ОТКРЫТЫЙ УРОК ФИЗИКИ В 11 КЛАССЕ ХАНТЫ-МАНСИЙСКИЙ АВТОНОМНЫЙ

ХАНТЫ-МАНСИЙСКИЙ АВТОНОМНЫЙ
ОКРУГ СУРГУТСКИЙ РАЙОН
МОУ «Барсовская СОШ №1»
ОТКРЫТЫЙ УРОК
ФИЗИКИ В 11 КЛАССЕ
Тема урока:
«Явление фотоэффекта, теория фотоэффекта.
Практическое применение фотоэффекта.»
Учитель физики:
Скороход Степан Григорьевич
Барсово
Урок физики в 11 классе.
Тема урока:
Явление фотоэффекта, теория фотоэффекта. Практическое
применение фотоэффекта.
Цели урока:
А) Образовательная. Изучить явление фотоэффекта, сформулировать законы
фотоэффекта.
Рассмотреть
теоретическое
и
практическое
значение
фотоэффекта.
Б) Воспитательная. Формировать в учащихся научное мировоззрение о
двойственной природе света, подчеркнуть вклад русской науки в развитие
теории света.
В) Развивающая. Развивать в учащихся познавательный интерес на примере
изучения явления фотоэффекта и сложной истории развития научных
представлений о двойственной природе света.
I. Основные этапы урока.
1. Организационный этап урока.
- фиксация отсутствующих, проверка готовности учащихся к уроку;
- организация внимания и внутренней готовности.
2. Проверка домашнего задания, постановка целей урока.
3.
Подготовка
учащихся
к
восприятию
нового
учебного
материала,
актуализация опорных знаний.
4.
Изучение
нового
материала,
объяснение,
демонстрация
опыта,
видеофрагмента.
5. Закрепление изученного материала на данном уроке, его связь с ранее
пройденным.
6. Проверка уровня понимания и усвоения нового материала.
7. Обобщение, выводы по итогам изучаемого на уроке.
8. Подведение итогов и результатов урока.
2
9. Домашнее задание.
II. Демонстрации.
1. Демонстрация явления фотоэффекта.
2. Демонстрация работы фотосторожа.
3. Видеофрагмент «Фотоэффект».
4. Плакат «Исследование фотоэффекта», график «Зависимость тока насыщения
от напряжения и освещенности».
ХОД УРОКА.
1. Формулировка темы урока. 
2. Постановка цели урока.
3. Актуализация опорных знаний.
 Какие явления и опыты являются доказательством волновой природы
света? Кто из ученых развивал волновую теорию света?
 От каких факторов зависит цвет световой волны? Какова связь между
частотой и длиной световой волны?
 Почему корпускулярная теория света, предложенная Ньютоном, не
получила развития?
 В чем заключалась революционность идей М.Планка о механизме
излучения электромагнитных волн (в 1900 г. М.Планк первым высказал мысль,
что
излучение
электромагнитных
волн
происходит
только
порциями
(квантами), энергия которых равна Е=h  где h =6,62·10-34 Дж·С – постоянная
Планка, которую он установил экспериментальным путем.
4. Изучение нового материала.
 Изучение
нового
материала
начинается
с
демонстрации
модели
фотосторожа, схема которого срабатывает на световой луч и выключается при
отсутствии света.
3
Постановка проблемы: как можно с помощью света включить или
выключить электрическую цепь? (Действие такой схемы основано на явлении
фотоэффекта, которое нам предстоит изучить).
 Демонстрирую опыт по фотоэффекту, из опыта видно:
а) световой луч разряжает отрицательно заряженную пластину, но не разряжает
– если она заряжена положительным зарядом;
б) без ультрафиолетовой составляющей фотоэффект не наблюдается.
Постановка
проблемы:
интенсивный
поток
света
без
ультрафиолетовой составляющей не вызывает фотоэффекта, а слабый по
интенсивности ультрафиолетовый свет его вызывает.
Работа с учебником: стр. 314 (Физика – 11, В.А. Касьянов).
 Учащиеся записывают самостоятельно, что называется фотоэффектом,
знакомятся с историческими сведениями открытия явления фотоэффекта.
 Знакомятся со схемой для исследования фотоэффекта (рис. 244 (а)) и
графиком зависимости фототока насыщения от напряжения и интенсивности
светового потока (рис. 244 (б)).
Фотоэффект – явление вырывания электронов из твердых и жидких
веществ под действием света.
 Историческая справка: фотоэффект в 1887 году был открыт Генрихом
Герцем, экспериментальное исследование впервые произвел русский ученый
А.Г. Столетов и в 1989 году сформулировал законы внешнего фотоэффекта, но
не дал им теоретического обоснования. Это сделал А.Эйнштейн в 1905 году, за
что получил Нобелевскую премию.
 Суть опытов А.Г. Столетова.
В вакуумной трубке помещен катод
 из исследуемого металла и анод, подключенные к источнику
 напряжения. Без освещения катода тока в цепи нет, так как отсутствуют
 носители электрического заряда. При освещении появляются фотоэлектроны и в
цепи возникает фототок,который зависит от напряжения между катодом и анодом, а
также от интенсивности света. С увеличением разности потенциалов между
4
анодом и катодом сила фототока увеличивается и при некотором напряжении
достигает тока насыщения, это значит, что все фотоэлектроны достигают анода.
Фототок возникает даже в отсутствии напряжения между катодом и
анодом, если изменить полярность источника напряжения, то при некотором
задерживающем напряжении (Uз) фототок станет равным нулю.
В этом случае электрическое поле тормозит фотоэлектроны их на катод.
Комментирую график N
JH2 > JH1 ,
ф-
- интенсивность светового потока Na2
>Nф1
,
т.е. чем больше интенсивность света, тем больше ток
насыщения.
Опытным путем были установлены следующие
законы фотоэффекта:
Работа с учебником: стр. 315 (Физика – 11, В.А. Касьянов).
Учащиеся самостоятельно конспектируют законы фотоэффекта:
фототок
насыщения
прямо
пропорционален
падающего на катод;
5
интенсивности
света,
1) максимальная
кинетическая
энергия
фотоэлектронов
прямо
пропорциональна частоте света и не зависит от его интенсивности;
для каждого вещества существует минимальная частота света,
называемая красной границей фотоэффекта, ниже которой фотоэффект
не возможен.
Сообщение: Ученик очень коротко рассказывает о научной деятельности
А.Г. Столетова, получившего мировую известность благодаря исследованию
явления фотоэффекта.
Демонстрация видеофрагмента № 1 «Явление фотоэффекта».
Полученные экспериментальным путем законы фотоэффекта ученые не
смогли объяснить с помощью волновой теории света.
Только в 1905 году явление фотоэффекта и его законы были объяснены
на основе предложенной А.Эйнштейном квантовой теории света.
Согласно теории Эйнштейна:
- свет, поток световых квантов-фотонов с энергией
(идею
квантов впервые высказал М.Планк в 1900 г.);
- интенсивность света пропорциональна числу фотонов Nф, энергия
каждого из них
h  , каждый фотон поглощается только одним электроном,
поэтому число вырванных светом фотоэлектронов равно числу квантов в
световом потоке, вот почему ток насыщения
JH
пропорционален
интенсивности светового потока Nф.
Второй и третий законы фотоэффекта Эйнштейн объяснил исходя из
закона сохранения энергии, предложив знаменитое уравнение Эйнштейна для
фотоэффекта hу =
А
вых
Энергия фотона h 
+
mv 2
2
2
идет на совершение работы выхода Авых и на
сообщение вылетевшему фотоэлектрону кинетической энергии
6
Работа с учебником: стр. 316.
Учащиеся
самостоятельно
формулируют
и
конспектируют,
что
называется работой выхода, а также анализируют таблицу №11 на стр. 316.
Работа выхода – минимальная работа, которую нужно совершить для
удаления электрона из металла.
Авых – разная для разных веществ, соответственно красная граница
фотоэффекта разная для разных веществ.

min
=
Ав ых
h
- для определения красной границы фотоэффекта
Разъясняю физический смысл
 min

min
и способ определения max
- предельная частота, которая определяет красную границу фотоэффекта,
ниже которой фотоэффект невозможен, для всех более высоких
частот
фотоэффект наблюдается.
Через
длину
волны
следующим образом ьфч =
для всех 
красная
C
 min
< max
=
граница
Ch
Ав ых
фотоэффекта
ьфч =
определяется
Сh
Ав ых
наблюдается фотоэффект.
Демонстрация видеофрагмента №2 «Объяснение фотоэффекта с точки
зрения теории А.Эйнштейна».
Практическое применение фотоэффекта:
 вакуумные фотоэлементы используются в турникетах метро;
 в системах защитной и аварийной сигнализации;
 для автоматического включения и отключения уличного освещения;
 для считывания светового сигнала с озвученной кинопленки.
5. Закрепление изученного материала.
- Запишите уравнение А.Эйнштейна для фотоэффекта, прокомментируйте
распределение энергии кванта, обратите внимание на универсальность
закона сохранения энергии.
7
- Определите красную границу фотоэффекта для цезия и цинка, сделайте
выводы о невозможности фотоэффекта для цинка при дневном свете.
ACs = 1,8 э.в. = 2,9 · 10-19 Дж
AZn = 4,2 э.в. = 6,7 · 10-19 Дж
max =
hC
Acs
max
=
= 6,86 * 10 7 м
- световая волна зелёного цвета
hC
=3 *
Azn
- ультрафиолетовая электромагнитная волна
10 7 м
6. Проверка уровня восприятия и усвоения нового материала.
 Что называют фотоэффектом? Почему он наблюдается только для
отрицательно заряженных тел?
 Что называют работой выхода, от чего зависит ее значение?
 При дневном свете для цезия фотоэффект наблюдается, а для цинка нет, как
это объяснить?
 Назовите три, самых важных на ваш взгляд, области практического
применения фотоэффекта.
 В чем состоит революционность теории фотоэффекта, предложенной
А.Эйнштейном?
7. Обобщение и выводы по изученному на уроке материалу.
 Открытие фотоэффекта и объяснение его с точки зрения квантовых свойств
света – произвело революцию в физике и привело к возникновению
квантовой физики, которая смогла объяснить многие, не объяснимые с точки
зрения классической физики, явления.
 Фотоэффект нашел широкое практическое применение в схемах автоматики,
телемеханики, дал возможность озвучить кино.
8
 В результате изучения и объяснения фотоэффекта возникло и утвердилось
представление о корпускулярно-волновом дуализме, лежащее в основе
современной физики, то есть свет имеет двойственную природу, он имеет
как корпускулярные, так и волновые свойства.
8. Подведение итогов и результатов урока.
- Оценка учебной деятельности учащихся, общий итог урока.
9. Задание на дом:
- § 74 (Физика – 11, В.А. Касьянов)
-
§ 88, 89 (Физика – 11, Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев)
-
№ 1102, № 1104 (Задачник – 9, 11 кл., Н.П. Римкевич).
9