Кондратьева Светлана Викторовна

Урок физики с использованием ЭОР «Фотоэффект. Теория фотоэффекта» (11 класс)

Материал опубликован 19 November 2022

Урок с использованием ЭОР

Учитель: Кондратьева С.В

11 класс

Фотоэффект. Теория фотоэффекта.

(Учебник: Мякишев Г.Я.,. Буховцев В.В. Физика 11. – М.: Просвещение, 2005)

Цель урока:

ввести понятие фотоэффекта, сформулировать законы фотоэффекта, рассмотреть теорию фотоэффекта,

развивать навыки получения новой информации с помощью компьютера, навыков исследования, моделирования явлений с помощью компьютера,

развивать навыки самооценки и взаимооценки знаний.

Оборудование: компьютерные обучающие программы: «Физика. Мультимедийный курс Х-ХI классы» ООО «Руссобит Паблишинг», 2004, программа «Физика. 7-11 классы. Практикум.», ООО ФИЗИКОН, 2004) , поурочные карты, листы контроля.

Ход урока

Вступительное слово учителя.

В начале 20 века в физике произошла величайшая революция, стало понятно, что законы классической физики неприменимы к явлениям микромира. Возникли мнения о двойственной природе света. Марк Планк предположил, что атомы испускают электромагнитную энергию отдельными порциями – квантами. Ученые всего мира проводили опыты по изучению световых явлений, и вот в 1887 году Герцем было открыто явление, которое было названо фотоэффектом. Постараемся и мы сегодня на уроке открыть это явление для себя.

Сообщаются тема и цели урока. Работать будем по поурочной карте.

Чтобы сделать любое открытие, необходим большой запас знаний. Повторим ранее пройденный материал.

Этап Повторение.

Компьютерный тест. (Используется программа «Физика. Мультимедийный курс Х-ХI классы» )

Уровень сложности выбирают сами учащиеся.

Самооценка работы учащимися, оценка заносится в лист контроля.

Критерии оценки:

19, 20 верно- «5»

16, 18 верно- «4»

12, 15 верно- «3»

Учитель: Проанализируйте допущенные ошибки (в программе указывается, какие задания были решены неверно, даны варианты правильных ответов)

Этап. Изучение нового материала.

Учитель: Источником знаний являются: наблюдения и опыт. Сегодня ваш помощник в научном познании – это компьютер.

Посмотрите опыт и ответьте на вопросы. Программа «Физика для старших классов». Последовательно выбираем заголовки: «Уроки», «Лаборатория»,

«11 класс», «Фотоэффект». Учащиеся смотрят опыт, каждый на своем компьютере. (http://www.youtube.com/watch?v=I-htWbeRpGk&feature=related – демонстрация фотоэффекта)

Учащиеся фронтально отвечают на вопросы:

Что происходит, если на цинковую пластину, заряженную отрицательно, направить ультрафиолетовые лучи?

Что происходит, если на цинковую пластину, заряженную положительно, направить ультрафиолетовые лучи?

На незаряженную пластину? Почему?

Что называется фотоэффектом?

Учитель: Обратимся к программе «Физика. 7-11 классы. Практикум.» лаборатория №5.2 .

Задание: Прочитайте текст до раздела «Закономерности фотоэффекта» и ответьте на вопросы:

Кем было открыто явление фотоэффекта?

Что называется квантом?

Как вычислить энергию кванта?

Как записывается уравнение Эйнштейна? Поясните, на что затрачивается энергия кванта?

(Учащиеся индивидуально работают с текстом затем фронтально отвечают на вопросы.) На магнитную доску вывешиваются формулы: Е = hν;

hν = Ав + тv2/2

Учитель: Для того чтобы получить о фотоэффекте более полное представление, необходимо выяснить, от чего зависит число вырванных светом электронов и чем определяется их скорость и кинетическая энергия.

Для этого придется провести ряд лабораторных экспериментов (виртуально). Адрес лаборатории вам указан. (Используется программа «Физика. 7-11 классы. Практикум.», ООО ФИЗИКОН, 2004) лаборатория №5.2 фотоэффект.

Учащиеся проводят лабораторный эксперимент. Все индивидуально выполняют опыты в компьютерном варианте.

На мониторе у ребят: см. рис 1

рис. 1

Эксперимент 1

Учитель: Увеличьте напряжение. Как меняется сила тока?

Школьники: При увеличении напряжения сила тока увеличивается.

Эксперимент 2

У: Поменяйте полюса источника тока. Как меняется сила тока?

Ш: Сила тока уменьшается.

У: При каком значении напряжения сила тока стала равна нулю?

Ш: Сила тока стала равна нулю при U= - 0,3 В

У: Как вы думаете, почему это происходит?

Ш: Электрическое поле тормозит вырванные электроны до полной остановки, а затем возвращает их на электрод.

У: Напряжение, при котором сила тока становится равной нулю, называется задерживающим напряжением, оно зависит от максимальной кинетической энергии, которые имеют вырванные светом электроны.

На доске вывешивается формула:

Эксперимент 3

У: Увеличьте мощность светового потока. Как при этом изменится число вырываемых электронов?

Ш: Число вырываемых электронов увеличивается.

У: Как связаны между собой величины: мощность световой волны и энергия световой волны.

Ш: Между ними прямо пропорциональная зависимость.

У: Сделаем вывод: количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 секунду, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Эксперимент 4

У: Измените длину волны в сторону красной линии спектра. Что наблюдаем?

Ш: При увеличении длины волны сила тока уменьшается. При λ=538 нм( у каждого ученика получается свое значение) сила тока стала равна 0.

У: Как связаны между собой величины: длина световой волны и частота света?

Ш: ν = с / λ величины обратно пропорциональные.

У: Как будет меняться сила тока при уменьшении частоты света?

Ш: Сила тока будет уменьшаться?

У: Посмотрите внимательно, как меняется скорость фотоэлектронов при увеличении частоты света? Как меняется их кинетическая энергия?

Ш: При увеличении частоты света скорость электронов увеличивается. Следовательно, кинетическая энергия фотоэлектронов так же увеличивается.

У: Сделаем вывод: Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

Если частота света меньше определенной для данного вещества минимальной частоты νmin , то фотоэффекта не происходит.

Рассмотрим опыт.

(http://univertv.ru/video/fizika/optika/modeli_i_demonstracionnye_opyty_/krasnaya_granica/ - красная граница фотоэффекта)

У: Попробуйте сформулировать, что называется красной границей фотоэффекта и как её найти?

Ш: Предельную частоту νmin называют красной границей фотоэффекта. Она выражается так: (формулы вывешиваются на магнитной доске)

3 этап. Закрепление нового материала

Итак, мы получили результаты эксперимента, попробуем создать стройную научную теорию, т.е. сформулировать законы фотоэффекта.

Вставьте пропущенные слова: (задание дано в поурочной карте: (формулируют учащиеся)

Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает ….. и не зависит …..

Количество электронов вырываемых с поверхности металла за 1 секунду …..

Если частота света меньше….. то фотоэффект ….

Тест ( дается учителем в поурочной карте)

1. Какое из приведенных ниже выражений наиболее точно определяет понятие фотоэффекта? Укажите правильный ответ.

А. Испускание электронов веществом в результате его нагревания.

Б. Вырывание электронов из вещества под действием света.

В. Увеличение электрической проводимости вещества под действием света.

2. Какое из приведенных ниже выражений точно определяет понятие работы выхода? Укажите правильный ответ.

А. Энергия, необходимая для отрыва электрона от атома.

Б. Кинетическая энергия свободного электрона в веществе.

В. Энергия, необходимая свободному электрону для вылета из вещества.

3. Какое из приведенных ниже выражений позволяет рассчитать энергию кванта излучения? Укажите все правильные ответы.

А. авых + Ек

Б. hν - Ек

В. Ав + тv2/2

4. При каком условии возможен фотоэффект? Укажите все правильные ответы.

А. hν >Ав Б. hν =Ав В. hν < Ав

5. Чему равна максимальная кинетическая фотоэлектронов, вырываемых из металла под действием фотонов с энергией 8•10 -19 Дж, если работа выхода 2 • 10 -19 Дж? Укажите все правильные ответы.

А. 10 • 10 -19 Дж. В. 6 Дж

Б. 6 • 10 -19 Дж. Г. 16 • 10 -19 Дж.

Взаимопроверка в парах. Верные ответы записаны на доске.

Критерии оценки: все верно – 5

1 ошибка – 4

2 ошибки – 3

Учащиеся создают структурно – логическую схему. Один учащийся у доски – остальные исправляют, дополняют.

П олученный результат: