс ) Абдуллин Васил Минемуллович, учитель истории...
	Методическая разработка урока по теме «поиск информации в сети интернет»... Ли-ю-кун Н. В. Методическая разработка урока по теме «Поиск информации в сети интернет» Улан-Удэ: Изд-во брктиП, 2010г стр. 35		Конспект урока по физике в 10 классе по теме «Изопроцессы». Учитель... ...
	Методическая разработка Источники получения информации О. И. Громцева. Тесты по физике к учебнику А. В. Перышкина и Е. М. Гутник «Физика. 9 класс»		Методическая разработка по дисциплине «Управление корпоративными финансами» Методическая разработка обсуждена на заседании кафедры финансового менеджмента, протокол №1 от 29 августа 2009 года
	Урок математики. 8 класс. Тип урока : урок изучения нового материала.... Методическая разработка урока математики, учитель математики Стратий Е. Г., Мбоу сош №25		Учебный план дисциплина физика и естествознание для подготовки бакалавров... Интегральные и спектральные характеристики теплового излучения. Законы Кирхгофа, Стефана  Больцмана и Вина. Гипотеза и формула Планка....