光电效应教材解读与教学设计赵彦彬教材分析：本节上半节《光电效应》及下半节《康普顿效应》和上节《黑体辐射》一样都是证明光的粒子性的经典实验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（光的粒子性建立的过程就是量子物理初步建立的过程）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本节的知识网络如下：光电效应（定量实验）实验现象传统理论解释 创新理论：光的粒子性光电效应（定性实验）新的分析解释实验电路实验器材实验原理实验步骤 实验电路实验器材 教学设计：1、从定性实验入手让学生知道光电效应现象，知道光电子，知道锌板及验电器带正电2、介绍电子逸出情景，介绍逸出功，让学生从能量角度认识光电效应此处介绍逸出功等，帮助学生建立感性认识，让学生从易于理解的能量角度认识问题，分散了难点注意认识金属电子吸收光子的能量增加了自身动能，这些动能促使电子挣脱其他粒子的束缚，向外逃逸，逃逸时动能逐渐减少，减少的动能转化成势能电子逃出金属面时的动能Ek=△Ek=E光-△Ep式子中△Ek为电子逸出后和逸出前动能的差值，显然电子逸出前后都存在与温度相对应的热运动动能，这部分动能不需要在等式前后都加上，我们关心的是动能的增加量；E光是光子的能量，△Ep是电子增加的势能。
以上逃逸情景中，有一部分电子较为特殊：即表层电子的逃逸情况容易知道，表层电子逃逸时消耗的动能最小，也即克服阻力做的功（对应转化成的势能）也最小这个最小的功叫做这种金属的逸出功，此时对应的逸出动能最大即Ek=E光-W0需要注意的是，这里的△Ek、W0都是很多电子的平均值就某一个具体的电子来说比平均值大或小，所以若对某一个电子应该有△Ek=E光±E动-W0 式子中E动为比平均值多或少的能量，这就是课本中提到的“若电子吸收的能量与原有的热运动能量之和超过逸出功……”的“原有的热运动能量”的含义——这个问题教学中可不主动涉及3、定量实验电路介绍、实验步骤介绍需要让学生注意认识分压电路、知道光电子向各个方向运动的都有、知道通过光电管的电流大小由每秒到达阳极A的电子数目唯一决定（阴极K发射的电子不一定全部达到阳极A，所以阴极发射电子数目并不能完全决定光电流——指通过光电管的电流）、加上正向电压可以使更多电子偏转并加速射向阳极A需要注意介绍光电管也是一个电源，即使没有正向电压，也有电子到达阳极A加上正向电压只是两个电源正向串联，所以电流更大4、实验现象1）存在饱和电流现象：①电源正接时，光照条件不变时，随着电压增大，光电流逐渐增大，但最终趋向一个饱和值。
②增大入射光强度，饱和电流增大实验现象按课本叙述让学生阅读或根据实验情况去总结推论：在发生光电效应时，入射光越强，阴极Ｋ上发射的光电子数目越多解释：举例子说明问题：假如黄光照射某金属，每秒打出100个能量不同、速度方向不同的电子（之所以能量不同是因为表层电子出来时具有最大初动能，稍靠里的消耗能量多，出来时的初始动能较小），所以分压电路提供的电压越大时，被加速、偏转加速并达到A 板的电子数越多但是，每秒达到Ａ板的电子最多只能达到100个，这时的电流叫做饱和电流如果增强黄光亮度，则每秒打出的电子数增大，所以饱和电流会增大2）存在遏止电压现象：①滑动变阻器触头在最左端（分压为零）时，光电流不为零或者将直流电源断开时光电流不为零②将电源反接，从零开始逐渐增加反向电压，光电流逐渐减小，当电压增大到某一值时光电流为零此时的电压称为遏止电压Uc推论：光电子具有一定的初始动能解释：从金属板发出的光电子具有初动能，这些电子能直接到达阳极A，甚至在有反向电场力阻碍情况下也能到达阳极A，直到反向电压增大到一定值时才能被完全阻止，这就是遏止电压Uc存在的原因众多的电子初动能不尽相同，其中最大初动能Ek=eUc。
3）存在截止频率（极限频率）现象：①对某种的金属进行光电效应实验，改变光的频率，当频率小于一定值将不会在被打出光电子这个频率叫该金属的截止频率，也叫极限频率，记为υc换用不同的金属，截止频率也随之改变②高于截止频率时，无论光强大小，遏止电压都是相同的推论：光电子的能量与入射光的频率有关，与光的强弱无关解释：传统观点无法解释传统观点认为，光的能量与光强成正比，与频率无关传统观点得出的结论是，只要光强足够大就能发生光电效应，不存在截止频率4）存在瞬时性现象：光照的同时就有光电流产生，没有先后，没有时间的积累推论：光的能量瞬时传递给了电子解释：传统观点无法解释传统观点得出的结论是，如果光强较小，需要一定的时间积累才能使电子获得足够的动能5、爱因斯坦光的能量子理论解释光电效应——光电效应方程普朗克观点：黑体辐射中已经介绍过，电磁波在辐射和吸收时是一份一份的能量子爱因斯坦观点：电磁波（包括光）本身就是一份一份的能量子组成，不仅仅是在辐射和吸收过程中频率为υ的光的能量子为hυ. 一束光含有很多个能量子，其总能量为E=N hυ.光的频率υ决定光的单个能量子大小，能量子个数N决定光强大小这里能量子即能量单元，其数值为hυ. 能量单元值与频率成正比。
也可称为：光的能量与频率正比后来把能量子叫做一个光子安因斯坦光电效应方程：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hυ，这些能量的一部分克服金属的逸出功W0，剩下的表现为电子逸出后的初动能Ek，即Ek=hυ - W0式子中W0是克服阻力做功的最小值，所以Ek是最大初动能，Ek=安因斯坦对光电效应的解释：（1）现象1，和传统解释相当，只是把“光”换成“光子”，一个光子打出一个电子由学生直接解释2）现象2，和传统解释相当，只是把“光”换成“光子”，一个光子打出一个电子由学生直接解释3）现象3：频率较小的光，光子能量较小，使电子获得的能量尚小于逸出功，所以存在截止频率频率高于截止频率时，光强即使很小，但也有一定数目的光子打出电子，所以无论光线强弱，遏止电压相同，都满足电子能量不会随时间积累，比如多个光子连续作用，“合力”打出一个电子）（4）现象4：光的能量是一次性地提供一个光子的能量，不需要积累，所以只要大于截止频率，无论光强弱，不需要时间积累就能直接打出电子。