Открытый урок по теме "Фотоэффект"

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

открытого урока

Дисциплина: Физика

Раздел 4

« СТРОЕНИЕ АТОМА И КВАНТОВАЯ ФИЗИКА»

Тема: «Теория фотоэффекта»

для специальности: «Слесарь по обслуживанию и ремонту подвижного состава»

уровень профильный

курс 2

Карасук, 2014 г

Содержание

1.Методический лист

2.Формирование требований ФГОС при изучении темы

3.Выписка из тематического плана дисциплины «Физика»

4.Актуальность изучения темы

5.Примерная хронокарта занятия

6.План – конспект урока

Методический лист

Тема «Теория фотоэффекта»

Тип урока- изучение нового материала.

Методы обучения: объяснительно-иллюстративный, репродуктивный.

Цель: изучить корпускулярные свойства света на примере фотоэффекта

Задачи:

Образовательные: выяснить причины фотоэффекта, сформулировать определение фотоэффекта, изучить законы фотоэффекта

Развивающие: развитие логического мышления и умения анализировать результаты экспериментов.

Воспитательные: убедить студентов в познаваемости мира и объективности наших знаний о нем.

Формирование требований ФГОС при изучении темы

«Теория фотоэффекта»

В результате изучения темы студент должен знать:

смысл понятий: атом, квант, фотон; смысл законов фотоэффекта.

В результате изучения темы студент должен уметь:

-описывать и объяснять результаты наблюдений и экспериментов;

-применять полученные знания для решения физических задач;

Изучение темы способствует формированию у студентов следующих общих компетенций:

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения задач, оценивать их выполнение и качество.

ОК 6. Работать в коллективе и команде.

Выписка из тематического плана

дисциплины «Физика»

по специальности «Слесарь по обслуживанию и ремонту подвижного состава»

Актуальность изучения темы

Тема «Теория фотоэффекта» рассматривается в разделе «Строение атома и квантовая физика»

Значимость темы:

Познавательная- история открытия фотоэффекта

Практическая -расчет красной границы фотоэффекта, проверка законов фотоэффекта, расчет скорости фотоэлектронов, применение фотоэффекта.

Воспитательная- развитие у студентов 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.

Фотоэффект- физическое явление применяемое в фотоэлементах которые используют в различных схемах автоматики для управления электрическими цепями, в частности на железной дороге.

Хронокарта урока по теме «Теория фотоэффекта»

План конспект урока

1.Организационный момент

2.Повторение домашнего задания

3.Новый материал

4.Закрепление

5.Домашнее задание

6.Рефлексия

1.Организационный момент:

Здравствуйте ребята! Сегодня наше занятие посвящено одному из интересных свойств света. Какому мы скоро узнаем.

2. А пока давайте вспомним:

1.Н а интерактивной доске записаны физические величины и ответы к ним ваша задача: расставить соответствие к ним.

какие физические величины обозначаются данными буквами и в каких единицах они измеряются - Е, ν, λ, υ, m, A, c, Ек?

2.Записать формулы кинетической энергии, скорости волны,  чему равна скорость света в вакууме,

3.Какие виды электромагнитного излучения  мы уже знаем? (инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое, рентгеновские),

4.Каков механизм  излучения инфракрасного, видимого и ультрафиолетового излучения?

3.Новый материал:

Преподаватель:

Остановимся на инфракрасном излучении: нагретое тело, непрерывно теряя энергию вследствие излучения электромагнитных волн, должно охладиться до абсолютного нуля.

Однако повседневный опыт показывает, что ничего подобного не происходит.

В поисках выхода из этого противоречия  немецкий физик Макс Планк  предположил, что атомы испускают электромагнитную энергию порциями- квантами.

Давайте запишем тему урока: «Теория фотоэффекта», сегодня мы узнаем,

что «Знание – самое превосходное из владений.

Все стремятся к нему, само оно не приходит».

Абу Райхан Бируни.

Это явление в разное время изучали ученые: Г. Герц, А.Г. Столетов, Э. Эйнштейн. На доске вы видите портреты этих ученых, у вас на столах лежат листки с их портретами, вы должны будете в ходе урока записать роль каждого из них в изучении этого явления, кто какой этап осваивал?

Ответ:

Фотоэффект – явление вырывания электронов из вещества под действием света.

Фотоэффект   бывает внешним и внутренним.

Видеодемонстрация  фотоэффекта( 3 мин). К электрометру присоединяется цинковая пластина. Если пластину зарядить положительно, то освещение пластины источником ультрафиолетовых  лучей не повлияет на быстроту разрядки пластины. Но, если пластину зарядить отрицательно, то разрядка идёт очень быстро. Опыт повторить но на пути УЛ поставить стекло, то пластина сохранит заряд.

Изучение данного явления будем осуществлять по группам (раздается теоретический материал)

1 группа

Опыты  Столетова.

Виртуальная демонстрация опытов Столетова (ЕЦП)

Изучением явления фотоэффекта вплотную занимался А.Г. Столетов. Опыты Столетова.

В стеклянный баллон, из которого откачан воздух, помещены два электрода. Внутрь баллона на один из электродов через кварцевое окошко, поступает свет. На электроды подаётся напряжение, которое можно изменять и измерять. Сначала электрод, на который падает свет, подключают к отрицательному полюсу батареи. Под действием света этот электрод испускает электроны, которые при движении в электрическом поле образуют электрический ток. При малых напряжениях не все электроны достигают другого электрода. При увеличении напряжения (без изменения интенсивности света) сила тока нарастает. Но при некотором значении она перестаёт увеличиваться. Это значение силы тока называется током насыщения. Он определяется числом электронов, испущенных за 1 с освещаемым электродом. Увеличивая интенсивность света, увеличивается ток насыщения.

2 группа

Законы фотоэффекта (ЕЦП)

I закон фотоэффекта.  Количество электронов, вырываемых светом с   поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Кинетическая энергия электронов зависит только от частоты света.

II закон фотоэффекта. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

III закон фотоэффекта. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта – наименьшая частота (или наибольшая, «красная», длина волны) при которой еще возможен фотоэффект.

  3 группа

Делает вывод

• Фотоэффект-вырывание электронов под действием света из вещества;

• Число вырываемых электронов прямо пропорционально интенсивности света;

• Максимальная кинетическая энергия электронов прямо пропорциональна частоте света и не зависит от интенсивности света.

• Частота света при которой возможен фотоэффект называется красной границей фотоэффекта.-_это либоƛмах, либо νмин.

• Гипотеза Планка была подтверждена Энштейном: энергия излучается и поглощается порциями.

4 группа

Применение фотоэффекта на железной дороге. (Приложение 1)

4.Закрепление

Поставьте соответствие:

5.Рефлексия

Составить синквей (Приложение 2)

6.Домашнее задание

п.54 стр 217

«3»-ответить письменно на вопросы после пункта:2,4.

«4»-Составить кроссворд ; «5»-Решить задачу стр 222 №54.1

Приложение 1

1 группа

Для того чтобы получить о фотоэффекте более полное представление, нужно выяснить, от чего зависит число вырванных светом с поверхности вещества электронов (фотоэлектронов) и чем определяется их скорость или кинетическая энергия. С этой целью были проведены экспериментальные исследования, которые состояли в следующем. В стеклянный баллон, из которого выкачан воздух (для того, чтобы столкновения электронов с молекулами газа не вносили осложнения в наблюдаемые явления, а также для того, чтобы предохранить пластинки от окисления), помещаются два электрода (рис. 1).

Рис. 1

Внутрь баллона на один из электродов поступает свет через кварцевое «окошко», прозрачное не только для видимого света, но и для ультрафиолетового излучения. На электроды подается напряжение, которое можно менять с помощью потенциометра R и измерять вольтметром V. К освещаемому электроду (катод К) присоединяют отрицательный полюс батареи. Под действием света этот электрод испускает электроны, которые при движении в электрическом поле образуют электрический ток. При малых напряжениях не все вырванные светом электроны достигают другого электрода (анод А). Если, не меняя интенсивности излучения, увеличивать разность потенциалов между электродами, то сила тока так же увеличивается. При некотором напряжении она достигает максимального значения, после чего перестает изменяться (рис. 2).

2 группа

Законы фотоэффекта

I закон фотоэффекта. Количество электронов, вырываемых светом с поверхности металла за 1 с, прямо пропорционально поглощаемой за это время энергии световой волны.

Кинетическая энергия электронов зависит только от частоты света.

II закон фотоэффекта. Максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

III закон фотоэффекта. Для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта – наименьшая частота (или наибольшая, «красная», длина волны) при которой еще возможен фотоэффект

3 группа

Делает вывод

• Фотоэффект-вырывание электронов под действием света из вещества;

• Число вырываемых электронов прямо пропорционально интенсивности света;

• Максимальная кинетическая энергия электронов прямо пропорциональна частоте света и не зависит от интенсивности света.

• Частота света, при которой возможен фотоэффект называется красной границей фотоэффекта.

Гипотеза Планка была подтверждена Энштейном: энергия излучается и поглощается порциями

4 группа

Применение фотоэффекта на железной дороге: оптические датчики- фоторезисторы, фотодиоды, фототранзисторы.

Действие фототранзисторов основано на явлении внутреннего фотоэффекта, состоящего в том, что в результате поглощения света в полупроводнике фоторезистора появляются свободные электроны. Под действием приложенного напряжения первичные электроны сталкиваются с атомами кристаллической решетки вызывая вторичный поток электронов. Таким образом проводимость при освещении фоторезистора резко увеличивается.

Оптические датчики используют на метрополитене для контроля скорости движения поездов в районе остановочных платформ, в устройствах пассажирской автоматики (турникетах). На сортировочных горках оптические датчики контролируют свободность стрелочных участков при проследовании длиннобазных вагонов.

В системах, предназначенных для автоматического обнаружения перегретых букс подвижного состава, применяютдатчики реагирующие на инфракрасное излучение от корпусов греющихся букс.

Приложение 2

Что такое синквей

Синквей состоит из 5 строк:

1.Существительное

2.Два прилагательных

3.Три глагола

4.Предложение о явлении

5.Синоним

Примеры синквея

1.Фотоэффект

2.Внутренний и внешний

3.Вырывает,двигает,освещает

4.Фотоэффект подтверждает: свет-частица

5.Физическое явление