Информационные технологии на уроках физики в 11-м классе по теме: "Фотоэффект"

Авторский медиапродукт - презентация “Фотоэффект”-10 слайдов (среда POWER POINT)

План урока:

Демонстрации:

1. Опыты по внешнему фотоэффекту с использованием комплекта приборов “Фотоэффект”.
2. Действие ФЭУ.
3. Действие зеркального фотоэлемента и солнечной батареи.
4. Информационные объекты. Анимация: СD “Открытая физика ^тм 1. 1. Квантовая физика. Фотоэффект. ”
5. Компьютерная презентация “Фотоэффект”: краткие биографии ученых – М. Планк, А. Г. Столетов, А. Эйнштейн, основные схемы, термины, понятия и формулы темы. (Приложение)

Ход урока

I . Актуализация знаний

Беседа с классом по вопросам:

1. Какое излучение называют тепловым?
2. Что означает постоянство температуры или тепловое равновесие в термодинамически изолированной системе?
3. Какое тело называют абсолютно черным? Приведите примеры абсолютно черных тел.
4. Что такое ультрафиолетовая катастрофа? Какое отношение к ней имеет “горб верблюда”?
5. Сформулируйте квантовую гипотезу Макса Планка. .
6. Какую микрочастицу называют фотоном?
7. Назовите основные физические характеристики фотона.

II. Переход к изучению темы урока.

Согласно гипотезе М. Планка, электромагнитная волна состоит из отдельных фотонов и излучение происходит прерывно - квантами, фотонами. Таким образом и поглощение света должно происходить также прерывно - фотоны передают свою энергию атомам и молекулам вещества целиком. Одним из подтверждений правильности квантовой теории было объяснение Альбертом Эйнштейном явления фотоэффекта.

2. Демонстрации, подготовленные учениками к уроку по новой теме:

Два ученика из числа интересующихся физикой заранее готовят и на уроке демонстрируют явление внешнего фотоэлектрического эффекта.

3. Вопросы к классу по демонстрациям:

1. Пластинки из каких металлов использованы в опыте?
2. Что происходило с цинковой пластинкой, заряженной отрицательно, при облучении ее ультрафиолетовым светом?
3. Наблюдалось ли подобное явление при облучении этой же пластинки другим светом через светофильтры (красный, желтый)?
4. Что вы наблюдали, когда пластинку заменили на медную?
5. Наблюдалось ли явление, когда пластинки были заряжены положительно?
6. Сделайте вывод относительно используемых в опыте металлов и света.

4. Изучение нового материала с помощью компьютера.

Откройте на ваших компьютерах программу “Открытая физика” с помощью ярлыка на рабочем столе компьютера. Раздел “Квантовая физика, фотоэффект”. На панели задач выберите текст, включите наушники, прослушайте текст, или прочитайте его сами. Не закрывая диалогового окна, откройте рабочие тетради, запишите тему урока и выпишите из текста основные формулы с пояснениями.

Е = h? - энергия фотона;

h? = А_вых + mv² /2 – уравнение Эйнштейна для фотоэффекта (закон сохранения энергии для фотоэффекта);

mv² /2 = eU₀ – максимальное значение кинетической энергии фотоэлектрона;

V_min = A _вых/ h – минимальная частота света, при которой возможен фотоэффект;

_max = hc/ A_вых – максимальная частота света, при которой возможен фотоэффект.

Обратите внимание вновь на экран с текстом. Основные термины, встретившиеся вам в тексте, выделены курсивом.

Беседа с уточнением терминов и понятий.

Как вы поняли, что такое:

• Фотоэффект
• Работа выхода
• Постоянная Планка h = 6,63•10 ^-34 Дж •с
• Фототок (анодный ток)
• Задерживающее напряжение
• Красная граница фотоэффекта?

Примечание: Для уточнения терминологии по данной теме можно обратиться к учебнику В. А. Касьянов Физика 11. § 74 или там же стр. 345 Основные положения.

5. Самостоятельная работа с компьютером.

Откройте модель фотоэффекта. Внимательно рассмотрите, что можно наблюдать на экране монитора в авторежиме.

На экране дисплея высвечивается модель с заданными параметрами:

Длина волны = 540 нм, мощность излучения P = 0,5 мВт , задерживающее напряжениеU₀= 1,5 В. Сделаны расчеты значений энергии фотона зеленого света hv = 2,3 эВ и фототока I = 0,402 мА.

Примечание: Используя возможности модели, обучающиеся могут изменять параметры, наблюдая, что происходит. Для того, чтобы сделать определенные выводы не стоит одновременно изменять все параметры. Чтобы провести сравнительный анализ происходящих изменений, необходимо зафиксировать первоначальные параметры, вернувшись к первоначальным данным модели. Если обучающиеся испытывают затруднения, можно дать алгоритм исследования.

Алгоритм исследования:

1. Пронаблюдайте, что произойдет, если:

• Изменять длину волны света , уменьшая или увеличивая ее при неизменных параметрах P и U₀? Как при этом меняются другие параметры?
• Изменять мощность излучения света P при =const. Что происходит с hv и I при этом?

2. Вернитесь к первоначальным данным.

• Пронаблюдайте при каком значении U₀ анодный ток I =0?
• Что нужно сделать, чтобы ток возобновился? (Увеличить мощность излучения, или уменьшить длину волны света. )
• При U₀ = 0 В и P = 0,5 мВт определите значение ?, при котором I = 0?

3. Сделайте вывод:

Когда явление фотоэффекта не наблюдается, при каких условиях это происходит? Изменение какого параметра ведет к изменению энергии фотона и увеличению скорости фотоэлектронов?

Откройте еще раз окно с теоретическим содержанием и прочитайте закономерности фотоэффекта. Скажите, удалось ли вам выявить эти закономерности с помощью предложенной модели.

III. Закрепление и обобщение знаний.

Откройте текст задачи, кликнув на панели задач знак вопроса.

Используя выписанные вами формулы решите задачу.

Задача. Определите “красную границу” фотоэффекта _max для металла, работа выхода которого A_вых = 1,99 эВ?

Задача решается с использованием формулы для максимальной длины волны:

_max = hc/ A_вых. Ответ записывается в специальное окно. Проверьте правильность вашего решения, нажав кнопку “Проверка”.

Домашнее задание:

§ 74 по учебнику Физика 11, решить задачи к § 74, ответить на вопросы.

IV. Подведение итогов урока, рефлексия.

Сегодня на уроке мы изучали новую тему, используя возможности компьютера.

Ваше мнение об уроке: …

Сегодня я узнал…поняла…удивилась…

Эта тема для понимания…

Литература:

1. В. А. Буров, Б. С. Зворыкин “Демонстрационный эксперимент по физике в старших классах средней школы”. т. 2 , М. Просвещение, 1978, стр. 403.
2. В. А. Касьянов “Физика 11” “Дрофа”, 2002