4.2光电效应(第2课时） 教案-2021-2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修3
关于光电效应高中物理教案
一、教学目标1. 让学生了解光电效应的定义、产生条件和实验现象。
2. 使学生掌握光电效应方程，并能运用该方程分析实际问题。
3. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 光电效应的定义和产生条件2. 光电效应实验现象3. 光电效应方程的推导和应用4. 光电效应在现代科技领域的应用5. 光电效应与康普顿效应的比较三、教学重点与难点1. 教学重点：光电效应的产生条件、光电效应方程及其应用。
2. 教学难点：光电效应方程的推导和运用。
四、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法，引导学生思考和探讨光电效应的相关问题。
2. 通过实验现象和实际例子，培养学生的观察能力和分析能力。
3. 利用多媒体手段，形象地展示光电效应的原理和现象。
五、教学过程1. 引入：通过光电效应实验现象，引导学生关注光电效应。
2. 讲解：讲解光电效应的定义、产生条件和实验现象。
3. 推导：引导学生推导光电效应方程，并解释方程的意义。
4. 应用：运用光电效应方程分析实际问题，如光电管、太阳能电池等。
5. 拓展：介绍光电效应在现代科技领域的应用，如光电子技术、光电探测器等。
6. 比较：引导学生比较光电效应与康普顿效应的异同。
7. 总结：对本节课的内容进行总结，强调光电效应的重要性。
8. 作业：布置相关练习题，巩固学生对光电效应的理解。
9. 反馈：收集学生的作业和课堂表现，及时了解学生的学习情况。
10. 教学反思：根据学生的反馈，调整教学方法和策略，提高教学质量。
六、教学评价1. 评价目标：检查学生对光电效应的定义、产生条件、光电效应方程及其应用的理解和掌握程度。
2. 评价方法：课堂提问、作业练习、小组讨论、口头报告等。
3. 评价内容：a. 学生是否能准确描述光电效应的定义和产生条件。
b. 学生是否能熟练运用光电效应方程分析和解决实际问题。
c. 学生对光电效应实验现象的理解程度。
d. 学生对光电效应在现代科技领域应用的了解情况。
4.2光电效应(第1课时） 教案-2021-2022学年高中物理人教版（2019）选择性必修3
4.2光电效应(第1课时）〖教材分析〗本节由光电效应的实验规律和光电效应解释中的疑难两部分组成，内容不多，但是难度大，也很抽象。
本节知识是本章的重点内容，为下一节认识光的粒子性做好铺垫。
光电效应的实验能够培养学生提出问题、猜想与假设、分析论证等能力。
〖教学目标与核心素养〗物理观念∶知道光电效应的实验规律以及用波动理论解释中的疑难。
科学思维∶运用光的波动理论能对光电效应的实验规律提出有依据的质疑，形成对比、质疑的思维。
科学探究：通过观察光电效应的实验过程培养学生观察能力，感悟以实验为基础的科学探究方法。
科学态度与责任∶领略微观世界的奇妙和谐，培养学生对科学的好奇心和求知欲，能够体验探索自然规律的艰辛与喜悦。
〖教学重难点〗教学重点：光电效应的实验规律。
教学难点：光电效应的实验规律。
〖教学准备〗多媒体课件等。
〖教学过程〗一、新课引入把一块锌板连接在验电器上，并使锌板带负电，验电器指针张开。
用紫外线灯照射锌板，观察验电器指针的变化。
这个现象说明了什么问题?实验现象：看到验电器的薄片，张角逐渐减小。
实验分析：光具有能量，用光照着金属，会使金属内的自由电子能量增大，摆脱金属的束缚，跑到金属外面去，锌板上的正电荷与验电器薄片上的负电荷中和，所以夹角减少。
实验结论：说明紫外光照射后的锌板带的是正电，电子从锌板表面逸出。
光电效应：照射到金属表面的光，能使金属中的电子从表面逸出。
这种电子常称为光电子。
动图展示光电效应的过程。
思考：怎么衡量光电效应的强弱呢？这就得看单位时间内电子跑出来多少，这用验电器就不方便，所以使用这样的电路。
二、新课教学（一）光电效应的实验规律1.研究光电效应的电路图①阴极K和阳极A是密封在真空玻璃管中的两个电极。
②K在受到光照时能够发射光电子③阳极A吸收阴极K发出的光电子，形成光电流，光电流越大，说明光电效应越强。
（只要读出电流的大小，就知道光电效应的强弱了）思考：为什么要加正向电压？不加正向电压电路中有电流吗？电压表电流表，用来测电压电流的，电阻用来保护电路什么的。
《光电效应》教学设计
《光电效应》教学设计第1课时光电效应的实验规律★设计思想“光电效应实验规律”这节课概念多、内容杂、逻辑性较强，对学生思维能力要求较高。
为了让学生深入理解，教师应充分寻找新实验、新现象和学生已有知识之间的挂靠点，用“支架”在新旧知识间建立起联系；同时教学过程中应通过合理的问题设计进行启发，尽量避免教师的“一言堂”和“满堂灌”现象。
本节课设计过程中理论与实验并举，既有学生的定性探究，又有教师的定量演示和数据处理展示。
对于实验设计思想和实验现象背后的物理内涵，力求通过引导讨论，让学生自己得出结论，实验教学不仅仅是动手“做实验”，更重要的是“为什么要如此设计实验”，以及对实验现象进行分析。
这是“科学思维”和“探究精神”培养的核心所在。
★教材分析本节是经典物理和量子物理之间的重要衔接，有着复杂而丰富的内容。
知识由光电效应的实验规律、光电效应经典解释中的疑难、爱因斯坦的光电效应理论、康普顿效应和光子的动量、光的波粒二象性五部分组成。
教材通过光电效应实验、爱因斯坦对光电效应的解释、密立根实验测量普朗克常数、康普顿散射等几个重要的物理学事件，逐步揭示出光的波粒二象性，目的是让学生对此有一个全面而立体的认识。
本节课课程容量大、新概念多、逻辑性强，计划需要三个课时才能全部完成教学任务。
本节课主要学习光电效应的实验部分内容。
★学情分析在之前的学习中，学生已经通过对几何光学、物理光学、麦克斯韦电磁场理论等的学习初步建立了“光是一种电磁波”的概念，光的波动性深入人心。
通过普朗克对黑体辐射规律的解释，了解了电磁波的辐射和吸收能量的不连续性以及“能量子”的概念。
但波动性和粒子性的矛盾在此刻尚未完全展开，学生体会并不深刻。
本节光电效应实验中涉及很多已有的知识应用，比如：验电器的原理、电场、电路设计、带电粒子在电场中的运动、动能定理等。
教师可以充分利用这些素材，培养学生运用已有知识技能探索新现象、解决新问题的能力。
★教学目标本节课的教学目标是以《普通高中物理课程标准(2020年修订版)》为依据，结合核心素养和“大学—中学”衔接的培养方向所拟定。
《光电效应》教学设计
光电效应一、教学目标:（一）知识目标:1、了解光电效应的产生条件、规律及光子学说．2、了解光的量子性，会用光子说解释光电效应现象．（二）水平目标:1、培养学生观察水平、分析水平，对实验事实加以解释的水平．（三）情感目标:1、引导学生探索知识之间的联系，渗透了“当理论与新的实验事实不相符时，要根据事实建立新的理论”——即实践是检验真理的唯一标准的科学思想．二、教学用具:光电效应演示器，应急灯，紫外线灯，X射线管，感应圈，灵敏检流计．三、教学重点和难点:从实验现象总结出光电效应的规律，经典理论在解释光电效应遇到的困难．四、课堂总体设计:发挥教师的主导作用，以演示实验为基础，逐步引导学生通过对演示现象的观察，得出光电效应的规律．通过对经典波动理论无法解释光电效应的分析，培养学生使用已知知识分析新的事验事实的水平，让学生进一步体会到实践是检验真理的唯一标准．五、教学过程:（一）课题引入前几节课我们了解了人们在研究光的本性过程提出的几种有代表性的学说．（由于前面几节内容已经涉及了光的微粒说和波动说的发展过程，能够简单回顾）自从麦克斯韦提出光的电磁说，赫兹又用实验证实了麦克斯韦的理论后，光的波动理论发展到了完善的地步．不过，光电效应的发现又给光的波动理论带来了前所未有的困难．今天我们就来通过实验研究光电效应的规律，并且通过度析光电效应的规律弄清为什么波动理论无法解释光电效应现象．（二）新课实行．1、介绍实验装置——演示实验——观察分析实验现象这个阶段介绍什么是光电效应．从演示入手，引导学生观察并分析实验现象，为下面的研究光电效应规律作准备．介绍一下光电效应实验装置．（分别介绍锌板、铜网、高压电源、检流装置，一边介绍，一边在黑板上画出整个装置的示意图）介绍装置后画出装置示意图——将具体的较复杂的实验装置变为简明的板画，突出了原理，有助于后面对实验事实的进一步分析．问题1:把高压电源接通，检流装置接上，为什么检流计不发生偏转?（电路还处于断开状态．锌板和铜网之间．中间是空气，不能导电．）问题2:现在让我们用紫外线照射锌板，（介绍紫外线灯，用紫外照射锌板，检流计指针偏转）．观察用紫外线照射锌板时，看到了什么现象?为什么会出现这种现象?（看到检流计指针发生了偏转，说明电路中出现了电流．）问题3:分析电流可能是哪种原因产生的?（可能是紫外线使空气电离，也可能是紫外线使锌板飞出了电子．）教师用铜板代替锌板，则指针不会发生偏转，这样，排除排除了空气被电离的可能性．通过实验现象总结:锌板在紫外线的照射下，飞出了电子，这种物体在光照下有电子飞出的现象叫光电效应；在光照下从物体中飞出的电子叫光电子，电路中的电流叫光电流．（板书:光电效应，光电子，光电流）（板画:光电效应的形成过程）2、研究光电效应的规律用应急灯的可见光照射锌板，而后用X射线照射锌板，由于用可见光照射时无电流，用X射线照射时有电流．指出:可见光频率较低，不能发生光电效应，X射线频率较高，能够发生光电效应．教师总结:可见光，紫外线，X射线都是电磁波，仅仅频率高低不同．用不同频率的各种电磁波照射同一种金属板，发现，当频率低到一定水准后，不论怎样增大入射光强度，怎样延长照射时间，都无法发生光电效应．这个频率界限就叫极限频率．（板书:二、规律:任何一种金属，都存有极限频率，只有当入射光时，才能发生光电效应．）问题4:发生光电效应时，若将高压电源去掉，检流计中仍能发现有电流通过．这说明什么呢?（飞出的电子不需要加速电压，能从锌板飞向铜网．这也说明飞出的电子具有一定的初速度，具有一定的初动能．）问题5:光电子的这个初动能是从哪里来的呢?（从入射光中获得．用不同的光——不同频率，不同光强——照射同一金属．发现:光电子的最大初动能与入射光强度无关，只与入射光频率有关，并且随入射光频率的增大而增大．）（板书：2、光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大），这是光电效应的第二条规律．让学生观察在能发生光电效应的情况下，从光照开始到光电效应发生，需要的时间长短．（用X射线照射锌板，让X射线不断地断、续照射，检流计指针的偏转也断、续发生）问题6：大家看到的现象说明了什么问题?（光电效应发生非常快．科学家用仪器测出了光电效应的发生时间，在s以下．在这段时间中，光只能通过约20-30cm的距离．可以说光电效应的发生几乎是瞬时的．）板书（3、光电效应的发生几乎是瞬时的．）教师讲解：通过研究的光电效应的第二条规律中，我们知道入射光强不影响光电子的最大初动能．问题7：入射光强不影响光电子的最大初动能，那么入射光强可以对什么发生影响呢?（把紫外线管靠近锌板，改变紫外线管与锌板的距离，检流计指针偏转幅度相应地发生变化）这个现象说明什么?（说明入射光强度增大时，光电流强度也增大．精确的实验表明，光电流强度与入射光强度成正比关系，这是光电效应的第4条规律．）（板书：4、光电流随入射光强度的增大而增大．）通过对实验现象的观察、分析，得出了光电效应的规律．通过阅读课本，让学生熟悉这4条规律．看表格思考下列问题：（1）某光恰能使锌发生光电效应，那么能使课本中表格内哪些金属发生光电效应?（2）表中哪种金属最易发生光电效应?（3）为什么各种金属的极限频率不同?）3、波动理论在解释光电效应时的矛盾为什么说光的波动理论无法解释光电效应的规律？从光电效应的发生过程来看，电子吸收入射光能量后才能挣脱原子核的束缚，所以我们应从能量的角度来分析光效应．光的波动理论是这样描述光的能量的：（1）能量是连续的；（2）振幅（光强）越大，光能越大，光的能量与频率无关．大家想一想，波动理论为什么无法解释光电效应的规律?（1）我们先来分析第一条规律：存在极限频率．按波动理论，不论什么频率的光，只要光强足够大，就应该发生光电效应，不应存在极限频率．（板书：波动理论的困难：1、不应存在极限频率）（2）波动理论能解释光电子的最大初动能与入射光强无关吗?按波动理论，入射光强越大，光能越大，飞出的光电子初动能就应越大．事实是光电子的最大初动能仅与入射光频率有关．（板书：2、光电子最大初动能的大小应与光强有关，与无关）（3）光电效应几乎是瞬时发生的．也就是说，不论入射光强多么弱，只要，就立即能发生光电效应．光太弱时，按波动理论，要达到使光电子飞出的能量，要有一个能量积累过程．事实上光电效应几乎瞬时发生说明一旦发生光电效应，几乎不需要能量的积累过程．（板书：3、弱光照射时应有能量积累过程，不应瞬时发生）（4）波动理论能够解释第四条规律——随着光强的增大，光电流也在增大．通过上面的分析，光的波动理论在解释光电效应时遇到了巨大的困难．后来，爱因斯坦在普朗克量子化理论的启发下，提出了光子学说．4、光子说阅读课文分析：问题8：光子说与波动理论的主要区别是什么?（光子说认为能量是一份一份的，与频率有关，而波动说认为能量是连续的，与频率无关．）普朗克认为电磁波的发射和吸收不是连续的，而是一份一份的进行的，理论计算的结果才能和实验事实相符，这样的一份能量叫做能量子，普朗克还认为每一份能量等于，其中叫做普朗克常量，实验测得：普朗克将物理学带进了量子世界，受到普朗克的启发，爱因斯坦在1905年提出，在空间中传播的光也不是连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子，光子的能量跟光的频率成正比，即：这个学说后来就叫做光子说．（关于光子说的内容可以让学生自学）光子说的这两点实际上是针对波动理论的两大要害提出的．爱因斯坦当时在实验事实还不是很充分的时候，提出了光子说，是对科学的重大贡献．这也说明理论与新的实验事实不符时，要根据事实建立新的理论，因为实践是检验真理的唯一标准．5、光电效应方程（1）光电效应中，金属中的电子在飞出金属表面时要克服原子核对它的吸引而做功，某种金属中的不同电子，脱离这种金属所做的功也不一样，使电子脱离某种金属所做的功的最小值叫做这种金属的逸出功．（板书：1、逸出功）（2）如果入射光子的能量大于逸出功，那么有些光子在脱离金属表面后还有剩余的能量——也就是说有些光电子具有一定的动能，就有下面的关系：这个关系式通常叫做爱因斯坦光电方程．（板书：爱因斯坦光电效应方程：）这部分内容对一般学生只需简单介绍，对层次较好的学生可以练习简单计算，深入理解方程的意义．。
高中物理光电效应教案
一、教案基本信息1. 课题名称：高中物理——光电效应2. 课时安排：2课时（90分钟）3. 教学对象：高中物理学生4. 教学目标：（1）理解光电效应的定义及其现象；（2）掌握光电效应的条件和规律；（3）了解光电效应在生活和科技中的应用。
二、教学重点与难点1. 教学重点：（1）光电效应的定义及现象；（2）光电效应的条件和规律；（3）光电效应方程的推导和应用。
2. 教学难点：（1）光电效应方程的推导和理解；（2）光电效应现象的微观解释。
三、教学方法与手段1. 教学方法：（1）讲授法：讲解光电效应的基本概念、条件和规律；（2）演示法：利用实验现象和图像，直观展示光电效应过程；（3）讨论法：引导学生探讨光电效应的微观机制和应用。
2. 教学手段：（1）多媒体课件：展示光电效应的实验现象、图像和微观机制；（2）实验器材：进行光电效应实验，观察实验现象。
四、教学内容与步骤1. 光电效应的定义及现象（1）讲解光电效应的定义；（2）展示光电效应的实验现象。
2. 光电效应的条件（1）讲解发生光电效应的条件；（2）分析实验结果，引导学生得出光电效应的条件。
3. 光电效应的规律（1）讲解光电效应的规律；（2）引导学生通过实验数据验证光电效应的规律。
4. 光电效应方程的推导和应用（1）讲解光电效应方程的推导过程；（2）引导学生运用光电效应方程解决问题。
5. 光电效应的微观解释（1）讲解光电效应的微观解释；（2）引导学生理解光电效应的微观机制。
五、教学反思与评价1. 教学反思：（1）回顾教学过程，总结教学方法和手段的使用效果；（2）分析学生的学习情况，反思教学内容的难易程度和教学进度的安排；（3）思考如何改进教学，提高教学效果。
2. 教学评价：（1）学生课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和提问情况；（2）学生作业和练习情况：分析学生作业的完成质量和练习效果；（3）学生考试成绩：评估学生在光电效应方面的掌握程度。
六、教学拓展与延伸1. 光电效应与太阳能电池（1）讲解太阳能电池的工作原理；（2）分析太阳能电池在现代社会中的应用及其对光电效应的利用。
高中物理光电效应教案
高中物理光电效应教案一、教学目标1. 让学生了解光电效应的定义、现象和条件。
2. 掌握光电效应方程，理解光电子的最大初动能与入射光频率、金属逸出功之间的关系。
3. 学会使用光电效应实验仪进行实验，培养学生的实验操作能力和实验观察能力。
4. 培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
二、教学内容1. 光电效应的定义和现象2. 光电效应的条件3. 光电效应方程：Ekm = hv W04. 光电流的产生和截止频率5. 光电效应实验操作和数据处理三、教学重点与难点1. 重点：光电效应的定义、现象、条件和光电效应方程。
2. 难点：光电效应方程的应用和实验数据分析。
四、教学方法1. 采用讲授法讲解光电效应的基本概念和原理。
2. 利用实验法让学生直观地观察光电效应现象，培养学生的实验技能。
3. 采用问题驱动法引导学生思考和探讨光电效应的内在规律。
4. 利用小组讨论法培养学生的合作意识和团队精神。
1. 导入：通过展示光电效应现象的图片，引导学生思考光电效应的定义和条件。
2. 讲解：详细讲解光电效应的定义、现象、条件和光电效应方程。
3. 实验：分组进行光电效应实验，观察光电流的产生和截止频率。
4. 分析：引导学生分析实验数据，理解光电子的最大初动能与入射光频率、金属逸出功之间的关系。
5. 拓展：讨论光电效应在现实生活中的应用，如太阳能电池、光电子器件等。
6. 总结：对本节课的内容进行总结，强调光电效应的重要性和应用价值。
7. 作业：布置相关习题，巩固所学知识。
六、教学评估1. 课堂提问：通过提问了解学生对光电效应基本概念的理解程度。
2. 实验报告：评估学生在实验中的操作技能和数据处理能力。
3. 课后作业：检查学生对光电效应方程和实验分析的掌握情况。
七、教学反思1. 反思教学内容：检查教学内容是否符合学生的认知水平，是否需要调整。
2. 反思教学方法：根据学生的反馈，调整教学方法，提高教学效果。
3. 反思实验安排：评估实验环节的时间安排是否合理，是否需要增加实验课时。
《光电效应》 教学设计
《光电效应》教学设计一、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能够理解光电效应的现象和规律。
（2）掌握爱因斯坦光电方程，并能用来解释光电效应中的相关问题。
（3）了解光电效应在现代科技中的应用。
2、过程与方法目标（1）通过观察实验现象，培养学生的观察能力和分析问题的能力。
（2）经历探究光电效应规律的过程，培养学生的科学探究能力和思维能力。
3、情感态度与价值观目标（1）让学生体会科学研究的艰辛和乐趣，培养学生对科学的热爱和探索精神。
（2）使学生认识到科学理论的建立是一个不断发展和完善的过程，培养学生的科学态度和创新意识。
二、教学重难点1、教学重点（1）光电效应的实验规律。
（2）爱因斯坦光电方程及其应用。
2、教学难点（1）光电效应与经典电磁理论的矛盾。
（2）对光的粒子性的理解。
三、教学方法讲授法、实验法、讨论法、探究法四、教学过程1、导入新课通过展示一些与光电效应相关的生活实例，如太阳能电池板、光电传感器等，引起学生的兴趣，从而引出本节课的主题——光电效应。
2、新课讲授（1）光电效应的实验现象首先介绍光电效应的实验装置，包括光源、阴极、阳极和微电流计等。
然后进行实验演示，让学生观察在不同光照条件下，电流计的示数变化。
引导学生总结光电效应的实验现象：①存在饱和电流，光照强度越大，饱和电流越大。
②存在遏止电压，且遏止电压与入射光的频率有关，频率越大，遏止电压越大。
③存在截止频率，当入射光的频率低于截止频率时，无论光照强度多大，都不会发生光电效应。
（2）光电效应与经典电磁理论的矛盾引导学生思考光电效应的实验现象与经典电磁理论的矛盾之处，如按照经典电磁理论，光的能量是连续分布的，那么无论入射光的频率如何，只要光照强度足够大，电子就应该能够获得足够的能量逸出金属表面，然而实验结果并非如此。
通过讨论，让学生认识到经典电磁理论无法解释光电效应。
（3）爱因斯坦光电方程为了解释光电效应，引入爱因斯坦的光电方程：＄h\nu ＝ W ＋＼frac{1}｛2}mv^2$，其中$h\nu$为入射光子的能量，＄W$为金属的逸出功，＄＼frac{1}｛2}mv^2$为光电子的最大初动能。
光与电：光电效应实验教案
一、教案基本信息教案名称：光与电：光电效应实验教案适用年级：高中物理课时安排：2课时教学目标：1. 让学生了解光电效应的定义和条件。
2. 使学生掌握光电效应实验的基本原理和操作方法。
3. 培养学生的实验操作能力和团队协作精神。
教学重点：1. 光电效应的定义和条件。
2. 光电效应实验的操作方法和注意事项。
教学难点：1. 光电效应实验的操作方法和注意事项。
2. 实验数据的处理和分析。
教学准备：1. 光电效应实验装置。
2. 实验报告表格。
二、教学过程第一课时1. 导入新课教师通过展示光电效应的图片和视频，引导学生思考光与电之间的关系，激发学生的学习兴趣。
2. 知识讲解教师讲解光电效应的定义、条件和相关原理，如爱因斯坦的光量子假说和光电效应方程。
3. 实验演示教师进行光电效应实验的演示，讲解实验装置的组成、操作方法和注意事项。
4. 学生实验学生分组进行光电效应实验，记录实验数据。
第二课时1. 实验分析教师引导学生分析实验数据，探讨光电效应的规律。
2. 知识拓展教师讲解光电效应在现代科技领域的应用，如太阳能电池、光电子技术等。
3. 课堂小结教师总结本节课的主要内容和知识点，强调光电效应实验的操作方法和注意事项。
4. 作业布置学生完成实验报告，总结实验结果和收获。
三、教学反思教师在课后对自己的教学进行反思，分析教学过程中的优点和不足，为下一节课的教学做好准备。
关注学生的学习情况，对学生在实验过程中遇到的问题进行解答和指导。
四、课后作业学生完成实验报告，深入研究光电效应的相关知识，如光电子的最大动能与入射光的频率关系等。
五、教学评价通过学生的实验报告、课堂表现和课后作业，评价学生对光电效应实验的理解和掌握程度，为后续的教学提供参考。
对学生的实验操作能力、团队协作精神和创新能力进行评价，为提高学生的物理素养奠定基础。
六、教学活动设计6. 光电效应实验操作指导教师通过PPT或实验指导书，详细介绍光电效应实验的操作步骤，包括实验设备的连接、实验参数的设置、实验数据的记录等。
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4.2光电效应(第2课时）〖教材分析〗本节由光电效应方程、康普顿效应和光的波粒二象性三部分组成，其中光电效应方程是本节重点内容，它进一步揭开了光的粒子特性。
光的波粒二象性教材中先通过科学们对光的本性的历史过程简单回顾，引入二象性的理论。
本节教材是对学生进行类比思想方法以及物理兴趣培养的好题材。
〖教学目标与核心素养〗物理观念∶形成光量子初步的物理观念，通过学习康普顿效应解释一些天空为什么是蓝的现象，能应用光的波粒二象性解决一些实际问题。
科学思维∶运用光量子假说成功解释光电效应和康普顿效应，形成光具有能量和动量的思维观念。
科学探究：通过光量子假说分析光电效应的实验规律和康普顿效应。
科学态度与责任∶通过物理学史的学习，使学生能从科学家的工作中感悟科学探究，培养学生类比思想，以及严谨的科学思维。
〖教学重难点〗教学重点：光电效应方程、康普顿效应和光的波粒二象性。
教学难点：光电效应方程和光的波粒二象性。
〖教学准备〗多媒体课件等。
〖教学过程〗一、新课引入复习回顾光电效应的实验规律。
存在截止频率，与频率有关；存在饱和电流，与光强有关；存在遏止电压，与频率有关；光电效应的瞬时性。
光电效应中，光照射的瞬间就发出了光电子，而它的最大时动能以及光电效应的产生条件都跟频率有关。
这和波动理论格格不入，那到底应该如何解释他们。
这引发了物理学家们的认真思考。
二、新课教学（三）爱因斯坦的光电效应理论1.光量子理论能量量子化认为：电磁波的辐射和吸收是不连续的，一份儿一份儿的，每一份叫做一个能量子。
借用这一观点，爱因斯坦提出光量子化模型。
光量子认为：光不但在发射和吸收的时候，能量是一份一份的，而且光本身就是由一份一份的能量子组成的。
光子的能量：E = hν也就是说光其实是由光子组成的，这些光子沿光的传播方向，以光速c 运动。
2.光电效应方程按照爱因斯坦的理论，当光子照到金属上时，金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hv ，在这些能量中，一部分大小为W 0的能量被电子用来脱离金属，剩下的是逸出后电子的初动能。
即E k =hv-W 0 式子中为光电子的最大动能2c e k v m 21E，W 0是金属的逸出功 。
称为爱因斯坦光电效应方程。
通过这个方程爱因斯坦完美的解释了光电效应实验的规律。
3.爱因斯坦对光电效应实验规律的解释①截止频率的解释 通常所说的光强是指光的总能量，对于同一频率的光，单个光子的能量相同，因此光强大就说明光子的数量多。
电子要想从金属那逃出来，就需要克服金属的引力做功。
这类功当中最小的叫做逸出功用w 0表示，当电子被光照射时，一个电子只能吸收一个光子的能量，也就是hv 的能量。
如果吸收的能量大于逸出功hv>W 0，就会产生光电效应。
如果频率不够，即使增加光强，或者增加照射时间，也只是增加了光子的数量，并不能提高单个光子的能量，所以仍然不能产生光电效应。
这就解释了截止频率现象。
当hv =w 0时，h W v 0c =,此时的频率就是极限频率。
把它绘制成图像就是这样的。
②遏止电压的解释 E k =hv-W 02c e k v m 21E = c 2c e eU v m 21= 通过这三个方程，光电子的最大初动能E K 与入射光的频率v 有关，而与光的强弱无关。
这就解释了遏止电压和光强无关。
③瞬时性的解释这是由于电子一次性吸收了光子的全部能量，所以自然不需要时间的积累。
④饱和电流的解释对于同种频率的光，光较强时，单位时间内照射到金属表面的光子数较多，照射金属时产生的光电子较多，因而饱和电流较大。
理论是完美的，实践才是检验真理的标准。
思考与讨论爱因斯坦光电效应方程给出了光电子的最大初动能 E k 与入射光的频率v 的关系。
但是，很难直接测量光电子的动能，容易测量的是截止电压 U c 。
那么，怎样得到截止电压U c 与光的频率v 和逸出功W 0的关系呢?4.密立根验证光电效应方程E k =hv-W 02c e k v m 21E = c 2c e eU v m 21= 综合这三个式子就可以得到U c 和频率v 的关系：eW v e h U 0C -= 这样一来斜率就是e h k =，而纵轴的截距就是eW 0-。
至于根横轴的截距，它是逸出光电子的最大初动能为零的入射光频率，刚好能发生光电效应，这就是这种金属的极限频率。
如图密立根他通过测量金属的遏止电压U c 和入射光的极限频率v ，计算出布朗克常量h ，并与普朗克通过黑体辐射得出的h 相比较。
通过两种方法得出的普朗克常量h 基本上是一致的，误差不超过0.5%。
这为爱因斯坦光电效应方程提供了直接证据，又一次证明了光量子理论的正确。
（四）康普顿效应和光子的动量1.康普顿效应1918～1922年，美国物理学家康普顿在研究石墨对X 射线的散射时，发现在散射的X 射线中，除了与入射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分，这个现象称为康普顿效应。
2.经典理论的解释康普顿效应按照经典电磁理论：振动频率=入射光频率=散射光频率。
所以散射出来的射线不应该有波长大于λ0的成分，因此，康普顿效应无法用经典物理学解释。
3. 光子模型解释康普顿效应康普顿用光子的模型成功地解释了这种效应。
他的基本思想是∶光子不仅具有能量，而且具有动量，光子的动量p 与光的波长λ和普朗克常量h 有关。
这三个量之间的关系式为： λh p =波长变长的解释按照这个理论，光子与电子相互作用，使得电子动量增加。
根据动量守恒，光子的动量就要减少，而这个动量可以用λh p =来计算。
动量减少就意味着波长变长，这就是反射光波长变长的原因。
这时光量子理论完美解释了康普顿效应，康普顿散射证实了在微观世界的单个碰撞实验中，动量和能量守恒定律仍然是成立的，他有力的支持了爱因斯坦光量子假设。
（五）光的波粒二象性思考：光究竟是就是粒子，还是波？粒子：V 、m 、q ，运动符合牛顿运动定律 波：在空间是迷散开了，它的特征是频率和波长。
在经典物理学中，粒子和波是相互排斥的。
物质要么是粒子，要么是波。
疑惑：光究竟是哪一种啊？ 实验现象1：光的干涉、衍射表明光是一种波。
实验现象2；光电效应和康普散射，表明光是一种粒子。
也就是说光同时具有波和粒子的特性。
即光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。
光传播的过程中，主要表现为波动性；而关于物体相互作用的时候，更多的表现出粒子性。
此外波长较长的光波动性更强，而波长较短的光粒子性更强。
你可以这样理解波长短就是频率v 比较大，因此光子的能量hv 就比较大，所以粒子性就比较强。
课堂练习例1：利用光子说对光电效应的解释，下列说法正确的是( )A.金属表面的一个电子只能吸收一个光子B.电子吸收光子后一定能从金属表面逸出，成为光电子C.金属表面的一个电子吸收若干个光子，积累了足够的能量才能从金属表面逸出D.无论光子能量大小如何，电子吸收光子并积累了能量后，总能逸出成为光电子解析：根据光子说，金属中的一个电子一次只能吸收一个光子，若所吸收的光子频率大于金属的截止频率，电子才能逃离金属表面，成为光电子，且光子的吸收是瞬时的，不需要积累能量的时间，故选项A正确。
例2：下列有关光的波粒二象性的说法正确的是（）A.有的光是波，有的光是粒子B.光子与电子是同样的一种粒子C.光的波长越长，其波动性越显著；波长越短.其粒子性越显著D.大量光子的行为往往显示出粒子性解析∶一切光都具有波粒二象性，有些行为（如干涉、衍射）表现出波动性，有些行为（如光电效应）表现出粒子性，所以不能说有的光是波，有的光是粒子。
虽然光子与电子都是微观粒子，都具有波粒二象性，但电子是实物粒子，有静止质量，光子不是实物粒子，没有静止质量。
电子是以实物形式存在的物质，光子是以场形式存在的物质，所以不能说光子与电子是同样一种粒子。
光的波粒二象性的理论和实验表明，大量光子的行为表现出波动性，个别光子的行为表现出粒子性。
光的波长越长，衍射性越好，即波动性越显著，光的波长越短，其光子能量越大，个别或少数光子的作用就足以引起光接收装置的反应，所以其粒子性就很显著。
故选项C正确。
选C。
例3：对于光的行为，下列说法正确的是（）A.个别光子的行为表现为粒子性，大量光子的行为表现为波动性B.光的波动性是光子本身的一种属性，不是光子之间的相互作用引起的C.光表现出波动性时，就不具有粒子性了，光表现出粒子性时，就不具有波动性了D.光的波粒二象性应理解为，在某种场合下光的波动性表现明显，在另外某种场合下光的粒子性表现明显解析：个别光子的行为表现为粒子性。
大量光子的行为表现为波动性。
选项A正确；光与物质作用，表现为粒子性，光的传福表现出波动性。
光的波动性与粒子性都是光的本质属性，因为波动性表现为粒子的分布概率，光的粒子性表现明显时仍具有波动性，因为大量光子的行为里现出波动规律。
选项BD正确。
例4：能够证明光具有波粒二象性的现象是（）A.光的反射和小孔成像现象B.光的衍射和光的色散C.光的折射和透镜成像D.光的干涉、光的衍射、光电效应和康普顿效应解析：选D。
例5：关于光的本性，下列说法正确的是（）A.关于光的本性，牛顿提出微粒说，惠更斯提出波动说，爱因斯坦提出光子说，它们都说明了光的本性B.光具有波粒二象性是指∶既可以把光看成宏观概念上的波，也可以看成微观概念上的粒子C.光的干涉、衍射现象说明光具有波动性，光电效应说明光具有粒子性D.光的波粒二象性是将牛顿的波动说和惠更斯的粒子说真正有机地统一起来的解析：光具有波粒二象性，这是现代物理学关于光的本性的认识，先的波粒二象性不同于牛顿提出的微粒说和惠更斯的波动说。
是爱因斯坦的光子说和麦克斯韦的电磁说的统一。
光的不涉、衍射现象说明光具有波动性。
光电效应说明光具有粒子性。
故逸项ABD借误，C正确。
例6：铝的逸出功是4.2eV，现在将波长200nm的光照射铝的表面。
(1)求光电子的最大初动能。
(2)求遏止电压。
(3)求铝的截止频率。
解析：（1）由爱因斯坦光电效应方程E k =hv-W 0可得eV 012J 10233J 10612410210310636W ch E 191978340k ..)...(=⨯=⨯⨯-⨯⨯⨯⨯=-=----λ （2）由eU c =E K 得遏止电压V 012eE U k c .==。
（3）由W 0=hv 0得截止频率Hz 10011Hz 10636106124h W v 15341900⨯=⨯⨯⨯==--....。
〖板书设计〗4.2光电效应(第2课时）三、爱因斯坦的光电效应理论1.光量子理论：光本身就是由一个个不可分割能量子组成的。
每一份称为光量子。
光子的能量：E = hν2.光电效应方程：E K =hv -w 02c e k v m 21E =——光电子最大初动能 W 0——金属的逸出功3.爱因斯坦对光电效应实验规律的解释4.密立根验证光电效应方程：eW v e h U 0C -=四、康普顿效应和光子动量1.康普顿效应：在散射的X 射线中，除了与人射波长λ0相同的成分外，还有波长大于λ0的成分。