光電效應(yīng)與光量子假說化學(xué)說課稿
各位老師下午好，我今天說課的題目是光電效應(yīng)與光量子假說。它是教科版選修3-5 第四章 波粒二象性中的第二節(jié)內(nèi)容。我說課的內(nèi)容包括以下四個(gè)方面：一、教材的地位和作用；二、教學(xué)三維目標(biāo)；三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)分析；四、教學(xué)過程和教學(xué)流程。
首先來說第一個(gè)方面的內(nèi)容：本課內(nèi)容在舊教材中是放在光的本性一章中的，而新教材卻把它放在了近代物理初步中波粒二象性的章節(jié)，并且放在了量子概念誕生之后第二節(jié)，這就使它在知識(shí)方面，有了兩個(gè)作用：首先光電效應(yīng)使人們認(rèn)識(shí)了光的波動(dòng)學(xué)說并不能全面解釋光的本性，光還具有粒子性，為第三節(jié)光的波粒二象性打下了基礎(chǔ)；其次光電效應(yīng)的解釋應(yīng)用了量子理論中的能量子概念，是第一節(jié)中提出的能量子概念的應(yīng)用和發(fā)展，所以本節(jié)課在知識(shí)上起到了承上啟下的作用。更重要的是本課還是有著厚重的物理學(xué)科文化積淀，是物理學(xué)史、科學(xué)方法、辯證唯物主義思想、創(chuàng)新意識(shí)等人文精神教育的題材。
鑒于教材的以上特點(diǎn)我設(shè)計(jì)了以下的三維教學(xué)目標(biāo)：
�。ㄒ唬┲R(shí)與技能：
1、通過觀察實(shí)驗(yàn)總結(jié)光電效應(yīng)的規(guī)律；
2、通過對光電效應(yīng)的解釋了解光量子假說，理解光電效應(yīng)方程．
3、會(huì)用光子說解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象．
4、會(huì)用光電效應(yīng)方程解決簡單問題
�。ǘ┻^程與方法：
1、經(jīng)歷“探究光電效應(yīng)規(guī)律”的過程，獲得探究活動(dòng)的體驗(yàn)。
2、嘗試發(fā)現(xiàn)波動(dòng)理論面對光電效應(yīng)規(guī)律遇到的困難。
4、通過光子假說和光電效應(yīng)方程的提出，體會(huì)假說法在物理學(xué)中的作用
3、領(lǐng)略“觀察、實(shí)驗(yàn)──提出假說──實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證──新的假說……”的物理學(xué)研究方法。
�。ㄈ┣楦袘B(tài)度價(jià)值觀：
1、培養(yǎng)學(xué)生勇于創(chuàng)新，實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度
2、體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛和喜悅
教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)我是這樣分析的。根據(jù)認(rèn)知理論學(xué)生的學(xué)習(xí)過程就是學(xué)生把頭腦中原有的知識(shí)結(jié)構(gòu)與新知識(shí)相互作用，把新知識(shí)融匯到原有知識(shí)結(jié)構(gòu)中去的過程。若學(xué)生原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)有缺陷就會(huì)造成認(rèn)知障礙。應(yīng)用到本節(jié)課中學(xué)生主要存在以下三個(gè)難點(diǎn)：首先光電效應(yīng)現(xiàn)象與學(xué)生日常生活相差很遠(yuǎn)，學(xué)生沒有感官體驗(yàn)。其次原有知識(shí)對學(xué)生的干擾，通過前面的學(xué)習(xí)光是電磁波的結(jié)論已經(jīng)深入人心 ，學(xué)生無法接受光是粒子的新概念。最后學(xué)生頭腦中原有認(rèn)知結(jié)構(gòu)沒有相應(yīng)的概念，不能同化新知識(shí)。在用波動(dòng)說和光子說解釋光電效應(yīng)時(shí)遇到困難，因?yàn)閷W(xué)生不知道光和物體是怎么作用的，逸出功，和最大初動(dòng)能的概念也是第一次接觸。要想解決以上難點(diǎn)，做好光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)是關(guān)鍵，再在觀察總結(jié)的基礎(chǔ)上通過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)倪壿嬐评淼贸稣_結(jié)論。本節(jié)課的教學(xué)重點(diǎn)是光電效應(yīng)的規(guī)律和光電效應(yīng)方程的應(yīng)用
現(xiàn)代教學(xué)論認(rèn)為，物理教學(xué)不僅具有傳授知識(shí)的功能，還有培養(yǎng)能力和發(fā)展智力的功能，根據(jù)對三維目標(biāo)和重難點(diǎn)的分析，我設(shè)計(jì)了以下教學(xué)過程：
一、利用光電效應(yīng)的在物理學(xué)發(fā)展中的重要作用激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)的熱情
教學(xué)中我直接用多媒體打出本節(jié)課的課題。然后我用熱情洋溢的語言說了一下這段話：本課學(xué)習(xí)的光電效應(yīng)，在量子理論的發(fā)展中有著特殊的意義。光電效應(yīng)及其規(guī)律的研究，使人類對物質(zhì)世界的觀念發(fā)生了變革：大自然在微觀層次上是不連續(xù)的，即“量子化”的，而不是牛頓物理假設(shè)的在一切層次上都是連續(xù)的！光電效應(yīng)的科學(xué)之光經(jīng)眾多物理學(xué)家前赴后繼，在物理學(xué)史上成為絢麗奪目的`篇章。讓我們翻開這炫目的一頁，沐浴科學(xué)的陽光吧！
二、通過光電效應(yīng)的研究裝置引導(dǎo)學(xué)生觀察，總結(jié)出光電效應(yīng)的規(guī)律
教材沒有用實(shí)驗(yàn)引出光電效應(yīng)現(xiàn)象，而是直接給出結(jié)論，我想這樣做的目的可以把重點(diǎn)放在光電效應(yīng)規(guī)律的得出上，為了能讓學(xué)生通過觀察實(shí)驗(yàn)自己得出結(jié)論。老師把實(shí)驗(yàn)分成幾個(gè)部分，第一步詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)器材，并且畫了板畫，這樣就排除了由于不理解實(shí)驗(yàn)器材而對學(xué)生的干擾。第二步用紫外線燈和應(yīng)急燈的可見光分別照射陰極，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，再通過分析得出規(guī)律:1、任何一種金屬，都存在極限頻率V0，只有當(dāng)入射光V> V0，才能發(fā)生光電效應(yīng)第三步將高壓電源去掉，用紫外線照射陰極，學(xué)生觀察到檢流計(jì)中仍有電流通過。說明光電子飛出時(shí)具有初動(dòng)能。教師進(jìn)一步說明，科學(xué)家用不同的光(不同頻率，不同光強(qiáng))照射同一金屬。發(fā)現(xiàn):光電子的最大初動(dòng)能與入射光強(qiáng)度無關(guān)，只與入射光頻率有關(guān)，并且隨入射光頻率的增大而增大。第四步用紫外線照射陰極，讓紫外線連續(xù)的、斷續(xù)地照射，學(xué)生觀察到檢流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)也連續(xù)地、斷續(xù)地發(fā)生，從而總結(jié)出光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的。第五步把紫外線管靠近陰極，改變紫外線管與陰極的距離，學(xué)生觀察檢流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)幅度，得出光電流隨入射光強(qiáng)度的增大而增大的規(guī)律。
在得出光電效應(yīng)的四條規(guī)律后讓學(xué)生再次看書熟悉四條規(guī)律，在學(xué)生看書的基礎(chǔ)上教師提出幾個(gè)問題:(1)某光恰能使鈣發(fā)生光電效應(yīng)，那么能使課本中表格內(nèi)哪些金屬發(fā)生光電效應(yīng)?(2)表中哪種金屬最易發(fā)生光電效應(yīng)?(3)為什么各種金屬的極限頻率不同?以上步驟是為了鞏固學(xué)生對光電效應(yīng)規(guī)律的理解。
三、讓學(xué)生用波動(dòng)理論解釋光電效應(yīng)，體會(huì)現(xiàn)有理論不能解釋實(shí)驗(yàn)事實(shí)的困惑。
由于學(xué)生對光的光的波動(dòng)理論不甚了解，我直接給出光的波動(dòng)理論對光的能量的描述:(1)能量是連續(xù)的；(2)振幅（光強(qiáng)）越大，光能越大，光的能量與頻率無關(guān)。在這里給學(xué)生充足的時(shí)間，讓他們討論，使學(xué)生在討論的過程中互相取長補(bǔ)短，得出對光電效應(yīng)的正確解釋。最后在學(xué)生解釋的基礎(chǔ)上，教師總結(jié)出波動(dòng)說解釋光電效應(yīng)主要存在的兩大困難，教師用多媒體展示
矛盾
波動(dòng)理論解釋
實(shí)驗(yàn)事實(shí)
之一
光的能量是連續(xù)，光強(qiáng)越大能量越大，與光的頻率無關(guān)
光電效應(yīng)是否產(chǎn)生存在極限頻率（波長）而與光強(qiáng)無關(guān)，光電子最大初動(dòng)能也只與入射光頻率成正相關(guān)。
之二
弱光對金屬作用足夠長時(shí)間，電子吸收足夠能量后可從金屬表面掙脫。
如果入射光小于極限頻率，即使照射時(shí)間再長，也不會(huì)發(fā)上光電效應(yīng)。若能發(fā)生光電效應(yīng)，即使光很弱，也是瞬間發(fā)生的
教師引導(dǎo):當(dāng)現(xiàn)有理論不能解釋實(shí)驗(yàn)事實(shí)時(shí)，科學(xué)家們面臨著兩種選擇，一是完善現(xiàn)有理論，使其能夠解釋實(shí)驗(yàn)事實(shí)；二是拋棄現(xiàn)有理論，構(gòu)建新的思想框架。大多數(shù)科學(xué)家選擇了前者，因?yàn)橹R(shí)的更新比思想的更新要容易得多，但也容易陷入死胡同。選擇后者的科學(xué)家往往是敢于突破，敢于創(chuàng)新的人，他們對科學(xué)的貢獻(xiàn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于前者。愛因斯坦就是他們的杰出代表（屏幕展示愛因斯坦圖片），1905年，26歲的他在普朗克量子化理論的啟發(fā)下，提出了光量子假說，
四、學(xué)習(xí)光量子假說，并用光電效應(yīng)方程解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象，體會(huì)應(yīng)用新理論成功解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的喜悅
學(xué)生通過看書了解光量子假說，老師通過提問光量子假說和波動(dòng)說的區(qū)別，讓學(xué)生對光子假說有進(jìn)一步的了解。接下來老師根據(jù)光子假說和能量守恒理論推導(dǎo)出光電效應(yīng)方程，并介紹每個(gè)字母的含義啊，強(qiáng)調(diào)光電效應(yīng)方程研究對象是光電子，所用規(guī)律是經(jīng)典物理的能量守恒。接下來讓學(xué)生討論總結(jié)，利用光子假說解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象。
五、通過密立根用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證光電效應(yīng)方程，體會(huì)物理學(xué)的；觀察、實(shí)驗(yàn)──提出假說──實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證──新的假說一般研究方法
六、光電效應(yīng)方程的簡單應(yīng)用
我沒有用書上的例題，因?yàn)闀系睦}不僅涉及到光電效應(yīng)方程而且有電場力做功等問題比較復(fù)雜，用在這里有點(diǎn)喧賓奪主。所以我選用了課后習(xí)題，它是對光電效應(yīng)的直接應(yīng)用。例題：波長為λ=500nm的藍(lán)光照射到逸出功W=1.9eV的金屬表面上，求：（1）光子能量ε（2）光電子最大出動(dòng)能mv2/2（3）該金屬的截止頻率。
解：（1）ε＝hv=6.63×10-34×3×108/500×10-9J=3.97×10-19J
�。�2）EK= hv-W=3.97×10-19-1.9×1.6×10-19J =0.93×10-19J
�。�3）V0=W/h =1.9×1.6×10-19/6.63×10-34=4.5×10-14Hz
七、課堂小結(jié)
教師通過提問：到現(xiàn)在為止，光電效應(yīng)現(xiàn)象圓滿解決，咱們一起回顧一下，你在知識(shí)上和方法上都有了哪些收獲？對本節(jié)課進(jìn)行總結(jié)：我們不僅有了知識(shí)上的收獲：光不僅具有波動(dòng)性也具有粒子性；光電效應(yīng)方程是量子理論又一成功應(yīng)用。我們還學(xué)會(huì)了科學(xué)方法，領(lǐng)略了物理學(xué)家立足事實(shí)，敢于創(chuàng)新的科學(xué)精神。
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