Разработка урока по физике "Теория фотоэффекта" (11 класс)

Теория фотоэффекта. Открытый урок­расследование в 11 классе. Базовый курс. 1 О, сколько нам открытий чудных Готовят просвещенья дух И опыт, сын ошибок трудных, И гений, парадоксов друг, И случай, бог­изобретатель. А.С.Пушкин Цели урока:  продолжить формирование понятия фотоэффекта, обеспечить закрепление изученного   материала;   продолжить   работу   по   овладению   методами   научного   исследования (проверка законов фотоэффекта с использованием мультимедийного диска); продолжить развитие функции общения на уроке как условия обеспечения взаимопонимания, побуждения к действию, ощущения эмоционального удовлетворения. Оформление:  презентация   к   уроку,   набор   по   фотоэффекту,   демонстрационный   ком­ пьютерный   планшет   «Пейзаж   настроения»;   в   компьютерном   классе   ­   мультимедийный   диск «Открытая физика», тест по уроку в формате «ХL» и  в печатной форме. Ход урока 2 закрепим их.  Эпиграфом   к уроку нам послужат слова   А.С.Пушкина (читает   эпиграф). Напоминаю   правила поведения   на   уроке (читает правила). Слайд 1   ­ Учащиеся. 1887 г. ­ Генрих Герц открыл явление фотоэффекта.   1890 г.   Александр Григорьевич Столетов   установил количественные закономерности фотоэффекта.   1905 г.   Альберт Эйнштейн обо­ сновал   квантовую природу фотоэффекта   и   все его закономерности. Слайд 2   ­   Слайд 3­4 1. Организационный этап: (5  мин) Учитель.  Добрый   день ребята, сегодня вы присутствуете на необычном уроке физики. Мы знаем, что физика ­ наука о при­ роде. Вспомним 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 понимать. На   каждом   уроке   физики,   при изучении   любого   явления   мы учимся этому языку, помня, что, если   первое   срубленное   дерево явилось началом цивилизации, то последнее   будет   означать   её конец... Путь   познания   природы таков: открытие  исследование   объяснение.   При   изучении нашей темы этим этапам можно сопоставить   три   даты:     1887— 1890­1905   гг.   О   каком   событии идёт   речь?   С   именами,   каких учёных   можно   связать   каждый этап?   Какое   значение   имели   их работы для квантовой физики? Учитель.  Александр Григорьевич Столетов установил основные   законы   фотоэффекта. И   только   преждевременная смерть не позволила ему довести исследования   до   конца   и   что   является установить, носителями   фототока.   Мы гордимся   выдающимися   научны­ ми трудами русского учёного. Сегодня   мы   проведём   не совсем   обычный   урок   ­ «Следствие  ведут знатоки», ­ на котором   в   игровой   форме уточним   знания   по   основным вопросам   изученной   темы «Теория   фотоэффекта»   и 3 Слайд 5 Слайд 6 Слайд 7 Слайд 8  Слайд 9 Слайд 10 2. Решение задач (10 мин) Учитель. Чтобы попасть в команду знатоков, не­ обходимо решить в общем виде задачи   Каждый решает сам,   первые   решившие   верно   получают   звание   «Знаток решения задач». (Оценки за задачи: № 1223, 1224 ­ «3», плюс № 1225 ­ «4», плюс № 1226 ­ «5».  Задача   №   19.14.  Длина   волны   света, соответствующая   красной   границе   фотоэффекта,   для некоторого   металла   275   нм.   Найти   максимальную   ско­ рость электронов, вырываемых из металла светом длиной волны 180 нм. Задача  №  19.15.  Найти   частоту   света,   вырыва­ ющего   из   металла   электроны,   которые   полностью задерживаются   разностью   потенциалов   3   В.   Красная граница фотоэффекта для данного металла 60 • 1013 Гц. (Класс   работает.)   Проверяем   ответы   задач, решенных в тетрадях. (Класс работает.) Итак,   звание   «Знаток   решения   задач»   присваи­ вается (называет пять фамилий) с вручением памятных медалей (вручает медали). 3. Фронтальный опрос (6 мин) Учитель. Что называют фотоэлектрическим эффектом? В   чём   состоит   экспериментальное   исследование,  В   эпиграфе   урока   есть   слова «просвещенья дух» ­ их можно воспринять как теорию, а слово «опыт» ­ как один из экспериментальных методов. Группа   криминалистов   проведёт   эксперимент   и   о результатах   доложит   через   несколько   минут.  (Группа выполняет опыты с набором по фотоэффекту.) А мы, знатоки,   займёмся   теорией.  (Проводит   фронтальный опрос.)   проведённое А.Г.Столетовым?   от нуля и при нулевом напряжении. Почему?   тоэффекте?  фотоэффекта?     природы света после открытия фотоэффекта? Что такое фотон? Что такое красная граница фотоэффекта? Где применяется фотоэффект? К   каким   выводам   пришли   учёные   относительно Сформулируйте законы внешнего фотоэффекта. На   графике   видно,   что   сила   фототока   отлична Какое напряжение называется задерживающим? На   что   расходуется   энергия   фотонов   при   фо­ В   чём   сущность   гипотезы   Эйнштейна   в   теории Молодцы!   Звание   «Знаток   теории   фотоэффекта» присваивается  (называет   три   фамилии)  с   вручением памятных медалей. 4. Эксперимент (5 мин) 4 Учитель.  Сейчас группа следователей проверит законы фотоэффекта  и  о результатах доложит через несколько минут.  (Два   ученика   садятся   за   компьютер.)  А   мы послушаем   учеников рассказывают   о   проведённых   опытах.)  Молодцы!   С заданием справились, вам присваивается звание «Знаток опыта» с вручением памятных медалей. криминалистов.  (Двое   5. фотоэффекта (5 мин) Коллективная   проверка   законов Учитель.  Следователи   готовы   доложить   о   ре­ зультатах следствия? Учащиеся  демонстрируя на экране отчёт). (рассказывают,   Первый   закон.  Общее   число фотоэлектронов, которые вырываются   светом   из   катода   за единицу  времени,   и  сила  фототока насыщения пропорциональны освещённости катода.   Начальные данные:  = 530 нм, Р   =  0,3   мВт,  U=   1,5   В.   Не   меняя интенсивности   излучения,   уве­ личиваем разность потенциалов между электродами, замечаем, что сила тока нарастает. При напряжении  U  =  4,5В она   достигает   максимального   зна­ чения I = 0,3 мА, после чего перестаёт   Ток   достигает увеличиваться.   Увеличиваем   насыщения. ин­ тенсивность,   и   сила   фототока насыщения при заданном напряжении увеличивается. Второй закон.  Максимальная скорость   фотоэлектронов   зависит от частоты света и свойств поверх­ ности   металла   и   не   зависит   от освещенности катода.     левого  = 530 нм,  U= 0В, I= 5 мА ­ часть вырываемых светом электронов достигает электрода. Изменяем полярность батареи ­ сила тока   уменьшается,   и   при  U=0,3В становится   равной   нулю.   Это означает,   что   электрическое   поле тормозит   вырванные   электроны   до полной остановки, а затем возвращает 5   их на катод. Изменяем интенсивность света ­   задерживающее   напряжение   не меняется, следовательно, не меняется кинетическая энергия фотоэлектронов,   следовательно,   не меняется и скорость фотоэлектронов. Изменяем   частоту   света   (уменьшаем длину волны, т.е. увеличиваем частоту падающего   света)  ­  задерживающее напряжение   следует   увеличить, следовательно,   кинетическая   энергия следовательно, увеличивается, максимальная скорость фотоэлектронов   зависит   от   частоты (линейно возрастает) и не зависит от освещённости катода.       фотоэффекта Третий   закон.  Для   каждого вещества   существует   красная   граница ­ наименьшая (или   наибольшая,   длина волны), при которой ещё возможен внешний фотоэффект. При v < v min,, mах)  фотоэффекта   быть   не может. частота     «красная», Длина волны падающего света , = 600 нм. Увеличиваем длину волны и   замечаем,   что   при    =623   нм фототок   есть,   а   при    =  625   нм   он прекращается  и при  больших   длинах волн   уже   не   возникает.   Эта   длина волны  (тах  =  624   нм)   является красной границей фотоэффекта. Учитель.  Следователям  (называет две фамилии) присваивается   звание   «Знаток   законов   фотоэффекта»   с вручением памятных медалей. Закрепление материала (4 мин) 6. Учитель.  В   стихотворении   А.С.Пушкина   читаем: «...гении,   парадоксов   друг».   Знаете   ли   вы,   что   такое парадокс?   Парадокс   ­   это   неожиданное   явление,   не соответствующее   обычным   представлениям.   Сейчас просмотрите   §   88   учебника,   с.  \63,  и   найдите,   в   чём парадокс фотоэффекта. Тестирование (3 мин) 7. Учитель.  А сейчас  проведём  тестирование.  8 че­ ловек работают за компьютерами, остальные ­ за столами. Получившим   оценку   «5»   присваивается   звание   «Великий знаток фотоэффекта». Учитель. Подведем итоги урока. Какое заключение можно сделать по проведенному следствию? 6     увеличения Учащиеся.  Парадокс   состоит   в том,   что   при   увеличении   потока падающего света заданной длины волны не происходит скорости фотоэлектронов,   а   свет   длиной   волны меньше   порогового   значения   вообще   не может   выбить   из   металла   электроны независимо   от   мощности   светового потока. Слайд 11 Учащиеся:  Фотоэффект – это явление вырывания электронов из вещества под действием   света   –   подтверждает   тот факт,   что   электромагнитная   энергия поглощается   отдельными   порциями. Если   частота   света   меньше   «красной границы», фотоэффекта быть не может. Свет обладает дуализмом свойств Учитель. Д/з провести расчеты в задачах, подготовиться к См/р. Всем   спасибо   за   урок,   я   вами   довольна   (оценки).   В завершении урока прошу выполнить еще одно задание. Мы с   компьютером   нарисовали   пейзаж.   Какое   место   больше всего   соответствует   вашему   настроению   сейчас.   я, например, улетаю на шаре – меня уносит вверх радость и удовлетворение   нашей   совместной   работой.   Отметьте карандашом, где находитесь вы. Слайд 12 7 Б) да, увеличится;       В)не изменится. Б) да, увеличится; Г) среди ответов А ­В нет правильных Б) дифракция; Б) при ультрафиолетовом; Г) среди ответов А ­В нет правильных Тест по теме «Теория фотоэффекта»______________________(Ф.И.) 1. При каком облучении электроскоп, заряженный отрицательным зарядом, быстрее разрядится? A) При инфракрасном; B)при рентгеновском. 2. Изменится ли скорость фотоэлектронов, если   уменьшить частоту падающего излучения, не изменяя его  общую мощность? А) Да, уменьшится; 3. Изменится ли максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов при увеличении частоты света? A)Нет, не изменится; B)да, уменьшится. 4. Фотоэффект практически безынерционен: A) всегда; Б)  если  длина  волны падающего  света больше  соответствующей красной границы; B) если частота падающего света больше или равна частоте красной границы. Г) среди ответов А ­В нет правильных 5. Какие  из  перечисленных  явлений  можно  описать  с  помощью фотонной теории света? A)Интерференция; B) внешний фотоэффект.     Г) среди ответов А ­В нет правильных 6. А)   Свойства   вещества   катода   (химическая   природа   металла   и состояние его поверхности); Б) площадь катода;       В) частота света. Г) среди ответов А ­В нет правильных 7. Фотон ­ это элементарная частица: A) обладающая импульсом.     Б) не имеющая массы; B) не   имеющая  массы,   не  заряженная,   обладающая  энергией   и импульсом; Г) среди ответов А ­В нет правильных 8. Свет обладает: А) волновыми свойствами; Б) корпускулярными свойствами;  В)дуализмом (двойственностью) свойств. Г) среди ответов А ­В нет правильных Какие  из   перечисленных  параметров   определяют  положение красной границы фотоэффекта?