Тема урока «Фотоэффект» в 11 классе
Тип урока Урок объяснения нового материала
Применение технологии совместных исследований.
Цели урока: дать понятие фотоэлектрического эффекта и разъяснить содержание его законов.
Цели развития: развивать умения наблюдать, строить модель процесса, объяснять явления с помощью аналогий, формировать первоначальный образ изучаемого объекта, объяснять и сравнивать результаты опытов, делать выводы.
Образовательные:
познакомить обучающихся: с явлениями фотоэффекта; с историей его открытия и законами фотоэффекта; объяснить физическую природу этого явления.
Воспитательные:
Познакомить обучающихся с эмпирическими и теоретическими уровнями познания научных фактов и закономерностей, воспитывать внимание, чувство ответственности, прививать интерес к предмету.
Оборудование: электрометр, набор приборов по электростатики, цинковая пластинка, электрическая лампа на 220 В, лампа для УФО, мультимедийный проектор, электронные издания к учебнику физики 11 класса под редакцией Б.Б. Буховцева и Г.Я. Мякишева, презентация к уроку.
Ход урока
Показ видеоролика «Применение фотоэффекта»
Ученики определяют тему и цель урока.
Учитель уточняет: на столах лежат дорожные карты урока, которые вы в процессе изучения темы должны заполнить. Тест, на вопросы которого должны ответить в конце урока, взаимно оценить и сравнить результаты с электронной версией.
Запишем тему урока «Фотоэффект. Законы фотоэффекта»
Слайд№2
Изложение нового материала с использованием проблемной ситуации
Учитель. Что такое свет?
Ученики. Электромагнитная волна.
Учитель. Какие явления доказывают волновые свойства света?
Ученики. Явления интерференции, дифракции, дисперсии света.
Учитель демонстрирует опыт – на электрометр помещает цинковую пластинку, заряжает эбонитовой палочкой, предварительно спрашивает, каким зарядом заряжена палочка, потёртая о мех. Направляет на цинковую пластину поток света от УФО. Электрометр разряжается.
Учитель. Как можно объяснить данный опыт? Почему цинковая пластина потеряла заряды?
Ученики. Следует полагать, что свет явился причиной разряда пластины.
Учитель демонстрирует опыт с той же установкой, но заряжает пластину положительным зарядом (стеклянной палочкой, потёртой о щёлк) и освещает светом УФО. Заряд на пластине не изменяется.
Почему пластина не потеряла заряды, ведь тот же поток света?
Ученики. Свет вырывает из вещества электроны. От отрицательно заряженной пластины они отталкиваются, и поэтому пластина разряжается, а положительно заряженная пластина их вновь возвращает.
Данное явление называется фотоэффектом, которое впервые наблюдал в 1887 году немецкий учёный – Герц.
Слайд №3
Что такое фотоэффект?
Ученики. Явление вырывания электронов из вещества под действием света.
Учитель. Как вы думаете, может ли свет, обладая волновыми свойствами, выбить электрон? Электрон – частица. Выбить её может только частица.
Ученики. Значит свет – частица.
Учитель. Кто был сторонником данного предположения о свете?
Ученики. Ньютон, который называл частицу корпускулой.
Учитель демонстрирует опыт с той же установкой, только отрицательно заряженную цинковую пластинку освещает светом от обычной лампы. Никаких изменений с зарядом не происходит.
Учитель. Как можно объяснить данный опыт?
Ученики. В последнем опыте была недостаточная энергия, чтобы выбить электрон.
Учитель. Следовательно, свет несёт какую-то порцию энергии. Знакомит с гипотезой немецкого физика Планка. «Излучение и поглощение электромагнитных волн атомами и молекулами вещества происходит не непрерывно, а дискретно, т. е. отдельными квантами.
Слайд №4 На доске прикрепляется формула Е = hν h=6,63·10-34Дж·с
Учитель. Исследуем законы фотоэффекта
Слайд № 5
Используем анимацию опыта Столетова.
Вопросы по анимации: по ходу показа анимации учитель останавливает показ и задаёт вопросы.
Почему при подачи напряжения между катодом и анодом в цепи нет тока?
Ученики. Нет носителей зарядов. Вакуум – хороший изолятор.
Учитель. Осветили катод, почему появился ток?
Ученики. Появились носители зарядов – электроны.
Учитель. Почему при увеличении напряжения, ток увеличивается?
Ученики. Увеличилась энергия электронов.
Появляется на доске формула Ек = еU
Учитель. Исследуем график зависимости тока от напряжения. Почему при дальнейшем увеличении напряжения ток больше не увеличивается? Как называется такой ток?
Ученики. Нет больше носителей зарядов. Называется ток насыщения.
Учитель. Увеличиваем световой поток. Почему ток увеличивается?
Ученики. Увеличилось число носителей зарядов.
Записываем I закон фотоэффекта. Ток насыщения зависит от интенсивности светового потока.
Продолжаем исследовать график зависимости тока от напряжения.
Обращаю внимание, что при U= 0, I не равен 0. Как можно объяснить данный факт?
Ученики. Некоторые электроны имеют достаточную кинетическую энергию.
Учитель. Как можно измерить эту энергию?
Ученики. Поменять полярность батареи. Изменить напряжение так, чтобы ток стал равен нулю, зафиксировать данное напряжение. Как можно назвать данное напряжение?
Ученики. Задерживающее.
Учитель. Что задерживает напряжение? Каким образом?
Ученик. Движение электронов. За счёт энергии электрического поля. Е = еUз.
Учитель. Значит Ез = Ек. еUз = mν2/2. Ребята данную формулу записывают в тетрадь.
Продолжаем работать с анимацией.
Меняя интенсивность светового потока Uз не меняется.
Какой вывод можно сделать?
Формулируем II закон фотоэффекта. Ек не зависит от интенсивности светового потока.
Учитель. От чего зависит Ек?
Работа со светофильтрами
Кинетическая энергия электронов зависит от частоты падающего света
таблица
Слайд № 6
Слайд №7
Слайд №8
Знакомлю с работами Эйнштейна
Слайд №9
Слайд№10
Итог урока
Тест слайды № 11-15
Какие явления доказывают, что свет обладает волновыми свойствами?
Какое явление доказывает существование корпускулярных свойств света?
Что такое фотоэффект?
Зависит ли фотоэффект от интенсивности светового потока?
Как установили эту зависимость?
Записать 1ый закон фотоэффекта
Что такое запирающее напряжение?
От чего зависит кинетическая энергия фотоэлектрона?
Сформулировать 2ой закон фотоэффекта
Что такое работа выхода электрона?
Записать уравнение Эйнштейна
Дать характеристику каждой величине в данном уравнении
