Физический практикум по физике 11 класс "Определение постоянной Планка»

                                                                                                                   Клименко  Людмила Ильинична

                                                                                                   МБОУ СОШ № 4 г. Полярные  Зори

                                                               Учитель физики

 «Определение постоянной Планка».

Тип урока:

 Интерактивный урок формирования новых умений и проверки знаний с использованием ЦОР.

  Цель урока:

  Определить постоянную Планка опытным путём, сравнить её с известным результатом.

Планируемые результаты:

метапредметные:

  1. Определять  цели и осуществлять оценку результатов своей учебной деятельности .

  2. Устанавливать причинно- следственные связи, строить логические  рассуждения и делать выводы.

  3. Воспринимать, перерабатывать и предъявлять  информацию в словесной, образной и   символической формах.

 предметные:

1.  Научиться проводить эксперименты и оценивать полученные  результаты.

2.  Применять научные методы  познания и наблюдения физических явлений при проведении опытов.

   личностные:

1.  Формирование познавательных интересов,  интеллектуальных и творческих        способностей  учащихся.  

2. Формирование способности к самообразованию  на основе мотивации

к обучению и познанию.

3. Формирование  коммуникативной   компетентности в общении со сверстниками и  учителем в процессе образовательной  деятельности.

    Ход урока.

Сегодня мы с помощью компьютерного  эксперимента определим постоянную        Планка. Для того, чтобы это сделать повторим теорию фотоэффекта.

Вопросы для повторения. ( слайд № 3)

1)    В чём состоит явление фотоэффекта?

2)    Что такое «красная граница» фотоэффекта?

3)    Сформулируйте законы фотоэффекта?

Постоянная Планка – это важнейшая универсальная константа, играющая в квантовой физике такую же фундаментальную роль, как скорость света в теории относительности. Открытие постоянной Планка и связанной с ней идеи квантования ознаменовало рождение новой, квантовой теории. Физику, как науку, стали подразделять на классическую и квантовую. Постоянная Планка была определена экспериментально не только с помощью законов теплового излучения, но и другими, прямыми и точными методами. Значение постоянной Планка на основе разных физических явлений (теплового излучения, фотоэффекта, коротковолнового сплошного спектра рентгеновского спектра) хорошо согласуется друг с другом. Т.о. постоянная Планка – это фундаментальная постоянная, отражающая специфику законов микромира, характеризует дискретную (прерывистую) природу взаимодействия.

Сегодня мы с вами определим эту постоянную, смоделировав на компьютере  опыт по фотоэффекту.

Свои результаты опытов,  вычисления и ответы на вопросы вы будете заносить в индивидуальный бланк отчета, который сдадите в конце урока. ( Приложение )

Проводится компьютерный эксперимент в котором определяется длина волны падающего света и задерживающее напряжение ( слайды № 5-8)

По результатам опыта заполняется таблица ( слайд № 9, 11 )

Волна	λ, нм	ν,  ТГц	Uз ,В	qUз  10-19, Дж
фиолетовый	395	759	-1,2	1,92
синий	450	667	-0,8	1,28
зелёный	500	600	-0,5	0,8
жёлтый	580	517	-0,2	0,32

h = A + qU_з                                   

Uз = +                    =const,   U зависит от частоты падающего света

Зависимость Е_к от ν  установил Роберт  Милликен в 1915 году.

По результатам опыта:

1.     Строится   график зависимости    Е= qU_з  от .

Для этого  каждый учащийся получает лист для построения графика.

Графиком должна стать прямая линия.

 ( слайд № 12 )

( слайд № 13 )

2.     По графику и результатам опыта  определяется постоянная  Планка   из формулы  qΔU_з = hΔν. 

Ответ в Джс и эВс

Возможные  результаты:

                h= 1,6 10^-19/243 10¹²   =6,61 10 ^-34 Дж с

h= 1 /243 10¹²   =4,1310^-15 Дж  

          Из формулы  h= q   видно, что зависимость U_з от ν является линейной

        Т.к.  h= const , то  зависимость Е_к от ν есть семейство параллельных прямых.

h=tgα

( слайд № 14)

Контрольные вопросы: ( слайд № 16 )

1.     Почему в таблице нет длины волны красного света?

2.     Почему постоянная Планка – это фундаментальная постоянная?      

3.      Почему для разных металлов графики Е_к от  есть семейство параллельных              

                       прямых. 

           Результаты опыта . ( слайд № 17)

                h=6,61 10 ^-34 Дж с

    совпадают с известными   результатами.

                  Задачи. ( слайды № 18 -21 )

1.   В некоторых  опытах  по  изучению фотоэффекта фотоэлектроны тормозятся электрическим полем. Напряжение, при котором поле останавливает и возвращает назад все фотоэлектроны, назвали задерживающим напряжением.

               В таблице представлены результаты одного из таких   опытов при освещении

                одной и той же пластины. 

Задерживающее напряжение Uз, В	0,4	0,6
Частота υ 1014 Гц	5.5	6,1

Постоянная Планка по результатам этого эксперимента равна:

1)    4,6 10^-34 Дж с                          3) 7 10^-34 Дж с

2)    5,3 10^-34 Дж с                          4) 6,3 10^-34 Дж с        

2 . Законы фотоэффекта свидетельствуют, что свет при испускании и поглощении ведет себя подобно потоку частиц, энергия которых пропорциональна

                 1)   интенсивности световой волны;                3)  длине волны; 

  2)  частоте излучения света.                            4)  времени излучения;

3.В эксперименте обнаружено, что при очень высокой интенсивности облучения фотоэлектрический эффект происходит и при частотах фотонов ниже красной границы фотоэффекта. Как вы думаете, чем можно объяснить этот эффект?

1)   Это следствие соотношения неопределенностей

                2)  Атомы могут поглощать одновременно два или более фотонов

3)  Возможен туннельный эффект

4) При высоких интенсивностях облучения возможно нарушение закона сохранения энергии

4.Как изменится кинетическая энергия электронов при фотоэффекте, если увеличить частоту облучающего света, не изменяя общую мощность излучения?

1)    Ответ неоднозначен                      3)  Увеличится

2)    Не изменится                                 4)   Уменьшится 

5. При освещении катода вакуумного фотоэлемента потоком монохроматического света происходит освобождение фотоэлектронов. Как изменится максимальная энергия фотоэлектронов при увеличении частоты в 2 раза?

1)    Не изменится                                 3) Увеличится в 2 раза

2)     Увеличится менее чем в 2 раза   4)  Увеличится более чем в 2 раза

6.Как изменится частота «красной» границы фотоэффекта, если освещаемому шарику радиусом R сообщить положительный заряд?

1) Уменьшится                                   3) Ответ неоднозначный

2) Не изменится                                 4)  Увеличится

Ответы.

1	2	3	4	5	6
2	2	2	3	4	4

Литература и интернет ресурсы.

1.     http://vlad-ezhov.narod.ru/zor/p4aa1.html

2.     http://school-collection.edu.ru/catalog/res/2222d260-1442-1624-2b6b-62a47ea3ee93/?from=8b1ae4d4-9f25-c597-c8de-a3f2e677f59b&interface=pupil&class=54&subject=30

3.     Г.Я Мякишев Б.Б. Буховцев.  Физика учебник для 11 класса М: «Просвещение»

 4. ЕГЭ 2012 физика: типовые экзаменационные варианты под. ред. М.Ю. Демидовой М: Национальное образование 2011-272с

Пояснительная записка

Автор материала (ФИО)	Клименко Людмила Ильинична
Должность (с указанием преподаваемого предмета), категория	Учитель физики, высшая квалификационная категория
Образовательное учреждение (подробное название)	МБОУ СОШ № 4 г. Полярные Зори Мурманская обл.
Название материала, класс, учебник.	Физический практикум «Определение постоянной Планка» 11 (профильный) класс. Учебник Г.Я. Мякишев  Б.Б. Буховцев
Вид ресурса (презентация, текстовый документ и т.д.)	Презентация, конспект урока, раздаточный материал
Перечень материалов из Единой коллекции образовательных ресурсов (http://school-collection.edu.ru) с указанием конкретными ссылками на ресурсы.	Эксперимент демонстрации фотоэффекта:  (http://vlad-ezhov.narod.ru/zor/p4aa1.html)
Цели применения материалов из Единой коллекции образовательных ресурсов и их место в разработке урока	Обеспечение наглядности и проводимого эксперимента,  организация активной творческой работы учащихся.
Краткое описание представленного ресурса и особенностей разработки.	Ресурс представляет собой урок- практикум для 11 ( профильного) класса по квантовой физике по теме « Определение постоянной Планка» С помощью компьютерного эксперимента получить данные с их помощью стоится график и вычисляется  постоянная  Планка.
Список использованной литературы.	Г.Я Мякишев Б.Б. Буховцев  Физика учебник для 11 класса М: «Просвещение»  ЕГЭ 2024 физика: типовые экзаменационные варианты под. ред. М.Ю. Демидовой М: Национальное образование 2024-336с

• 1 слайд

  Определение постоянной Планка
  Физический практикум
  11 класс
  
  

• 2 слайд

  Цель урока:
  
  Определить постоянную Планка опытным путём, сравнить её с известным результатом
  
  

• 3 слайд

  
  Вопросы для повторения
  
  В чём состоит явление фотоэффекта?
  Что такое «красная граница» фотоэффекта?
  Сформулируйте законы фотоэффекта?
  
  

• 4 слайд

  Уравнение фотоэффекта
  

• 5 слайд

  Опыт №1
  

• 6 слайд

  Опыт № 2
  

• 7 слайд

  Опыт № 3
  

• 8 слайд

  Опыт № 4
  

• 9 слайд

  ТАБЛИЦА ДАННЫХ
  395
  450
  500
  580
  -1,2
  -0,8
  -0,5
  -0,2
  

• 10 слайд

  Вычисление частоты падающего света
  
  
  
  Вычисление энергии электронов
  ,
  
  где
  

• 11 слайд

  ТАБЛИЦА ДАННЫХ
  759
  395
  667
  600
  517
  1,92
  1,28
  0,8
  0,32
  

• 12 слайд

  ГРАФИК ЗАВИСИМОСТИ
  

• 13 слайд

  з
  Т.к. h= const , то зависимость Ек от ν есть семейство параллельных прямых.
  

• 14 слайд

  Расчёт постоянной Планка
  
  
  
  
  

• 15 слайд

  Контрольные вопросы
  Почему в таблице нет длины волны красного света?
  Почему для разных металлов графики Ек от ν есть семейство параллельных прямых?
  Почему постоянная Планка – это фундаментальная постоянная?
  
  
  

• 16 слайд

  Вывод
  Результаты опыта
  
  
  совпадают с известными результатами.
  

• 17 слайд

  .
  
  
  1. В некоторых опытах по изучению фотоэффекта фотоэлектроны тормозятся электрическим полем. Напряжение, при котором поле останавливает и возвращает назад все фотоэлектроны, назвали задерживающим напряжением.
  В таблице представлены результаты одного из таких опытов при освещении одной и той же пластины
  
  
  
  Постоянная Планка по результатам этого эксперимента равна:
  1) 4,6 10-34 Дж с 3) 7 10-34 Дж с
  2) 5,3 10-34 Дж с 4) 6,3 10-34 Дж с
  
  
  
  
  
  

• 18 слайд

  2. Законы фотоэффекта свидетельствуют, что свет при испускании и поглощении ведет себя подобно потоку частиц, энергия которых пропорциональна
  1) интенсивности световой волны; 3) длине волны;
  2) частоте излучения света. 4) времени излучен
  4. В эксперименте обнаружено, что при очень высокой интенсивности облучения фотоэлектрический эффект происходит и при частотах фотонов ниже красной границы фотоэффекта. Как вы думаете, чем можно объяснить этот эффект?
  1) Это следствие соотношения неопределенностей
  2) Атомы могут поглощать одновременно два или более фотонов.
  3) Возможен туннельный эффект.
  4) При высоких интенсивностях облучения возможно нарушение закона сохранения энергии
  
  

• 19 слайд

  4. Как изменится кинетическая энергия электронов при фотоэффекте, если увеличить частоту облучающего света, не изменяя общую мощность излучения?
  1) Ответ неоднозначен. 3) Увеличится.
  Не изменится. 4) Уменьшится.
  
  
  5. При освещении катода вакуумного фотоэлемента потоком монохроматического света происходит освобождение фотоэлектронов. Как изменится максимальная энергия фотоэлектронов при увеличении частоты в 2 раза?
  
  1) Не изменится. 3) Увеличится в 2 раза.
  2) Увеличится менее чем в 2 раза. 4) Увеличится более чем в 2 раза.
   
  
  
  

• 20 слайд

  6 . Как изменится частота «красной» границы фотоэффекта, если освещаемому шарику радиусом R сообщить положительный заряд?
  1) Уменьшится. 3) Ответ неоднозначный.
  2) Не изменится. 4) Увеличится.
  
  
  

• 21 слайд

  (http://vlad-ezhov.narod.ru/zor/p4aa1.html)
  
  (http://school-collection.edu.ru/catalog/res/2222d260-1442-1624-2b6b-62a47ea3ee93/?from=8b1ae4d4-9f25-c597-c8de-a3f2e677f59b&interface=pupil&class=54&subject=30
  
  Г.Я Мякишев Б.Б. Буховцев Физика учебник для 11 класса М: «Просвещение»
  ЕГЭ 2012 физика: типовые экзаменационные варианты под. ред. М.Ю. Демидовой М: Национальное образование 2011-272с
  
  

Бланк отчёта.

Ф. И. ____________________________________

Таблица опыта

Волна	λ, нм	ν,  ТГц	Uз ,В	qUз  10-19, Дж
фиолетовый
синий
зелёный
жёлтый

График

Вычисление постоянной Планка.

Контрольные вопросы:

1.    Почему в таблице нет длины волны красного света?

2.    Почему постоянная Планка – это фундаментальная постоянная?      

3.    Почему для разных металлов графики Е_к от  есть семейство параллельных?              

Тестовые вопросы

1.   В некоторых  опытах  по  изучению фотоэффекта фотоэлектроны тормозятся электрическим полем. Напряжение, при котором поле останавливает и возвращает назад все фотоэлектроны, назвали задерживающим напряжением.                                                                    В таблице представлены результаты одного из таких   опытов при            освещении одной и той же пластины.

Задерживающее напряжение Uз, В	0,4	0,6
Частота υ 1014 Гц	5.5	6,1

Постоянная Планка по результатам этого эксперимента равна:

1)    4,6 10^-34 Дж с                          3) 7 10^-34 Дж с

2)    5,3 10^-34 Дж с                          4) 6,3 10^-34 Дж с

2 . Законы фотоэффекта свидетельствуют, что свет при испускании и  поглощении

ведет себя подобно потоку частиц, энергия которых пропорциональна

1)   интенсивности световой волны;                3)  длине волны;

2)  частоте излучения света.                            4)  времени излучения;

3.В эксперименте обнаружено, что при очень высокой интенсивности облучения фотоэлектрический эффект происходит и при частотах фотонов ниже красной границы фотоэффекта. Как вы думаете, чем можно объяснить этот эффект?

1)   Это следствие соотношения неопределенностей.

2)  Атомы могут поглощать одновременно два или более фотонов.

3)  Возможен туннельный эффект.

4)  При высоких интенсивностях облучения возможно нарушение закона сохранения энергии.

4.Как изменится кинетическая энергия электронов при фотоэффекте, если увеличить частоту облучающего света, не изменяя общую мощность излучения?

1)   Ответ неоднозначен.                      3)  Увеличится.

2)   Не изменится.                                 4)   Уменьшится.

5. При освещении катода вакуумного фотоэлемента потоком монохроматического света происходит освобождение фотоэлектронов. Как изменится максимальная энергия фотоэлектронов при увеличении частоты в 2 раза?

     1) Не изменится.                                 3) Увеличится в 2 раза.

       2)Увеличится менее чем в 2 раза.    4) Увеличится более чем в 2 раза.      

6.Как изменится частота «красной» границы фотоэффекта, если освещаемому шарику радиусом R сообщить положительный заряд?

            1) Уменьшится.                                   3) Ответ неоднозначный.

            2) Не изменится.                                 4)  Увеличится.