实验—启思—引探

张校银 王童烨 谢陈祎奔 翁丹琪

一、 设计思想

演示实验是学生观察物理现象的源泉、理解物理知识的基础。但是如果我们的演示实验，只是将现象简单地罗列展示一番，那么学生的感受最多只是停留在直觉的水平上，难以收到预期效果。

教材上的观察光电效应演示实验只是简单演示了用紫外线光照射带负电的锌板，观察指针变化情况。这样的一个简单的演示实验如果直接给出“这就是光电效应现象”的结论的话，学生没有连贯的感受，只会一头雾水，对所学的知识点难以真的吸收。

为此，我们改进实验过程，重新设计实验方案，合理安排演示顺序，尽可能引导学生主动探索、分析、得出主观结论。

二、 前期分析

本节内容选自人民教育出版社高中物理选修3-5第二章第二节，在此之前，学生已经学习了能量量子化的相关内容，已经对量子化有了一定的了解。通过本节实验及分析，再现光的粒子性诞生的过程，并初步涉及量子物理学理论。本节内容复杂，需要教师帮学生理清知识结构，以使学生从宏观上把握教材内容。

基于学习任务分析，依照物理新课程标准对光电效应这节课的教学要求，本节课的教学重点和教学难点是：

（一）教学重点：1.通过光电效应的实验，知道影响光电效应的因素；

2.理解产生光电效应的原理。

（二）教学难点：1.理解光电效应现象的本质原因；

2.通过探究光电效应实验规律，正确认识光电效应实验规律。

三、 教学目标

知识与技能：

（一）了解并识别光电效应现象；

（二）能表述光电效应的实验规律。

过程与方法：

（一）经历“探究光电效应的规律”过程，体验实验探究的方法；

（二）领略“观察——实验——提出假说——实验验证”的研究方法。

情感态度与价值观：

（一）体验探究自然界规律的艰辛、喜悦与方法；

（二）体会吴加澍老师实验教学思想，能通过实验启发思想开拓思维并积极探讨物理现象。

（三） 学习科学家善于发现问题，提出问题，并通过不懈努力解决问题的精神，学习调整自己方案、设计方案的能力。

四、 教学过程

（一）新課引入

光究竟是什么？这似乎应该不是什么问题了，从光的微粒说到电磁本质，这似乎已经使光的波动理论达到完美了。那么又是什么现象的发现，让科学家们又谈论起来“光的粒子性”呢？下面就让我们来看看这个实验现象和发现过程吧。

（二）新课进行

1.介绍装置

一一介绍实验装置，分别介绍锌板、铜板、验电器、紫外线灯、白炽灯，并在黑板上画出该演示实验的简略图。

2.演示实验

将锌板与验电器用导线连接，先给锌板带上负电，此时观察到验电器指针张开；开启紫外光灯后，验电器指针逐渐闭合。请学生分析并解释所见现象。对于同学们提出的方案进行实验。

3.实验改进

根据学生提出的方案，给锌板带上正电荷，重复上述实验，却未见验电器指针闭合，这表明紫外线的电离作用在该实验中属次要因素，可以不计。

4.实验延伸

（1）改用白炽灯照射带负电的锌板，验电器指针不偏转，即使增加灯光强度，或延长照射时间，结果仍然一样。由此可见，要产生光电效应，入射光需要具备一定的外因。

（2） 用紫外线照射带负电的铜板，验电器指针不偏转。这表明光电效应还与物体本身的内因条件有关

（3）用紫外线照射原来不带电的锌板，按理也会发生光电效应，使锌板带上正电。但实际上却观察不到验电器指针张开的现象。再用一带正电的玻璃棒放在锌板附近，注意两者距离不要过近，以剔除静电感应的影响。带正电的玻璃棒形成的附加电场，用来帮助光电子克服锌板反向电场的阻碍作用，结果又呈现出预期的光电效应现象。

（三）实验规律探究

1.介绍自制教具及物理概念

向同学们介绍教师自己制作的教具，并在黑板上画出光电效应实验原理图，根据以上所讲的内容，请同学讲述该电路图工作原理。介绍光电子、光电流、光的频率、光的强弱等相关的物理概念。

2.演示实验

（1）在光照条件不变的情况下，移动滑动变阻器，改变光电管两端的电压，随着电压的增大，电流传感器显示的电流趋向于一个饱和值。重复实验步骤，最终得到在该光照条件下一个平均值并记录。这个电流称之为饱和电流。

（2）在光颜色不变的条件下，增大光照强度，移动滑动变阻器，随着电压的增大，电流传感器显示的电流趋向于另一个饱和值。比较两个值。

（3）移动滑动变阻器，当光电管两端电压为零时，电流传感器显示的电流并不为零。只有施加反向电压，电流才可能为零。这个使电流为零的反向电压称为遏止电压。在光颜色不变的情况下改变光的强度，以及在光强度不变的情况下改变光的颜色，请同学们观察演示结果，思考后得出自己的结论。

（4）在光强度不变的情况下，减小光的频率，当频率减小到一定程度时，即使不加反向电压，电路中也没有电流。观察不同金属的截止频率是否相同。

（四）实验总结

五、板书设计

2.2 光电效应

一、 光电效应演示装置

二、 基础演示实验：思考讨论验电器指针闭合的原因

三、 实验改进及延

四、 实验规律探究

五、 实验结论：同学们在课后自己归纳总结