2019_2020学年高中物理第5章波与粒子本章优化总结教学案鲁科版选修3_5
新编鲁科版高中物理选修3-5全册教案
新编鲁科版⾼中物理选修3-5全册教案鲁科版⾼中物理选修3-5 全册教案第⼀章动量守恒研究新课标要求（1）探究物体弹性碰撞的⼀些特点，知道弹性碰撞和⾮弹性碰撞；（2）通过实验，理解动量和动量守恒定律，能⽤动量守恒定律定量分析⼀维碰撞问题，知道动量守恒定律的普遍意义；例1：⽕箭的发射利⽤了反冲现象。
例2：收集资料，了解中⼦是怎样发现的。
讨论动量守恒定律在其中的作⽤。
（3）通过物理学中的守恒定律，体会⾃然界的和谐与统⼀。
第⼀节动量定理三维教学⽬标1、知识与技能：知道动量定理的适⽤条件和适⽤范围；2、过程与⽅法：在理解动量定理的确切含义的基础上正确区分动量改变量与冲量；3、情感、态度与价值观：培养逻辑思维能⼒，会应⽤动量定理分析计算有关问题。
教学重点：动量、冲量的概念和动量定理。
教学难点：动量的变化。
教学⽅法：教师启发、引导，学⽣讨论、交流。
教学⽤具：投影⽚，多媒体辅助教学设备。
1、动量及其变化（1）动量的定义：物体的质量与速度的乘积，称为(物体的)动量。
记为p=mv 单位：kg·m/s读作“千克⽶每秒”。
理解要点：①状态量：动量包含了“参与运动的物质”与“运动速度”两⽅⾯的信息，反映了由这两⽅⾯共同决定的物体的运动状态，具有瞬时性。
⼤家知道，速度也是个状态量，但它是个运动学概念，只反映运动的快慢和⽅向，⽽运动，归根结底是物质的运动，没有了物质便没有运动.显然地，动量包含了“参与运动的物质”和“运动速度”两⽅⾯的信息，更能从本质上揭⽰物体的运动状态，是⼀个动⼒学概念。
②⽮量性：动量的⽅向与速度⽅向⼀致。
综上所述：我们⽤动量来描述运动物体所能产⽣的机械效果强弱以及这个效果发⽣的⽅向，动量的⼤⼩等于质量和速度的乘积，动量的⽅向与速度⽅向⼀致。
（2）动量的变化量：1、定义：若运动物体在某⼀过程的始、末动量分别为p和p′，则称：△p= p′－p为物体在该过程中的动量变化。
2、指出：动量变化△p是⽮量。
高中物理 第5章 波与粒子 第1讲 光电效应学案 鲁科版选修
高中物理第5章波与粒子第1讲光电效应学案鲁科版选修[目标定位]1、了解光电效应和光电效应的实验规律及应用、2、知道爱因斯坦光电效应方程及其意义，并会用来解决简单的问题、一、光电效应的产生1、光电效应现象在光的照射下电子从物体表面逸出的现象称为光电效应，从金属表面逸出的电子叫做光电子、2、光电效应实验规律(1)每一种金属对应一种光的最小频率，又称极限频率，只有当光的频率大于或等于这个最小频率时，才会产生光电效应、(2)产生光电效应时，单位时间内逸出金属表面的电子数与光的强度有关；光的强度越大，单位时间内逸出的电子数越多、(3)从光照射到金属表面至产生光电效应的时间间隔很短，通常可在10－9 s内发生光电效应、想一想紫外线灯照射锌板，为什么与锌板相连的验电器指针张开一个角度？答案紫外线灯照射锌板，发生光电效应现象，锌板上的电子飞出锌板，使锌板带正电，与锌板相连的验电器也会因而带正电，使得验电器指针张开一个角度、二、光电效应的理论解释1、光子说：光由个数有限、分立于空间各点的光子组成，频率为ν的光子能量为hν、2、爱因斯坦光电效应方程(1)表达式：hν＝W＋mv2、(2)各量的意义：hν表示一个光子的能量，W表示金属的逸出功，mv2表示光电子的最大初动能、三、光电效应的应用1、光电开关：控制电路的接通或断开、2、光电成像：原理是利用光电效应将光信号转化成电信号，然后再将电信号转化成光信号、例如：红外线成像、3、光电池：硅半导体太阳电池、想一想电子的最大初动能与入射光的频率成正比吗？答案根据爱因斯坦光电效应方程hν＝W＋mv2，mv2与入射光的频率成一次函数关系，并不是正比函数关系、一、光电效应现象1、光电效应的实质：光现象电现象、2、光电效应中的光包括不可见光和可见光、3、光电子：光电效应中发射出来的电子，其本质是电子、例1 一验电器与锌板相连(如图1所示)，用一紫外线灯照射锌板，关灯后，验电器指针保持一定偏角、图1(1)现用一带负电的金属小球与锌板接触，则验电器指针偏角将________(选填“增大”、“减小”或“不变”)、(2)使验电器指针回到零，再用相同强度的钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转、那么，若改用强度更大的红外线灯照射锌板，可观察到验电器指针________(选填“有”或“无”)偏转、答案(1)减小(2)无解析当用紫外线灯照射锌板时，锌板发生光电效应，锌板放出光电子而带上正电，此时与锌板连在一起的验电器也带上了正电，故指针发生了偏转、当带负电的小球与锌板接触后，中和了一部分正电荷，从而使验电器的指针偏角减小、使验电器指针回到零，用钠灯发出的黄光照射锌板，验电器指针无偏转，说明钠灯发出的黄光的频率小于锌的极限频率，而红外光比黄光的频率还要低，更不可能使锌板发生光电效应、能否发生光电效应与入射光的强弱无关、二、光电效应的实验规律1、光电效应的三个规律(1)任何一种金属都有一个极限频率νc，入射光的频率必须大于或等于νc，才能产生光电效应，与入射光的强度及照射时间无关、(2)当产生光电效应时，单位时间内从金属表面逸出的电子数与入射光的强度有关、(3)光电效应几乎是瞬时的，发生的时间一般不超过10－9 s、2、掌握三个概念的含义(1)入射光频率决定着能否发生光电效应和光电子的最大初动能、(2)入射光的强度决定着单位时间内发射的光电子数、(3)饱和光电流决定于单位时间内发射的光电子数、3、逸出功使电子脱离某种金属表面所做功的最小值，用W表示，不同金属的逸出功不同、4、光电效应与光的电磁理论的矛盾按光的电磁理论，应有：(1)光越强，光电子的初动能越大，遏止电压与光的强弱有关、(2)不存在极限频率，任何频率的光都能产生光电效应、(3)在光很弱时，放出电子的时间应远大于10－9 s、例2 利用光电管研究光电效应实验，如图2所示，用频率为ν的可见光照射阴极K，电流表中有电流通过，则()图2A、用紫外线照射，电流表不一定有电流通过B、用红光照射，电流表一定无电流通过C、用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头移到M端时，电流表中一定无电流通过D、用频率为ν的可见光照射K，当滑动变阻器的滑动触头向N端滑动时，电流表示数可能不变答案D解析因紫外线的频率比可见光的频率高，所以用紫外线照射时，电流表中一定有电流通过，选项A错误；因不知阴极K的极限频率，所以用红光照射时，不一定发生光电效应，所以选项B错误；即使UAK＝0，电流表中也有电流，所以选项C错误；当滑动触头向N端滑动时，UAK 增大，阳极A吸收光电子的能力增强，光电流会增大，当所有光电子都到达阳极A时，电流达到最大，即饱和电流、若在滑动前，电流已经达到饱和电流，那么即使增大UAK，光电流也不会增大，所以选项D正确、针对训练1 入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么( )A、从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间间隔将明显增加B、逸出的光电子的最大初动能将减小C、单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少D、有可能不发生光电效应答案C解析发生光电效应几乎是瞬时的，选项A错误；入射光的强度减弱，说明单位时间内的入射光子数目减少，频率不变，说明光子能量不变，逸出的光电子的最大初动能也就不变，选项B错误；入射光子的数目减少，逸出的光电子数目也就减少，故选项C正确；入射光照射到某金属上发生光电效应，说明入射光频率不低于这种金属的极限频率，入射光的强度减弱而频率不变，同样能发生光电效应，故选项D错误、三、光电效应方程的理解与应用1、光电效应方程实质上是能量守恒方程能量为E＝hν的光子被电子吸收，电子把这些能量的一部分用来克服金属表面对它的吸引做功，另一部分就是电子离开金属表面时的动能、如果克服吸引力做功最少为W0，则电子离开金属表面时动能最大为Ek，根据能量守恒定律可知：Ek＝hν－W0、2、光电效应方程包含了产生光电效应的条件若发生光电效应，则光电子的最大初动能必须大于零，即Ek＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>＝νc，而νc＝恰好是光电效应的极限频率、3、Ek－ν曲线如图3所示是光电子最大初动能Ek随入射光频率ν的变化曲线、这里，横轴上的截距是极限频率；纵轴上的截距是逸出功的负值；斜率为普朗克常量、图3例3 如图4所示，当开关K断开时，用光子能量为2、5 eV的一束光照射阴极P，发现电流表读数不为零、合上电键，调节滑动变阻器，发现当电压表读数小于0、60 V时，电流表读数仍不为零、当电压表读数大于或等于0、60 V时，电流表读数为零、由此可知阴极材料的逸出功为()图4A、1、9 eVB、0、6 eVC、2、5 eVD、3、1 eV答案A解析由题意知光电子的最大初动能为Ek＝eUc＝0、60 eV，所以根据光电效应方程Ek＝hν－W0可得W0＝hν－Ek＝(2、5－0、6)eV＝1、9 eV、针对训练2 如图5所示是某金属在光的照射下，光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的关系图象，由图象可知( )图5A、该金属的逸出功等于EB、该金属的逸出功等于hν0C、入射光的频率为ν0时，产生的光电子的最大初动能为ED、入射光的频率为2ν0时，产生的光电子的最大初动能为2E答案AB解析题中图象反映了光电子的最大初动能Ek与入射光频率ν的关系，根据爱因斯坦光电效应方程Ek＝hν－W0，知当入射光的频率恰为该金属的极限频率ν0时，光电子的最大初动能Ek＝0，此时有hν0＝W0，即该金属的逸出功等于hν0，选项B正确；根据图线的物理意义，有W0＝E，故选项A正确，而选项C、D错误、光电效应现象1、当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，这时()A、锌板带负电B、有正离子从锌板逸出C、有电子从锌板逸出D、锌板会吸附空气中的正离子答案C解析当用一束紫外线照射锌板时，产生了光电效应，有电子从锌板逸出，锌板带正电，选项C正确，A、B、D错误、光电效应规律2、用某种单色光照射某种金属表面，发生光电效应、现将该单色光的光强减弱，则下列说法中正确的是()①光电子的最大初动能不变②光电子的最大初动能减小③单位时间内产生的光电子数减少④可能不发生光电效应A、①③B、②③C、①②D、③④答案A解析由光电效应规律知，光电子的最大初动能由入射光的频率和金属的逸出功共同决定，与入射光的强度无关，故①对；单位时间内产生的光电子数与入射光的强度成正比，光强减弱，则单位时间内产生的光电子数减少，即③也正确、3、某单色光照射某金属时不能产生光电效应，则下述措施中可能使该金属产生光电效应的是()A、延长光照时间B、增大光的强度C、换用波长较短的光照射D、换用频率较低的光照射答案C解析光照射金属时能否产生光电效应，取决于入射光的频率是否大于金属的极限频率，与入射光的强度和照射时间无关，故选项A、B、D均错误；又因ν＝，所以选项C正确、光电效应方程的理解与应用4、在光电效应实验中，用频率为ν的光照射光电管阴极，发生了光电效应，下列说法正确的是()A、增大入射光的强度，光电流增大B、减小入射光的强度，光电效应现象消失C、改用频率小于ν的光照射，一定不发生光电效应D、改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大答案AD解析增大入射光的强度，单位时间内发射的光电子数增加，则光电流增大，选项A正确；光电效应能否发生与入射光频率有关，与入射光强度无关，选项B错误；改用频率较小的光照射时，如果光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应，否则，不能发生光电效应，选项C错误；光电子的最大初动能Ek＝hν－W0，故改用频率大于ν的光照射，光电子的最大初动能变大，选项D正确、(时间：60分钟)题组一光电效应的现象及规律1、当用一束紫外线照射装置在原不带电的验电器金属球上的锌板时，发生了光电效应，这时发生的现象是()A、验电器内的金属箔带正电B、有电子从锌板上飞出来C、有正离子从锌板上飞出来D、锌板吸收空气中的正离子答案AB2、在演示光电效应的实验中，原来不带电的一块锌板与灵敏静电计相连，用弧光灯(紫外线)照射锌板时，静电计的指针就张开一个角度，如图1所示，这时()图1A、锌板带正电，指针带负电B、锌板带正电，指针带正电C、若用黄光照射锌板，则可能不产生光电效应现象D、若用红光照射锌板，则锌板能发射光电子答案BC解析锌板在紫外线照射下，发生光电效应现象，有光电子飞出，故锌板带正电，指针上的部分电子被吸引到锌板上发生中和，使指针带正电，B对，A错；红光和黄光的频率都小于紫外线的频率，都可能不产生光电效应，C对，D错、3、用紫光照射某金属恰可发生光电效应，现改用较弱的太阳光照射该金属，则()A、可能不发生光电效应B、逸出光电子的时间明显变长C、逸出光电子的最大初动能不变D、单位时间逸出光电子的数目变小答案CD解析由于太阳光含有紫光，所以照射金属时发生光电效应且逸出光电子的最大初动能不变，又因为光强变弱，所以单位时间逸出光电子的数目变小，C、D正确，A错误；产生光电效应的时间几乎是瞬时的，B错误、4、关于光电效应的规律，下列说法中正确的是()A、只有入射光的波长大于该金属的极限波长，光电效应才能发生B、光电子的最大初动能跟入射光的强度成正比C、发生光电效应的时间一般都大于10－7 sD、发生光电效应时，单位时间内从金属内逸出的光电子数与入射光的强度成正比答案D解析由E＝hν＝h知，当入射光波长大于极限波长时，不能发生光电效应，故A错；由Ek＝hν－W 知，最大初动能由入射光频率决定，与入射光的强度无关，故B 错；发生光电效应的时间一般不超过10－9 s，故C错、5、如图2所示，电路中所有元件完好，光照射到光电管上，灵敏电流计中没有电流通过、其原因可能是()图2A、入射光太弱B、入射光波长太长C、光照时间太短D、电源正负极接反答案BD解析金属存在极限频率，超过极限频率的光照射金属才会有光电子射出、发射的光电子的动能随频率的增大而增大，动能小时不能克服反向电压，也不能有光电流、入射光的频率低于极限频率，不能产生光电效应，与光照强弱无关，选项B正确，A错误；电路中电源正负极接反，对光电管加了反向电压，若该电压超过了遏止电压，也没有光电流产生，D正确；光电效应的产生与光照时间无关，C错误、6、一束绿光照射某金属发生了光电效应，则下列说法正确的是( )A、若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子数增加B、若增加绿光的照射强度，则逸出的光电子的最大初动能增加C、若改用紫光照射，则可能不会发生光电效应D、若改用紫光照射，则逸出的光电子的最大初动能增加答案AD解析光电效应的规律表明：入射光的频率决定是否发生光电效应以及发生光电效应时逸出的光电子的最大初动能的大小、当入射光的频率增加后，逸出的光电子的最大初动能也增加、而增加光的照射强度，会使单位时间内逸出的光电子数增加、故正确选项有A、D、题组二光电效应方程及应用7、产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能Ek，下列说法正确的是()A、对于同种金属，Ek与入射光的强度无关B、对于同种金属，Ek与入射光的波长成反比C、对于同种金属，Ek与入射光的时间成正比D、对于同种金属，Ek与入射光的频率成线性关系E、对于不同种金属，若入射光频率不变，Ek与金属的逸出功成线性关系答案ADE解析Ek＝hν－W＝h－W，同种逸出功相同，最大初动能与入射光强度无关，与入射光的波长有关但不是反比例函数关系，最大初动能与入射光的频率成线性关系，不同种金属，保持入射光频率不变，最大初动能Ek与逸出功成线性关系、8、用不同频率的光分别照射钨和锌，产生光电效应，根据实验可画出光电子的最大初动能Ek随入射光频率ν变化的Ekν坐标系中，则正确的图是()答案A解析根据光电效应方程Ek＝hνν图象的斜率为普朗克常量h，因此图中两线应平行，故C、D错误；图线与横轴的交点表示恰能发生光电效应(光电子动能为零)时的入射光频率即极限频率、由光电效应方程可知，逸出功越大的金属对应的极限频率越高，所以能使金属锌发生光电效应的极限频率越高，所以A正确，B错误、9、已知金属锌发生光电效应时产生的光电子的最大初动能Ek跟入射光的频率ν的关系图象如图3中的直线1所示、某种单色光照射到金属锌的表面时，产生的光电子的最大初动能为E1、若该单色光照射到另一金属表面时产生的光电子的最大初动能为E2，E2<E1，关于这种金属的最大初动能Ek跟入射光的频率ν的关系图象应是图中的()图3A、aB、bC、cD、上述三条图线都不正确答案A解析根据光电效应方程知，Ekν为一次函数，普朗克常量h是斜率，h是确定的值，虽然金属的逸出功不同，但两个Ek—ν图象的斜率相同，两个直线平行，同时再利用Ek＝hν－W0，结合图象E2<E1，hν相同，所以W1<W2，即直线在纵轴上的截距W2大，故选A、10、在光电效应实验中，某金属的极限频率对应的波长为λ0，该金属的逸出功为________、若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做该实验，则其遏止电压为________、已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h、答案解析由题意：W＝hν0＝h、又Ek＝h－WEk＝eUc解得Uc ＝、题组三综合应用11、在光电效应实验中，波长为λ1的光恰好能使金属P发生光电效应，波长为λ2的光恰好能使金属Q发生光电效应，已知波长λ1>λ2，下列选项A、B是两种金属的光电子最大初动能Ek与入射光频率ν的图象；选项C、D是用甲光照射金属P、乙光照射金属Q的光电流I与光电管两端电压U的关系图象，已知甲、乙两束光的频率ν甲>ν乙，则下列选项中正确的是()答案AD解析根据光电效应方程Ek＝hν－W0＝hν－hν0知，图线的斜率表示普朗克常量，根据图线斜率可得出普朗克常量、横轴截距表示最大初动能为零时的入射光频率，已知波长λ1>λ2，所以ν1<ν2，因此Q的横轴截距大，A正确，B错误；光电流I与光电管两端电压U的关系图象与电压轴交点表示遏止电压，因eUc＝hνc，由于两束光的频率ν甲>ν乙，所以P 的遏止电压大，故D正确，C错误、12、分别用λ和λ的单色光照射同一金属，发出的光电子的最大初动能之比为1∶3、以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则此金属的逸出功是多大？答案解析设此金属的逸出功为W，根据光电效应方程得如下两式：当用波长为λ的光照射时：Ek1＝－W①当用波长为λ的光照射时：Ek2＝－W②又＝③解①②③式组成的方程组得：W＝、13、铝的逸出功为4、2 eV，现用波长200 nm的光照射铝的表面、已知h＝6、6310－34 Js，求：(1)光电子的最大初动能；(2)遏止电压；(3)铝的极限频率、答案(1)3、22510－19 J(2)2、016 V(3)1、0141015 Hz解析(1)根据光电效应方程Ek＝hν－W有Ek＝－W＝ J－4、21、610－19 J＝3、22510－19 J、(2)由Ek＝eUc可得Uc＝＝V≈2、016 V、(3)hνc＝W知νc＝＝Hz≈1、0141015 Hz、。
高中物理第5章波与粒子单元素养评价含解析鲁科版选修3_5
单元素养评价(四)(第5章)(90分钟100分)一、选择题(本大题共12小题,每小题5分,共60分,1～9为单选,10～12为多选)1.某单色光照射某金属时不能发生光电效应,则下述措施中可能使该金属发生光电效应的是( )A.延长光照时间B.增大光的强度C.换用波长较短的光照射D.换用频率较低的光照射【解析】选C。
由光电效应规律可知,能不能发生光电效应,是由入射光的频率与极限频率的关系决定的,入射光频率必须大于或等于极限频率。
波长较短的光频率高,当高于或等于极限频率时就能发生光电效应,故C正确,A、B、D错误。
2.在验证光的波粒二象性的实验中,下列说法正确的是 ( )A.使光子一个一个地通过狭缝,如时间足够长,底片上将会显示衍射图样B.单个光子通过狭缝后,底片上会出现完整的衍射图样C.光子通过狭缝的运动路线像水波一样D.光的粒子性是大量光子运动的规律【解析】选A。
在宏观世界里找不到既有粒子性又有波动性的物质,个别或少数光子表现出光的粒子性,大量光子表现出光的波动性,如果时间足够长,通过狭缝的光子数也就足够多,光子的分布遵从波动规律,底片上将会显示出衍射图样,A正确、D错误;单个光子通过狭缝后,路径是随机的,底片上不会出现完整的衍射图样,B、C错误。
3.关于物质波,下列说法正确的是( )A.速度相等的电子和质子,电子的波长长B.动能相等的电子和质子,电子的波长短C.动量相等的电子和中子,中子的波长短D.甲电子速度是乙电子的3倍,甲电子的波长也是乙电子的3倍【解析】选A。
质子的质量远大于电子。
由λ===,知选项A正确。
4.关于粒子,下列说法中正确的是( )A.电子、质子和中子是组成物质的不可再分的最基本的粒子B.强子都是带电的粒子C.夸克模型是探究三大类粒子结构的理论D.夸克模型说明电子电荷不再是电荷的最小单元【解析】选D。
由于质子、中子是由不同夸克组成的,它们不是最基本的粒子,不同夸克构成的强子,有的带电,有的不带电,故选项A、B错误;夸克模型是研究强子结构的理论,不同夸克带电不同,说明电子电荷不再是电荷的最小单元,故选项C错误,D正确。
高中物理第5章波与粒子归纳提升教案鲁科版选修3_5
第5章 波与粒子1.(1)产生条件：入射光频率或等于大于被照射金属的极限频率 (2)入射光频率→决定每个光子能量E ＝h ν→决定光电子逸出后最大初动能(3)入射光强度→决定每秒钟逸出的光电子数→决定光电流大小(4)爱因斯坦光电效应方程h ν＝W ＋12mv 2 W 表示金属的逸出功，νc 表示金属的极限频率，则W ＝h νc .2．光电效应问题分析有关光电效应的问题主要有两个方面：一是关于光电效应现象的判断，二是运用光电效应方程进行简单计算．解题的关键在于掌握光电效应规律，明确各概念之间的决定关系，准确把握它们的内在联系．下列关于光电效应规律说法中正确的是 ( )A ．入射光的频率加倍，光电子的最大初动能也加倍B ．增大入射光的波长，一定可以增大单位时间内逸出的光电子数C ．提高光电管两端的电压，可增大逸出光电子的最大初动能D ．保持入射光的频率不变而增大其强度，则单位时间内逸出的光电子数将增加【解析】 光电效应方程表明：光电子的最大初动能随着入射光频率的增大而增大，但不是成正比，所以A 选项错误．波长增大，频率降低，可能不发生光电效应，况且单位时间内逸出的光电子数与入射光的波长并没有直接关系，所以B 选项错误．光电管两端的电压对光电效应中光电子的逸出没有影响，它只能改变光电子逸出后的动能而不能影响光电子刚逸出时的初动能，所以C 选项错误．保持入射光的频率不变的情况下增大入射光的强度，这样就会使得单位时间内入射的光子数增加，因而必将导致单位时间内逸出的光电子数增加，所以本题正确选项为D.【答案】 D1．用图5－1所示的光电管研究光电效应的实验中，用某种频率的单色光a 照射光电管阴极K ，电流计的指针发生偏转，而用另一频率的单色光b 照射光电管阴极K 时，电流计G 的指针不发生偏转，那么( )图5－1A ．a 光的波长一定大于b 的波长B ．增加b 光的强度可能使电流计G 的指针发生偏转C ．用a 光照射光电管阴极时通过电流计G 的电流是由d 到cD ．只增加a 光的强度可使通过电流计G 的电流增大【解析】 由题可知νa ＞ν0，νb ＜ν0，(ν0为极限频率)所以νa ＞νb ，λa ＜λb ，故A 不对．由于νb ＜ν0只增大b 光的强度，光电效应仍不能发生，故B 不对．用a 光照射光电管阴极K 时，光电子从K →A ，从d 到c 流过G 但电流方向是从c →d ，故C 不对．增加a 光的强度，单位时间内逸出的光电子数增多，光电流增大，故D 对．1.却说明了光的波动性理论有一定的局限性，光还具有粒子性．光的一切行为只有光具有波粒二象性才能说明，所以我们认为光具有波粒二象性．2．光子说并没有否定光的电磁说，光子的能量E ＝h ν，其中频率ν仍是波的特征，我们不可以把光当成宏观概念中的波，也不可把光子当成宏观概念中的粒子，对于宏观物体来说，波粒二象性不可想象但在微观世界却是存在的．3．要认识到不仅光具有波粒二象性，一切微观粒子都具有波粒二象性，所以波粒二象性是微观世界具有的特性．随着研究对象的不同，我们的观念、方法也要改变，宏观现象和微观现象的研究方法、理解方式是不相同的．4．对光的波粒二象性简单的总结(1)光波有一定的频率和波长，光子有一定的能量(E ＝h ν)和动量(p ＝h /λ)，是个矛盾对立的统一体，彼此含有对方的成分，共存于光的统一体中．E ＝h ν＝hc λ，p ＝h νc ＝h λ.事实上，不仅光具有波粒二象性，一切运动的物体都具有波粒二象性，其波长λ＝h p(德布罗意波长)．宏观物体的德布罗意波长非常小，很难观察到它们的波动性．(2)光在传播过程中波动性显著，光在与物质作用时粒子性表现显著；大量光子产生的效果显示出波动性，个别光子产生的效果则显示出粒子性．频率越低的光，波动性越显著；频率越高的光，粒子性越显著．关于物质波下列说法中正确的是( )A．实物粒子与光子一样都具有波粒二象性，所以实物粒子与光子是相同本质的物体B．物质波和光波都是概率波C．粒子的动量越大，其波动性越易观察D．粒子的动量越小，其波动性越易观察【解析】实物粒子虽然与光子具有某些相同的现象，但粒子是实物，而光则是传播着的电磁波，其本质不同；物质波和光波都是概率波；又由λ＝h/p可知，p越小，λ越大，波动性越明显，正确选项为B、D.【答案】BD2．关于光的波粒二象性的说法中，正确的是( )A．一束传播的光，有的光是波，有的光是粒子B．光子与电子是同样一种粒子，光波与机械波同样是一种波C．光的波动性是由光子间的相互作用而形成的D．光是一种波，同时也是一种粒子，光子说并未否定电磁说，在光子能量E＝hν中，仍表现出波的特性【解析】光是一种波，同时也是一种粒子，光具有波粒二象性，当光和物质作用时，是“一份一份”的，表现出粒子性；单个光子通过双缝后的落点无法预测，但大量光子通过双缝后在空间各点出现的可能性可以用波动规律描述，表现出波动性，粒子性和波动性是光子本身的一种属性，光子说并未否定电磁说．【答案】 D。
2019-2020学年鲁科版物理选修3-5新素养同步讲义：第5章 波与粒子 本章优化总结 Word版含答案
本章优化总结[学生用书P75]光电效应的规律和光电效应方程的应用[学生用书P75]1.光电效应是单个光子和单个电子之间的相互作用产生的．金属中的某个电子只能吸收一个光子的能量，只有当吸收的能量足够克服原子核的引力而逸出时，才能产生光电效应，而光子的能量与光的频率有关，由此可解释光电效应的瞬时性和存在极限频率的原因．2.光电效应方程实质上是能量转化和守恒定律在光电效应现象中的反映，根据能量守恒定律，光电子的最大初动能跟入射光子的能量h ν和逸出功W 的关系为12m v 2＝h ν－W ，这个方程叫爱因斯坦光电效应方程．3.有关光电效应的问题主要有两个方面：一是关于光电效应现象的判断，另一个就是运用光电效应方程进行简单计算．解题的关键在于掌握光电效应规律，明确各概念之间的决定关系．小明用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s.(1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)；(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014Hz，则产生的光电子的最大初动能E k＝________J.[解析](1)电极A为光电管的阳极．(2)由U c－ν图象知，铷的截止频率为νc＝5.15×1014 Hz.由W0＝hν0得W0＝3.41×10－19 J.(3)由光电效应方程得：E k＝hν－W0＝6.63×10－34×7.00×1014 J－3.41×10－19 J＝1.23×10－19 J.[答案](1)阳极(2)5.15×1014 3.41×10－19(3)1.23×10－19从微观角度理解光的波动性和粒子性[学生用书P76]1.光的粒子性并不否定光的波动性现在提到的波动性和粒子性与17世纪提出的波动说和粒子说不同．当时的两种学说是相互对立的，都企图用一种观点去说明光的各种“行为”，并否定对方的观点．这是由于受传统观念的影响，这些传统观念是人们观察周围的宏观物体形成的．波动性与粒子性在宏观世界中是相互对立的、矛盾的，但对光子就不同了，光子属于微观粒子，光具有波粒二象性．2.对于光子这样的微观粒子，只能从波粒二象性的角度出发，才能统一说明光的各种“行为”．光子说并不否认光的电磁说．按光子说，光子的能量E＝hν，其中ν表示光的频率，即表示了波的特征，而且从光子说或电磁说推导光子的动量以及光速都得到一致的结论．可见光的确既具有波动性，也具有粒子性．在光的干涉现象中，若曝光时间不长，在底片上只出现一些不规则的点，这些点表示光子的运动跟宏观的质点不同；但曝光时间足够长时，底片上出现了有规律的干涉条纹．可见，光的波动性是大量光子表现出来的现象．在干涉条纹中，光强大的地方，光子到达的机会多，或说光子出现的概率大；光强小的地方，光子到达的概率小．所以大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效果显示出光的粒子性，且随着光的频率的增大，波动性越来越不显著，而粒子性却越来越显著．要综合理解各种频率的电磁波，就必须综合地运用波动性和粒子性两种观点．从发现光的波粒二象性起，使得人们认识到微观世界具有特殊的规律．后来人们观察到电子的衍射图样，这些说明一切物质微粒也像光子一样具有波粒二象性．(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是() A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构[解析]电子束通过双缝产生干涉图样，体现的是波动性，A正确；β射线在云室中留下清晰的径迹，不能体现波动性，B错误；衍射体现的是波动性，C正确；电子显微镜利用了电子束波长短的特性，D正确．[答案]ACD。
高中物理第5章波与粒子5.4“基本粒子”与恒星演化教案鲁科版选修3_5
5.4“基本粒子”与恒星演化新课标要求（一）知识与技能1．了解构成物质的“基本粒子”及粒子物理的发展史2．初步了解宇宙的演化过程及宇宙与粒子的和谐统一（二）过程与方法1．感知人类（科学家）探究宇宙奥秘的过程和方法2．能够突破传统思维重新认识客观物质世界（三）情感、态度与价值观1．让学生真正感受到自然的和谐统一并深知创建和谐社会的必要性。
2．培养学生的科学探索精神。
教学重点了解构成物质的粒子和宇宙演化过程教学难点各种微观粒子模型的理解教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。
教学用具：1．Internet网络素材、报刊杂志、影视媒体等。
2．多媒体教学设备一套：可供实物投影、放像、课件（基于网络环境）播放等。
课时安排1 课时教学过程（一）引入新课教师：宇宙的起源一直是天文学中困难而又有启发性的问题。
宇宙学中大爆炸论的基本观点是宇宙正在膨胀，要了解宇宙更早期的情况，我们必须研究组成物质的基本粒子。
问题：现在我们所知的构成物体的最小微粒是什么？学生：构成物体的最小微粒为“原子”（不可再分）。
点评：从宇宙的起源角度去引起对物质构的粒子的了解，激发学生的兴趣，积极回答。
教师：其实直到19世纪末，人们都认为原子是组成物质不可分的最小微粒。
20世纪初人们发现了电子，并认为原子并不是不可以再分，而且提出了原子结构模型的研究。
问题：现在我们认为原子是什么结构模型，由什么组成？学生回忆并回答：现在我们认为原子是核式结构，说明原子可再分，原子核由质子与中子构成。
点评：引起学生回忆旧知识并巩固知识。
（二）进行新课1．“基本”粒子“不”基本教师：1897年汤姆生发现电子，1911年卢瑟福提出原子的核式结构。
继而我们发现了光子，并认为“光子、电子、质子、中子”是组成物质的不可再分的粒子，所以把它们叫“基本粒子”。
那么随着科学技术的发展“它们”还是不是真正意义上的“基本”粒子呢？学生思考并惊奇。
点评：因为学生所能了解的最小粒子只有这些，所以这节课引起了学生的兴趣。
高中物理 第5章 波与粒子章末整合提升学案 鲁科版选修35
第5章波与粒子一、量子论与光子说1．量子论：德国物理学家普朗克提出：电磁波的发射和吸收是不连续的，是一份一份的，每一份电磁波的能量E ＝h ν.2．光子说：爱因斯坦提出：空间传播的光也是不连续的，是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即E ＝h ν其中h 为普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J·s.【例1】 (多选)下列对光子的认识，正确的是( )A ．“光子说”中的光子就是牛顿在微粒说中所说的“微粒”B ．“光子说”中的光子就是光电效应的光电子C ．在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子D ．光子的能量跟光的频率成正比答案 CD解析 根据光子说，在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子．而牛顿的“微粒说”中的微粒指宏观世界的微小颗粒．光电效应中，金属内的电子吸收光子后克服原子核的库仑引力等束缚，逸出金属表面，成为光电子，故A 、B 选项错误，C 选项正确；由E ＝h ν知，光子能量E 与其频率ν成正比，故D 选项正确．【例2】 已知：功率为100 W 的灯泡消耗的电能的5 %转化为所发出的可见光的能量，光速c ＝3.0×108 m/s ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，假定所发出的可见光的波长都是560 nm ，计算灯泡每秒内发出的光子数．答案 1.4×1019个解析 一波长为λ的光子能量为E ＝hc λ，设灯泡每秒内发出的光子数为n ，灯泡电功率为P ，则n ＝kP E ，式中k ＝5 %是灯泡的发光效率．联立两式得n ＝kP λhc，代入题给数据得n ≈1.4×1019(个)．二、光电效应的规律和光电效应方程1．光电效应规律(1)任何一种金属都对应一个极限(截止)频率，入射光的频率低于极限频率不会产生光电效应．(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，只随着入射光频率的增大而增大．(3)当入射光频率大于极限频率时，保持频率不变，光电流的强度与入射光的强度成正比．(4)入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10－9s.2．爱因斯坦光电效应方程：E k ＝h ν－W .W 表示金属的逸出功，νc 表示金属的极限频率，则W ＝h νc .【例3】 (多选)1905年是爱因斯坦的“奇迹”之年，这一年他先后发表了三篇具有划时代意义的论文，其中成功地解释了光电效应现象．关于光电效应，下列说法正确的是( )A ．当入射光的频率低于极限频率时，不能发生光电效应B ．光电子的最大初动能与入射光的频率成正比C ．光电子的最大初动能与入射光的强度成正比D ．某单色光照射一金属时不发生光电效应，改用波长较短的光照射该金属可能发生光电效应答案 AD解析 根据光电效应现象的实验规律，只有入射光频率大于极限频率时才能发生光电效应，故A 、D 正确；根据光电效应方程，最大初动能与入射光频率为线性关系，但非正比关系，B 错；根据光电效应现象的实验规律，光电子的最大初动能与入射光强度无关，C 错．【例4】 用波长为2.0×10－7 m 的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19 J ．由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J·s，光速c ＝3.0×108 m/s ，结果取两位有效数字)( )A ．5.5×1014 HzB ．7.9×1014 HzC ．9.8×1014 HzD ．1.2×1015 Hz 答案 B解析 由爱因斯坦光电效应方程得h c λ＝E k ＋W ，而金属的逸出功W ＝h νc ，由以上两式得，钨的极限频率为：νc ＝c λ－E k h≈7.9×1014Hz ，B 项正确． 三、用图象表示光电效应的规律1．E k —ν图象根据爱因斯坦光电效应方程E k ＝h ν－W ，光电子的最大初动能E k 是入射光频率ν的一次函数，图象如图1所示．其横轴截距为金属的极限频率νc ，纵轴截距是金属的逸出功的负值；斜率为普朗克常量h .图12．I —U 图象光电流强度I 随光电管两极间电压U 的变化图象如图2所示，图中I m 为饱和光电流，U c 为遏止电压．利用12m e v 2m ＝eU c 可得光电子的最大初动能．图2【例5】 (1)研究光电效应的电路如图3所示．用频率相同、强度不同的光分别照射密封真空管的钠极板(阴极K)，钠极板发射出的光电子被阳极A 吸收，在电路中形成光电流．下列光电流I 与A 、K 之间的电压U AK 的关系图象中，正确的是( )图3(2)钠金属中的电子吸收光子的能量，从金属表面逸出，这就是光电子．光电子从金属表面逸出的过程中，其动量的大小________(选填“增大”、“减小”或“不变”)，原因是 ___________________________.答案 (1)C (2)减小 光电子受到金属表面层中力的阻碍作用(或需要克服逸出功)解析 (1)同一金属的逸出功一定，对于同一频率的光，由eU c ＝12mv 2m ＝h ν－W 知，遏止电压相等，遏止电压与光的强度无关；光越强，光电流越大，所以C 项正确．四、光的波粒二象性、物质波1．光的干涉、衍射、光的偏振说明光具有波动性，光电效应、康普顿效应则证明光具有粒子性，因此，光具有波粒二象性，对于光子这样的微观粒子只有从波粒二象性出发，才能统一说明光的各种行为．2．电子的衍射实验，说明了一些物质微粒也像光子一样具有波粒二象性．3．任何一个运动着的物体，小到电子、质子，大到行星、太阳，都有一种波和它对应，波长(物质波的波长)λ＝h p .物质波和光波一样，也属于概率波，概率波的实质是指粒子在空间分布的概率是符合波动规律的．【例6】 (多选)现代物理学认为，光和实物粒子都具有波粒二象性，下列事实中突出体现波动性的是( )A ．一定频率的光照射到锌板上，光的强度越大，单位时间内锌板上发射的光电子就越多B ．肥皂液是无色的，吹出的肥皂泡却是彩色的C ．质量为10－3 kg 、速度为10－2 m/s 的小球，其德布罗意波长约为10－23 m ，不过我们能清晰地观测到小球运动的轨迹D ．人们常利用热中子研究晶体的结构，因为热中子的德布罗意波长与晶体中原子间距大致相同答案 BD解析 光子照到锌板上，发生光电效应，说明光有粒子性，A 不正确；白光在肥皂泡上发生薄膜干涉时，会出现彩色条纹，光的干涉现象说明了光有波动性，B 正确；由于实物的波长很小，波动性不明显，表现为粒子性，C 不正确；用热中子研究晶体结构，其实是通过中子的衍射来“观察”晶体的，是利用中子的波动性，D 正确．故选B 、D.。
2020-2021学年高中物理 第五章 波与粒子 第1节 光电效应教案1 鲁科版选修3-5
第1节光电效应★新课标要求（一）知识与技能1．通过实验了解光电效应的实验规律。
2．知道爱因斯坦光电效应方程以及意义。
3．了解康普顿效应，了解光子的动量（二）过程与方法经历科学探究过程，认识科学探究的意义，尝试应用科学探究的方法研究物理问题，验证物理规律。
（三）情感、态度与价值观领略自然界的奇妙与和谐，发展对科学的好奇心与求知欲，乐于探究自然界的奥秘，能体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
★教学重点光电效应的实验规律★教学难点爱因斯坦光电效应方程以及意义★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排2 课时★教学过程（一）引入新课提问：回顾前面的学习，总结人类对光的本性的认识的发展过程？（多媒体投影，见课件。
）学生回顾、思考，并回答。
教师倾听、点评。
光的干涉、衍射现象说明光是电磁波，光的偏振现象进一步说明光还是横波。
19世纪60年代，麦克斯韦又从理论上确定了光的电磁波本质。
然而，出人意料的是，正当人们以为光的波动理论似乎非常完美的时候，又发现了用波动说无法解释的新现象——光电效应现象。
对这一现象及其他相关问题的研究，使得人们对光的又一本质性认识得到了发展。
（二）进行新课1．光电效应教师：实验演示。
（课件辅助讲述）用弧光灯照射擦得很亮的锌板，(注意用导线与不带电的验电器相连），使验电器张角增大到约为 30度时，再用与丝绸磨擦过的玻璃棒去靠近锌板，则验电器的指针张角会变大。
学生：认真观察实验。
教师提问：上述实验说明了什么？学生：表明锌板在射线照射下失去电子而带正电。
概念：在光(包括不可见光)的照射下，从物体发射电子的现象叫做光电效应。
发射出来的电子叫做光电子。
2．光电效应的实验规律（1）光电效应实验如图所示，光线经石英窗照在阴极上，便有电子逸出----光电子。
光电子在电场作用下形成光电流。
概念：遏止电压将换向开关反接，电场反向，则光电子离开阴极后将受反向电场阻碍作用。
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本章优化总结
[学生用书P75]
光电效应的规律和光电效应方程的应用[学生用书P75]
1.光电效应是单个光子和单个电子之间的相互作用产生的．金属中的某个电子只能吸收一个光子的能量，只有当吸收的能量足够克服原子核的引力而逸出时，才能产生光电效应，而光子的能量与光的频率有关，由此可解释光电效应的瞬时性和存在极限频率的原因．
2.光电效应方程实质上是能量转化和守恒定律在光电效应现象中的反映，根据能量守恒
定律，光电子的最大初动能跟入射光子的能量h ν和逸出功W 的关系为12
mv 2＝h ν－W ，这个方程叫爱因斯坦光电效应方程．
3.有关光电效应的问题主要有两个方面：一是关于光电效应现象的判断，另一个就是运用光电效应方程进行简单计算．解题的关键在于掌握光电效应规律，明确各概念之间的决定关系．
小明用金属铷为阴极的光电管观测光电效应现象，实验装置示意图如图甲所示．已知普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s.
(1)图甲中电极A为光电管的________(填“阴极”或“阳极”)；
(2)实验中测得铷的遏止电压U c与入射光频率ν之间的关系如图乙所示，则铷的截止频率νc＝________Hz，逸出功W0＝________J；
(3)如果实验中入射光的频率ν＝7.00×1014 Hz，则产生的光电子的最大初动能E k＝________J.
[解析] (1)电极A为光电管的阳极．
(2)由U c－ν图象知，
铷的截止频率为νc＝5.15×1014 Hz.
由W0＝hν0得W0＝3.41×10－19 J.
(3)由光电效应方程得：
E k＝hν－W0＝6.63×10－34×7.00×1014 J－3.41×10－19 J＝1.23×10－19 J.
[答案] (1)阳极(2)5.15×1014 3.41×10－19
(3)1.23×10－19
从微观角度理解光的波动性和粒子性[学生用书P76]
1.光的粒子性并不否定光的波动性
现在提到的波动性和粒子性与17世纪提出的波动说和粒子说不同．当时的两种学说是相互对立的，都企图用一种观点去说明光的各种“行为”，并否定对方的观点．这是由于受传统观念的影响，这些传统观念是人们观察周围的宏观物体形成的．波动性与粒子性在宏观世界中是相互对立的、矛盾的，但对光子就不同了，光子属于微观粒子，光具有波粒二象性．
2.对于光子这样的微观粒子，只能从波粒二象性的角度出发，才能统一说明光的各种“行为”．
光子说并不否认光的电磁说．按光子说，光子的能量E＝hν，其中ν表示光的频率，即表示了波的特征，而且从光子说或电磁说推导光子的动量以及光速都得到一致的结论．可见光的确既具有波动性，也具有粒子性．
在光的干涉现象中，若曝光时间不长，在底片上只出现一些不规则的点，这些点表示光子的运动跟宏观的质点不同；但曝光时间足够长时，底片上出现了有规律的干涉条纹．可见，光的波动性是大量光子表现出来的现象．
在干涉条纹中，光强大的地方，光子到达的机会多，或说光子出现的概率大；光强小的地方，光子到达的概率小．所以大量光子产生的效果显示出光的波动性，少数光子产生的效
果显示出光的粒子性，且随着光的频率的增大，波动性越来越不显著，而粒子性却越来越显著．
要综合理解各种频率的电磁波，就必须综合地运用波动性和粒子性两种观点．从发现光的波粒二象性起，使得人们认识到微观世界具有特殊的规律．
后来人们观察到电子的衍射图样，这些说明一切物质微粒也像光子一样具有波粒二象性．
(多选)实物粒子和光都具有波粒二象性．下列事实中突出体现波动性的是( )
A．电子束通过双缝实验装置后可以形成干涉图样
B．β射线在云室中穿过会留下清晰的径迹
C．人们利用慢中子衍射来研究晶体的结构
D．人们利用电子显微镜观测物质的微观结构
[解析] 电子束通过双缝产生干涉图样，体现的是波动性，A正确；β射线在云室中留下清晰的径迹，不能体现波动性，B错误；衍射体现的是波动性，C正确；电子显微镜利用了电子束波长短的特性，D正确．
[答案] ACD。