光電效應與光量子假說(shuō)化學(xué)說(shuō)課稿
各位老師下午好，我今天說(shuō)課的題目是光電效應與光量子假說(shuō)。它是教科版選修3-5 第四章 波粒二象性中的第二節內容。我說(shuō)課的內容包括以下四個(gè)方面：一、教材的地位和作用；二、教學(xué)三維目標；三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)分析；四、教學(xué)過(guò)程和教學(xué)流程。
首先來(lái)說(shuō)第一個(gè)方面的內容：本課內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，并且放在了量子概念誕生之后第二節，這就使它在知識方面，有了兩個(gè)作用：首先光電效應使人們認識了光的波動(dòng)學(xué)說(shuō)并不能全面解釋光的本性，光還具有粒子性，為第三節光的波粒二象性打下了基礎；其次光電效應的解釋?xiě)昧肆孔永碚撝械哪芰孔痈拍�，是第一節中提出的能量子概念的應用和發(fā)展，所以本節課在知識上起到了承上啟下的作用。更重要的是本課還是有著(zhù)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 )新意識等人文精神教育的題材。
鑒于教材的以上特點(diǎn)我設計了以下的三維教學(xué)目標：
�。ㄒ唬┲R與技能：
1、通過(guò)觀(guān)察實(shí)驗總結光電效應的規律；
2、通過(guò)對光電效應的解釋了解光量子假說(shuō)，理解光電效應方程．
3、會(huì )用光子說(shuō)解釋光電效應現象．
4、會(huì )用光電效應方程解決簡(jiǎn)單問(wèn)題
�。ǘ┻^(guò)程與方法：
1、經(jīng)歷“探究光電效應規律”的過(guò)程，獲得探究活動(dòng)的體驗。
2、嘗試發(fā)現波動(dòng)理論面對光電效應規律遇到的困難。
4、通過(guò)光子假說(shuō)和光電效應方程的提出，體會(huì )假說(shuō)法在物理學(xué)中的作用
3、領(lǐng)略“觀(guān)察、實(shí)驗──提出假說(shuō)──實(shí)驗驗證──新的假說(shuō)……”的物理學(xué)研究方法。
�。ㄈ┣楦袘B(tài)度價(jià)值觀(guān)：
1、培養學(xué)生勇于創(chuàng )新，實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度
2、體驗探索自然規律的艱辛和喜悅
教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)我是這樣分析的。根據認知理論學(xué)生的學(xué)習過(guò)程就是學(xué)生把頭腦中原有的知識結構與新知識相互作用，把新知識融匯到原有知識結構中去的過(guò)程。若學(xué)生原有認知結構有缺陷就會(huì )造成認知障礙。應用到本節課中學(xué)生主要存在以下三個(gè)難點(diǎn)：首先光電效應現象與學(xué)生日常生活相差很遠，學(xué)生沒(méi)有感官體驗。其次原有知識對學(xué)生的干擾，通過(guò)前面的學(xué)習光是電磁波的結論已經(jīng)深入人心 ，學(xué)生無(wú)法接受光是粒子的新概念。最后學(xué)生頭腦中原有認知結構沒(méi)有相應的概念，不能同化新知識。在用波動(dòng)說(shuō)和光子說(shuō)解釋光電效應時(shí)遇到困難，因為學(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)，做好光電效應的實(shí)驗是關(guān)鍵，再在觀(guān)察總結的基礎上通過(guò)嚴謹的邏輯推理得出正確結論。本節課的教學(xué)重點(diǎn)是光電效應的規律和光電效應方程的應用
現代教學(xué)論認為，物理教學(xué)不僅具有傳授知識的功能，還有培養能力和發(fā)展智力的功能，根據對三維目標和重難點(diǎn)的分析，我設計了以下教學(xué)過(guò)程：
一、利用光電效應的在物理學(xué)發(fā)展中的重要作用激發(fā)學(xué)生學(xué)習的熱情
教學(xué)中我直接用多媒體打出本節課的課題。然后我用熱情洋溢的語(yǔ)言說(shuō)了一下這段話(huà)：本課學(xué)習的光電效應，在量子理論的發(fā)展中有著(zhù)特殊的意義。光電效應及其規律的研究，使人類(lèi)對物質(zhì)世界的觀(guān)念發(fā)生了變革：大自然在微觀(guān)層次上是不連續的，即“量子化”的，而不是牛頓物理假設的在一切層次上都是連續的！光電效應的科學(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(kāi)這炫目的一頁(yè)，沐浴科學(xué)的陽(yáng)光吧！
二、通過(guò)光電效應的研究裝置引導學(xué)生觀(guān)察，總結出光電效應的規律
教材沒(méi)有用實(shí)驗引出光電效應現象，而是直接給出結論，我想這樣做的目的可以把重點(diǎn)放在光電效應規律的得出上，為了能讓學(xué)生通過(guò)觀(guān)察實(shí)驗自己得出結論。老師把實(shí)驗分成幾個(gè)部分，第一步詳細介紹了實(shí)驗器材，并且畫(huà)了板畫(huà)，這樣就排除了由于不理解實(shí)驗器材而對學(xué)生的干擾。第二步用紫外線(xiàn)燈和應急燈的可見(jiàn)光分別照射陰極，讓學(xué)生觀(guān)察實(shí)驗現象，再通過(guò)分析得出規律:1、任何一種金屬，都存在極限頻率V0，只有當入射光V> V0，才能發(fā)生光電效應第三步將高壓電源去掉，用紫外線(xiàn)照射陰極，學(xué)生觀(guān)察到檢流計中仍有電流通過(guò)。說(shuō)明光電子飛出時(shí)具有初動(dòng)能。教師進(jìn)一步說(shuō)明，科學(xué)家用不同的光(不同頻率，不同光強)照射同一金屬。發(fā)現:光電子的最大初動(dòng)能與入射光強度無(wú)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(xiàn)照射陰極，讓紫外線(xiàn)連續的、斷續地照射，學(xué)生觀(guān)察到檢流計指針的偏轉也連續地、斷續地發(fā)生，從而總結出光電效應的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的。第五步把紫外線(xiàn)管靠近陰極，改變紫外線(xiàn)管與陰極的距離，學(xué)生觀(guān)察檢流計指針偏轉幅度，得出光電流隨入射光強度的增大而增大的規律。
在得出光電效應的四條規律后讓學(xué)生再次看書(shū)熟悉四條規律，在學(xué)生看書(shū)的基礎上教師提出幾個(gè)問(wèn)題:(1)某光恰能使鈣發(fā)生光電效應，那么能使課本中表格內哪些金屬發(fā)生光電效應?(2)表中哪種金屬最易發(fā)生光電效應?(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)生對光電效應規律的理解。
三、讓學(xué)生用波動(dòng)理論解釋光電效應，體會(huì )現有理論不能解釋實(shí)驗事實(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)能量是連續的；(2)振幅（光強）越大，光能越大，光的能量與頻率無(wú)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(guò)程中互相取長(cháng)補短，得出對光電效應的正確解釋。最后在學(xué)生解釋的基礎上，教師總結出波動(dòng)說(shuō)解釋光電效應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)驗事實(shí)
之一
光的能量是連續，光強越大能量越大，與光的頻率無(wú)關(guān)
光電效應是否產(chǎn)生存在極限頻率（波長(cháng)）而與光強無(wú)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(cháng)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(cháng)，也不會(huì )發(fā)上光電效應。若能發(fā)生光電效應，即使光很弱，也是瞬間發(fā)生的
教師引導:當現有理論不能解釋實(shí)驗事實(shí)時(shí)，科學(xué)家們面臨著(zhù)兩種選擇，一是完善現有理論，使其能夠解釋實(shí)驗事實(shí)；二是拋棄現有理論，構建新的思想框架。大多數科學(xué)家選擇了前者，因為知識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)的貢獻遠遠大于前者。愛(ài)因斯坦就是他們的杰出代表（屏幕展示愛(ài)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(shuō)，
四、學(xué)習光量子假說(shuō)，并用光電效應方程解釋光電效應現象，體會(huì )應用新理論成功解釋實(shí)驗現象的喜悅
學(xué)生通過(guò)看書(shū)了解光量子假說(shuō)，老師通過(guò)提問(wèn)光量子假說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)的區別，讓學(xué)生對光子假說(shuō)有進(jìn)一步的了解。接下來(lái)老師根據光子假說(shuō)和能量守恒理論推導出光電效應方程，并介紹每個(gè)字母的含義啊，強調光電效應方程研究對象是光電子，所用規律是經(jīng)典物理的能量守恒。接下來(lái)讓學(xué)生討論總結，利用光子假說(shuō)解釋光電效應現象。
五、通過(guò)密立根用實(shí)驗驗證光電效應方程，體會(huì )物理學(xué)的；觀(guān)察、實(shí)驗──提出假說(shuō)──實(shí)驗驗證──新的假說(shuō)一般研究方法
六、光電效應方程的簡(jiǎn)單應用
我沒(méi)有用書(shū)上的例題，因為書(shū)上的例題不僅涉及到光電效應方程而且有電場(chǎng)力做功等問(wèn)題比較復雜，用在這里有點(diǎn)喧賓奪主。所以我選用了課后習題，它是對光電效應的直接應用。例題：波長(cháng)為λ=500nm的藍光照射到逸出功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
教師通過(guò)提問(wèn)：到現在為止，光電效應現象圓滿(mǎn)解決，咱們一起回顧一下，你在知識上和方法上都有了哪些收獲？對本節課進(jìn)行總結：我們不僅有了知識上的收獲：光不僅具有波動(dòng)性也具有粒子性；光電效應方程是量子理論又一成功應用。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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