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2019-2020年新課標(biāo)粵教版3-5選修三2.2《光子》WORD教案1 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1、 了解量子假說及微觀世界中的量子化現(xiàn)象，能比較宏觀物體和微觀粒子的能量變化的不同。 2、 知道金屬逸出功的概念，知道光電效應(yīng)方程，并能用其解釋光電效應(yīng)現(xiàn)象 3、 知道光子的概念，會用光子能量和頻率的關(guān)系進(jìn)行計算。 【自主學(xué)習(xí)】 （1）復(fù)習(xí)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)： 現(xiàn)象一：a、（探究與入射光頻率的關(guān)系）紅光照射，電流表__________；黃光照射，電流表_____________；綠光照射，電流表_________。說明：________________________。 極限頻率（極限波長）：____________________________________________________，分別用字母_________和_________來表示。 由電磁波理論，二者的關(guān)系為：______________。 幾種常見金屬的極限波長和極限頻率參見課本P b、（驗(yàn)證與光強(qiáng)的關(guān)系）用紅光照射，電流表______________，增大光強(qiáng)，電流表______________，即______________。說明：____________________________。 （驗(yàn)證與光照時間的關(guān)系）用紅光照射，延長照射時間，電流表______________；改用綠光，電流表瞬間有電流。說明：____________________________。 結(jié)論1：__________________________________________________________________。 現(xiàn)象二：在綠光照射下，減小光強(qiáng)，電流表示數(shù)________；增大光強(qiáng)，電流表示數(shù)________ 。 結(jié)論2：__________________________________________________________________。 結(jié)論3：__________________________________________________________________。 （2）預(yù)習(xí)新知： 1、 光電效應(yīng)與波動理論的矛盾： 按照波動理論，光是_______，當(dāng)它照射到金屬上時，金屬中的電子會由于變化著的電場的作用而振動。只要_________足夠強(qiáng)，__________足夠長，不論______，金屬中電子的能量總會積累到足以脫離金屬的程度，即發(fā)生______________。上述實(shí)驗(yàn)說明事實(shí)并非如此，而且，光電效應(yīng)具有______________。 2、能量量子假說： 1900年，德國物理學(xué)家 在研究 的輻射問題時發(fā)現(xiàn)，首次提出 假說 ， 認(rèn)為物體熱輻射所發(fā)出的 的能量不是連續(xù)的，而是 地進(jìn)行的，只能是hυ的的整數(shù)倍，hυ稱為一個 ，υ稱為 常量 微觀世界里，物理量的取值很多時候是不連續(xù)的，只能取一些 的值，這種現(xiàn)象被稱為 現(xiàn)象。 3、光子說：受到普朗克的啟發(fā)，愛因斯坦（1879--1955）于1905年提出，光的能量不是 的，而是 的，每一份叫做_________，簡稱________。光子的能量ε=____________ 紅、橙、黃、綠四種單色光中，光子能量最小的是：（ ） A.紅光 B.橙光 C.黃光 D.綠光 【重難點(diǎn)闡釋】 4、愛因斯坦光電效應(yīng)方程： 逸出功是指電子從金屬______逸出時克服引力所做的功，用W表示。根據(jù)能量守恒定律，入射光的能量hυ等于出射光電子的 動能與 之和，即愛因斯坦光電效應(yīng)方程： A對極限頻率的理解： 思考并討論：根據(jù)此方程能否得知金屬的極限頻率？若能，請寫出極限頻率的表達(dá)式： ____________________________________ 例1：用光子能量為4.5eV的光照射某金屬, 從該金屬表面逸出的電子最大初動能為2.0eV. 這種金屬的電子逸出功為___ _____, 能使這種金屬產(chǎn)生光電效應(yīng)的光的極限頻率為 ________________ 。 如果以光子能量8.0eV的光照射該金屬, 則逸出的電子的最大初動能是____________. 深入探究：根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程，做出光電子最大初動能與入射光頻率的函數(shù)圖像，并探討圖像的斜率、縱橫截距所代表的物理量。 B對最大初動能的理解：從方程可以變形得到,光電子最大初動能和照射光的頻率成線性關(guān)系: 例2：下圖是光電效應(yīng)中光電子的最大初動能與入射光頻率的關(guān)系圖線． （1）從圖中可知（ ） 　　A．與成正比 B．與入射光強(qiáng)度成正比 　　C．對同一種金屬而言，僅與有關(guān) D．入射光頻率必須大于或等于極限頻率時，才能產(chǎn)生光電效應(yīng) （2）斜率表示（ ）； OB的長度表示（ ） A．逸出功 B．極限波長 C．普朗克恒星 D．入射光子的能量 針對性練習(xí)：用綠光照射一光電管能產(chǎn)生光電效應(yīng)，欲使光電子從陰極逸出時的最大初動能增大就應(yīng)（）． 　　A．改用紅光照射　　　 B．增大綠光的強(qiáng)度 C．增大光電管上的加速電壓 D．改用紫光照射 5、光子說對光電效應(yīng)的解釋： （1）對給定的金屬，光電效應(yīng)的產(chǎn)生與________有關(guān)，與__________和________無關(guān)的原因： 光子與電子“一對一”的關(guān)系，一個電子一次只能吸收一個光子。若光子的能量較大（即入射光的________比較大），電子吸收能量后，就能擺脫金屬中正電荷對它的束縛，從金屬表面逸出成為光電子；若光子的能量較?。慈肷涔獾腳_______比較?。?，電子吸收的能量不足以克服金屬中正電荷對其的束縛，則吸收的能量不積聚，立即會將其轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能，電子不能從金屬表面逸出。 （2）光電效應(yīng)瞬時性的原因：電子不需要積累能量的時間，電子對光子的吸收是十分迅速的，當(dāng)電子一次性獲得的能量足夠時，逸出也是十分迅速的。 課堂小結(jié)： A 逸出功、極限頻率兩者均由 本身決定，而遏止電壓除與金屬有關(guān)外，還與入射光 的 有關(guān)，與 無關(guān)； B光電流的強(qiáng)度與入射光的 成正比； 【課后訓(xùn)練】 1、愛因斯坦由光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，猜測光具有粒子性，從而提出光子假說，從科學(xué)研究方法來說，這屬于（ ） A等效替代 B控制變量 C數(shù)學(xué)歸納 D科學(xué)假說 2．一金屬表面，愛綠光照射時發(fā)射出電子，受黃光照射時無電子發(fā)射．下列有色光照射到這金屬表面上時會引起光電子發(fā)射的是（）． A．紫光 B．橙光 C．藍(lán)光 D．紅光 3．對光電效應(yīng)的研究可知，下述結(jié)論正確的是（） 　A． 光電效應(yīng)方程符合能量守恒定律 　B．某種色光照射金屬表面時，有電子逸出，表明光子的能量被電于吸收 　C．某種色光照射金屬表面時，電子逸出后，電子獲得的動能等于光子的能量 D．某種色光照射金屬表面時，沒有電子逸出，光子的能量也可能被電子吸收 4．用一束綠光照射某金屬，能產(chǎn)生光電效應(yīng)，現(xiàn)在把人射光的條件改變，再照射這種金屬．下列說法正確的是（ ）． 　A．把這束綠光遮住一半，則可能不產(chǎn)生光電效應(yīng) 　B．把這束綠光遮住一半，則逸出的光電子數(shù)將減少 　C．若改用一束紅光照射，則可能不產(chǎn)生光電效應(yīng) D．若改用一束藍(lán)光照射，則逸出光電子的最大初動能將增大 5．使電子脫離銫金屬所需的功，在下列各圖中，能正確地表示放出的電子的動能與入射光的能量的關(guān)系的是（） 6．用頻率為的單色光照射在某種金屬表面產(chǎn)生光電效應(yīng)，由金屬表面逸出的光電子垂直射入勻強(qiáng)磁場做圓周運(yùn)動時，其最大半徑為．若要使最大半徑增大，可采?。? ） 　　A．用頻率大于的單色光照射 　　B．用頻率小于的單色光照射 　　C．仍用頻率的單色光照射，但延長照射時間 D．仍用頻率的單色光照射，但增大光的強(qiáng)度 7．用如圖所示的裝置演示光電效應(yīng)現(xiàn)象．當(dāng)用某種頻率的光照射到光電管上時，電流表G的讀數(shù)為．若改用更高頻率的光照射，此時（ ）． 　A．將電池正的極性反轉(zhuǎn)，則光電管中沒有光電子產(chǎn)生 　B．將電鍵S斷開，則有電流流過電流表G 　C．將變阻器的觸點(diǎn)向移動，光電子到達(dá)陽極時的速度必將變小 D．只要電源的電動勢足夠大，將變阻器的觸點(diǎn)向端移動，電流表G的讀數(shù)必將變大 8．下圖是光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)示意圖．當(dāng)能量為的光照射金屬K時，產(chǎn)生光電流．若K的電勢高于A的電勢，且電勢差為，光電流剛好截止．那么當(dāng)A的電勢高于K的電勢，且電勢差也為時，光電子到達(dá)A極的最大動能是多大？此金屬的逸出功率是多大？ 　　 9．用波長4 000的紫光照射某金屬發(fā)出的電子進(jìn)入的勻強(qiáng)磁場中，電子所形成的圓形軌道半徑為．求： 　?。?）該金屬的反向電壓． 　?。?）該金屬發(fā)生光電效應(yīng)的極限頻率 【課后訓(xùn)練答案】 1 D；2 AC; 3 ABD; 4 BCD; 5 A; 6 A; 7. BC; 8.；；9.（1） （2）