методическая разработка урока
методическая разработка по физике (11 класс) по теме

Тема урока: Фотоэффект. Уравнение фотоэффекта.

Вид урока: комбинированный с компьютерной поддержкой.

Тип урока: изучение и первичного закрепления знаний.

Цель урока: Сформировать представления о фотоэффекте и изучить его законы.

Задачи:

Образовательные: показать, что идеи квантовой физики формировались сложным путем, что понятия квантовой физики представляют собой систему знаний, все звенья которых находятся во взаимной связи. Сформировать у учащихся представления о фотоэффекте и изучить его законы; ознакомить с научной деятельностью А.Г. Столетова; сформировать понятие кванта энергии, расширить представления учащихся об области применения закона сохранения энергии; развивать познавательную активность школьников с помощью проблемных вопросов, исторического материала;

Развивающие: Научить видеть вокруг физические явления и уметь их правильно объяснять; формирование умений проводить обобщения; развитие мыслительной деятельности учащихся.

 Воспитательные: воспитание внимательности, познавательного интереса к предмету; расширить кругозор, формирование умения строить логическую цепочку рассуждений; воспитание гордости за своих соотечественников.

Оборудование: проектор, экран,  авторская презентация учителя «Фотоэффект»

Педагогические технологии: здоровьесберегающая, проблемное обучение,  личностно-ориентированное.

План урока:

 1. Организационный момент

2.Повторение

3. Изучение нового материала Компьютерная презентация

4.  Первичный контроль знаний учащихся

5. Закрепление: Решение задач

6. Домашнее задание

7. Итог урока.

Ход урока

1.Организационный момент

2.Повторение

-Какие из физических явлений не смогла объяснить классическая физика?

- В чём суть гипотезы Макса Планка?

- Чему равна постоянная Планка?

- Что такое фотон?

- Какими свойствами обладает фотон?

3.Изучение нового материала

Сегодня мы изучим новое  физическое явление – фотоэффект.

Запишите тему и подумайте над этим словом. Что означает это слово? Фото - от греческого - свет, а эффект – от латинского – действую. Дословно – действие света.

Наша с вами задача выяснить, какой эффект может произвести свет с веществом, каким физическим законам он подчиняется, какими математическими формулами выражается и от каких характеристик света и вещества зависит.

В 1887г.Г.Гнерц обнаружил, что при освещении отрицательного электрода вибратора ультрафиолеьовым излучением разряд между электродами происходит при меньшем напряжении, чем в отсутствии такого напряжения.Слайд1.2

В 1888-1889 г.г. А.Н.Столетов тщательно исследовал это явление и установил, что под действием света из металлического катода выбиваются отрицательно заряженные частицы.Слайд3

В 1898г.Д.Томсон установил , что эти частицы являются электронами. Слайд4.

Для наблюдения фотоэффекта посмотрим несколько экспериментов Слайд5

Слайд6 Цинковую пластину, соединенную с электроскопом, заряжают

отрицательно

Слад7 Включим дуговую лампу

Слайд8.Пластингка начинает разряжаться.

Явление которое мы с вами сейчас наблюдали получило название фотоэффекта

Слайд9 Явление вырывания электронов из вещества под действием света называют фотоэлектрическим эффектом( фотоэффектом)

Продолжим изучение закономерностей фотоэффекта с помощью установки А.Н.Столетова Слайд10

Катод вакуумной, рубки освещается монохромотическим светом. Напряжение между катодом и анодом , измеряемое вольтметром , можно измерять с помощью потенционометра .Сила тока в цепи измеряетсся миллиамперметром.

С помощью слайда 10презентации исследуем явление фотоэффекта

1. Увеличиваем, уменьшаем мощность светового потока источника излучения; наблюдаем за происходящими изменениями .

 2.Изменяем (увеличиваем, уменьшаем)  значение  напряжения между анодом и катодом фотоэлемента; наблюдаем за происходящими изменениями.

3. Увеличиваем, уменьшаем длину волны в диапазоне видимого света; наблюдаем за происходящими изменениями.

С помощью слайда 11 презентации исследуем зависимость силы тока от напряжения по графику.

Проанализируем график с помощью таблицы:

Эти экспериментальные факты позволили сформулировать законы фотоэффекта :

1. Количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла, прямо пропорционально интенсивности света.
2. Кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от интенсивности света.

        3. Для каждого вещества существует минимальная частота света, называемая красной      границей фотоэффекта, ниже которой фотоэффект невозможен.

  Слайд12Объяснение законов фотоэффекта дал в 1905 году Альберт Эйнштейн на основе гипотезы Планка.

Исходя из закона сохранения и превращения энергии, Эйнштейн математически записал уравнение для энергетического баланса при внешнем фотоэффекте:слайд13

– 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).

  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).   Если величина энергии квантов меньше работы выхода, то при любой интенсивности излучения электроны вылетать не будут (3 закон).

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.
4. Первичный контроль знаний учащихся

-В чем состоит явление фотоэффекта?

-Кем и когда было открыто это явление?

-Объясните законы фотоэффекта с точки зрения квантовой теории света.

- Объясните физическую суть формулы Эйнштейна

- Каково условие существования фотоэффекта

-Что называют красной границей фотоэффекта и как ее можно определить?

5.Решение задач.

А) Электрон выходит из цезия с кинетической энергией 3,2·10-19 Дж. Какова максимальная длина волны света, вызывающего фотоэффект, если работа выхода равна 2,88·10-19 Дж?

Б ) Какова кинетическая энергия и скорость фотоэлектрона, вылетевшего из натрия при облучении его ультрафиолетовым светом с длиной волны 200 нм?
Работа выхода электрона из натрия 4·10-19 Дж.

В ) Какое запирающее напряжение надо подать на вакуумный фотоэлемент, чтобы электроны, вырванные ультрафиолетовым светом с длиной волны 100 нм из вольфрамового катода, не могли создать ток в цепи?   Работа выхода вольфрама  равна

7,2 ·10-19 Дж
6.Домашнее задание

П.88-89 упр12(3-5)

Литература:

1. Китайгородский А.И. Физика для всех: Фотоны и ядра. / А.И. Китайгородский – 3-е изд., стер. – М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984. – 208 с.
2. Мякишев Г.Я. Физика: Учеб. для 11 кл. общеобразоват. учреждений/ Г.Я. Мякишев, Б.Б Буховцев. – 12-е изд. – М.: Просвещение, 2004. – 336с.
3. Энциклопедический словарь юного физика / Сост. В.А. Чуянов. – М.: Педагогика, 1984. – 352 с.
4. Тихомирова С.А. Яворский Б.М. Учеб.для 11 класса общеобразоват.учеждений

М. : Школьная пресса 2000г.стр142

5. Используемые ресурсы «Наблюдение  фотоэффекта». http://www.physbook.ru/images/9/9f/Fot_7.swf
6. http://images.yandex.ru/yandsearch?text=%D0%B2%D0%B8%D0%B1%D1%80%D0%B0%D1%82%D0%BE%D1%80%20%D0%B3%D0%B5%D1%80%D1%86%D0%B0&pos=3&rpt=simage&img_url=http%3A%2F%2Ftehno-science.ru%2Fwp-content%2Fuploads%2F2012%2F02%2Fvibrator-gerca.jpg