Просмотр содержимого документа
«Урок "Теория фотоэффекта".»
Теория фотоэффекта.
11 класс, базовый курс
«Следствие ведут знатоки»
Методический анализ изучаемой темы:
Основное содержание изучаемого материала задают учебная программа и обязательный минимум содержания по физике
Глубина изложения материала определяется учебником Г.Я.Мякишева, Б.Б.Буховцева «Физика 11» (М. «Просвещение», 2015 г)
Тема «Теория фотоэффекта» рассматривается в разделе «Квантовая физика» в главе «Световые кванты». Эта тема вторая в данной главе, заканчивающейся изучением химического действия света и фотографии. На предыдущих уроках были рассмотрены основные понятия теории фотоэффекта (фотон, фотоэффект, красная граница, корпускулярно- волновой дуализм), законы фотоэффекта, уравнение Эйнштейна. Учащиеся научились вычислять красную границу фотоэффекта, энергию фотоэлектронов на основе уравнения Эйнштейна.
Значимость темы:
Познавательная (история открытия фотоэффекта)
Практическая (расчет красной границы фотоэффекта, компьютерная проверка законов фотоэффекта, расчет скорости фотоэлектронов, применение фотоэффекта)
Воспитательная (развитие у школьников интереса к науке, патриотическое воспитание через знакомство с биографией А.Г.Столетова)
Тема математизирована, поэтому следует повторить необходимые сведения из курса математики, а также осуществить межпредметные связи с историей и ОиВТ.
Максимальный результат может быть достигнут в классах с достаточно хорошей математической и компьютерной подготовкой, с развитыми навыками самостоятельной работы при сформированном доброжелательном отношении ребят друг к другу.
Цели деятельности педагога:
Образовательные: 1.«получить» учащихся, знания которых удовлетворяют
требованиям, изложенным ниже;
2.максимальное вовлечение учащихся класса в активную деятельность на уроке;
Развивающие: 1. совершенствовать интеллектуальные способности и мыслительные умения учащихся, коммуникативные свойства речи;
2.продолжить работу по овладению методами научного исследования (проверка законов фотоэффекта с использованием мультимедийного диска «1С: образовательная коллекция» «Открытая физика 1.1» под редакцией профессора МФТИ С.М.Козела);
Воспитательные: 1. Продолжить работу по формированию у учащихся добросовестного отношения к учебному труду и положительных мотивов учения; коммуникативных умений, эстетического восприятия мира;
2. Развитие функции общения на уроке как условие обеспечения взаимопонимания, побуждения к действию, ощущения эмоционального удовлетворения
Требования к усвоению содержания учебного материала
Учащиеся должны знать:
понятия: фотон, фотоэффект, корпускулярно-волновой дуализм, красная граница фотоэффекта;
законы фотоэффекта;
уравнение Эйнштейна для внешнего фотоэффекта
график зависимости I (II)
Учащиеся должны уметь:
решать задачи на применение формул, связывающих энергию и импульс фотона с частотой соответствующей световой волны;
вычислять красную границу фотоэффекта;
вычислять энергию фотоэлектронов на основе уравнения Эйнштейна.
Учащиеся должны иметь представление:
о том, что фотоэффект - явление взаимодействия света с веществом, в результате которого энергия фотонов передается электронам вещества;
о том, что свет — это поток особых частиц-фотонов, энергия каждого из которых определяется Е=hν.
Методы развития положительной мотивации учения
К изучению данной темы учащихся могут побудить:
исторический материал
желание добывать знания в процессе самостоятельной деятельности
работа с компьютером
Действия учащихся и методы обучения
На различных этапах урока учащиеся слушают, приводят примеры, пользуются готовыми схемами (объяснительно-иллюстративный метод)
Отвечают на проблемные вопросы учителя (проблемный метод)
С помощью компьютера проверяют выполнение законов фотоэффекта, проходят компьютерное тестирование по изученной теме (исследовательский и информационный методы)
Решают задачи (аналитический метод)
Дидактические средства:
1.Учебник Г.Я.Мякишева, Б.Б.Буховцева «Физика11» (М. «Просвещение»,1991г)
2.Сборники задач по физике под редакцией А.П.Рымкевича
3.Мультимедийный диск «1С: образовательная коллекция» «Открытая физика 1.1» под редакцией профессора МФТИ С.М.Козела
4.Домашнее задание
Оформление кабинета:
Красочно написана тема урока; эпиграф урока; портреты Г.Герца, А.Эйнштейна, А.Г.Столетова; правила поведения на уроке;
Компьютерный класс; мультимедийный диск «1С: образовательная коллекция» «Открытая физика 1.1» под редакцией профессора МФТИ С.М.Козела; комплект приборов по фотоэффекту.
Ход урокаТЕОРИЯ ФОТОЭФФЕКТАСледствие ведут знатоки
О, сколько нам открытий чудных
Готовит просвещенья дух,
И опыт, сын ошибок трудных,
И гений, парадоксов друг,
И случай, бог-изобретатель...
А. С.Пушкин
Правила поведения на уроке«Краткость - сестра таланта», «Знания-сила»; «Шепот - слышнее крика», «Критикуя-предлагай», «Будь бдителен»
I Организационный момент, комментарий домашнего задания
Учитель:Мы знаем, что физика - наука о природе. Вспомним слова Ф.И.Тютчева:
Не то, что мните Вы природа:
Не слепок, не бездушный лик, -
В ней есть душа, в ней есть свобода.
В ней есть любовь, в ней есть язык.
Да, у природы есть свой язык, и мы должны его понять. На каждом уроке физики, при изучении любого явления мы учимся с вами понимать этот язык, не забывая о том, что первое срубленное дерево - явилось началом цивилизации, последнее - будет означать конец её...
Путь познания природы таков: открытие - исследование - объяснение. Три даты можно сопоставить этим этапам: 1887-1889-1905гг. О каком событии идет речь? С именами каких ученых можно связать каждый этап? Какое значение имели их работы для квантовой физики? (Ответы уч-ся: 1887 Генрих Герц открыл явление фотоэффекта; 1889 Александр Григорьевич Столетов установил количественные закономерности фотоэффекта; 1905 Альберт Эйнштейн обосновал квантовую природу фотоэффекта и все его закономерности)
Сегодня мы с вами проведем не совсем обычный урок «Следствие ведут знатоки», на котором в игровой форме уточним знания по основным вопросам изученной темы «Теория фотоэффекта» и закрепим их. Эпиграфом урока нам будут слова А.С.Пушкина (чтение эпиграфа). Напоминаю правила поведения на уроке (чтение правил).
Для принятия в команду знатоков необходимо решить задачи из сборника А.П.Рымкевича, решаем в общем виде. (№№ 1223-1226). Каждый решает самостоятельно, первые ученики, решившие верно задачи, получают
звание «Знаток решения задач». К доске пойдут работать по карточкам (Ф.И.ученика) контролировать будут (Ф.И. ученика) (раздаю карточки).
Решение задач из «Сборника задач по физике» А.П.Рымкевича №1223 №1224 №1225 №1226
Решение задач по карточкам (В.С.Волькенштейн «Сборник задач по общему курсу физики» №19.14, №19.15)
№1. Длина волны света, соответствующая красной границе фотоэффекта, для некоторого металла 275 нм. Найти максимальную скорость электронов, вырываемых из металла светом с длиной волны 180 нм.
№2. Найти частоту света, вырывающего из металла электроны, которые полностью задерживаются разностью потенциалов в 3В. Красная граница фотоэффекта для данного металла 60*1013 Гц.
Итак, звание «Знаток решения задач» присваивается (Ф.И. ученика) и вручается памятная медаль.
В эпиграфе урока есть слова «просвещенья дух», их можно воспринять как теорию, а «опыт» - как один из методов. Из фразы ясно, что «опыт» назван одной из причин «открытий». И это верно: ведь с помощью опытов не только проверяют гипотезы, преодолевают заблуждения, но и открывают неизвестное. Группа криминалистов проведет следственный эксперимент и о результатах доложит через несколько минут. (Группа выполняет опыты по фотоэффекту с комплектом приборов по фотоэффекту). А мы - знатоки займемся теорией фотоэффекта.
(Учитель включает мультимедийный диск и проецирует на экран главу «Фотоэффект». Проводит фронтальный опрос.)
В чем состоит фотоэлектрический эффект?
В чем состоит экспериментальное исследование, проведенное А.Г. Столетовым?
Сформулируйте законы внешнего фотоэффекта.
На графике видно, что сила фототока отлична от нуля и при нулевом напряжении. Почему?
Какое напряжение называется задерживающим?
На что расходуется энергия фотонов при фотоэффекте?
В чем сущность гипотезы Эйнштейна в теории фотоэффекта?
Поясните, что такое фотон?
Что такое красная граница фотоэффекта?
Где применяется фотоэффект?
К каким выводам пришли ученые относительно природы света после открытия явления фотоэффекта?
Молодцы! Звание "Знаток теории фотоэффекта" присваивается (Ф.И. ученика) с вручением памятной медали. Сейчас группа следователей проверит законы фотоэффекта и о результатах доложит через несколько минут. (2 ученика садятся за компьютер и работают с программой). Слушаем группу криминалистов, которая готова доложить о результатах проведения
следственного эксперимента. (Ребята рассказывают об опытах по фотоэффекту).
Молодцы! Задание выполнили, вам присваивается звание «Знаток опыта» с вручением памятной медали.
Следователи готовы доложить о результатах следствия. (Работа ребят демонстрируется на экран, за отчетом следит весь класс.)
Моим следователям (Ф.И. ученика) присваивается звание «Знаток законов фотоэффекта» с вручением памятной медали.
В стихотворении Пушкина есть слова "гений, парадоксов друг". Знаете ли вы, что такое парадокс? Парадокс это умышленное допускание ошибки в рассуждении. Сейчас просмотрите §66 стр. 163 и найдите, в чем же заключается парадокс фотоэффекта, найдите ошибку и этим опровергните неправильный результат. (Парадокс фотоэффекта состоит в том, что увеличение энергии падающего света заданной длины волны путем увеличения светового потока не вызывает увеличения скорости фотоэлектронов, а ряд длин волн света вообще не в состоянии выбить из металла электрон независимо от мощности светового потока).
А сейчас мы с вами проведем тестирование по теме «Теория фотоэффекта». Все кто получает оценку «5» получают звание «Великий знаток фотоэффекта» с вручением памятной медали.(12 человек - за компьютеры)
ВОПРОСЫ ТЕСТА: 1. В каком случае электроскоп, заряженный отрицательным зарядом, быстрее разрядится?
При освещении инфракрасным излучением
При освещении ультрафиолетовым излучением
3. При освещении рентгеновским излучением
2. Как изменится скорость электронов при фотоэффекте, если уменьшить частоту облучающего света, не изменяя общую мощность излучения?
1. уменьшится 2. увеличится 3. не изменится
3. Как изменится максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при увеличении частоты света?
не изменится 2. увеличится 3. Уменьшится
4. Практическая безынерционность фотоэффекта:
Возникает всегда 2. Возникает при длине волны больше «красной» длины волны 3. Немедленно возникает при освещении тела, если частотабольше или равна красной границе фотоэффекта
5. Какие из явлений можно описать с помощью фотонной теории света
Подведем итоги нашего урока. Каково же заключение по проведенному следствию?
Фотоэффект (явление вырывания электронов из вещества под действием света) подтверждает тот факт, что электромагнитная энергия поглощается отдельными порциями. Если частота света v vmin фотоэффекта быть не может. Свет обладает дуализмом (двойственностью) свойств.
Всем спасибо за урок, я вами доволен. Поднимите руки те, кто сегодня получили звание «Знатока» - вам «5». В завершении нашей сегодняшней работы я хотел бы попросить вас сделать еще одно небольшое задание.
Домашнее задание:
1. Подготовиться к самостоятельной работе по теме «Теория фотоэффекта»
2. Творческое
написать мини сочинение по теме «Как моя жизнь связана с физикой?», «Интервью у П.Н.Лебедева», «Фотосинтез».
3. Решить задачи
№1 Работа выхода электронов из металла равна 4,1 эВ. Определить минимальную задерживающую разность потенциалов при освещении поверхности металла фотонами с энергией 5,3 эВ.
№2 Красная граница фотоэффекта для цезия 653 нм. Найти скорость фотоэлектронов, выбитых при облучении цезия фиолетовым светом.
Длина волны фиолетового света 400 нм.
№3 При увеличении в 2 раза энергии фотона, падающего на металл, максимальная кинетическая энергия электронов увеличилась в 3 раза. Определить в эВ работу выхода электронов из металла, если их первоначальная энергия фотона равнялась 5эВ.
