Урок по физике в 11 классе "Прменение фотоэффекта"

• 1 слайд

  «Где «работают» световые кванты?»
  Ильина И.Н.,
  учитель физики
  МБУ «Школа №43»
  
  
  Тольятти 2016
  

• 2 слайд

  Содержание:
  1.История открытия квантовых свойств света:
  а)1887г-Г.Герц открытие фотоэффекта.
  б) конец 19в-А.Г.Столетов-исследование фотоэффекта (опыты).
  в) 1900г-квантовая гипотеза М.Планка.
  г) 1905г-А.Эйнштейн-теория (законы) фотоэффекта.
  2. Фотоны.
  3. Применение фотоэффекта:
  Вакуумные и полупроводниковые элементы.
  4.Проявление квантовых свойств света:
  а)Химическое действие света ( фотосинтез, фотография, загар, выцветание тканей и волос (летом), образование озона после грозы).
  Б) Световое давление-исследование П.Н.Лебедева.
  

• 3 слайд

  1.История открытия квантовых свойств света:
  А) 1887г-Г.Герц открытие фотоэффекта.
  Фотоэффект – это вырывание электронов из вещества под действием света.
  Открытие фотоэффекта следует отнести к 1887 г., когда Герц обнаружил, что освещение ультрафиолетовым светом электродов искрового промежутка, находящегося под напряжением, облегчает проскакивание искры между ними.
  

• 4 слайд

  б) конец 19в-А.Г.Столетов-исследование фотоэффекта (опыты).
  
  А.Г. Столетов исследовал явление фотоэлектрического эффекта, установил его природу и главные закономерности. Суть фотоэффекта, как открыл Столетов, состоит в испускании металлом под действием света отрицательно заряженных частиц, оказавшихся на поверку электронами.
  

• 5 слайд

  в) 1900г-квантовая гипотеза М.Планка.
  
  Макс Планк в 1900 г. высказал гипотезу о том, что свет должен излучаться порциями (квантами). Таким образом, начала развиваться современная физическая теория, называемая квантовой физикой.
  

• 6 слайд

  г) 1905г-А.Эйнштейн-теория (законы) фотоэффекта.
  В 1905 г. Эйнштейн, опираясь на работы М. Планка, предложил совершенно новую теорию фотоэффекта. По Эйнштейну, световой поток представляет собой поток «атомов света», названных Эйнштейном фотонами; каждый фотон обладает энергией.
  

• 7 слайд

  2. Фотоны
  Фотоны - световые «частицы» («квазичастицы»),не имеющие массы покоя и электрического заряда, но обладающие энергией и импульсом.
  Приблизительно так выглядит виртуальная модель фотона.
  

• 8 слайд

  3. Применение фотоэффекта:
  
  С помощью фотоэффекта «заговорило» кино, стала возможной передача движущихся изображений (телевидение) Основанные на фотоэффекте приборы контролируют размеры изделий лучше человека, вовремя включают и выключают маяки и уличное освещение.
  

• 9 слайд

  Вакуумные и полупроводниковые элементы.
  
  Вакуумные фотоэлементы. Современный вакуумный фотоэлемент представляет собой стеклянную колбу, часть внутренней поверхности которой покрыта тонким слоем металла с малой работой выхода. Через прозрачное окошко свет проникает внутрь колбы. В ее центре расположена проволочная петля или диск — анод , который служит для улавливания фотоэлектронов.
  

• 10 слайд

  Полупроводниковые фотоэлементы. Кроме рассмотренного фотоэффекта, широко применяется и так называемый внутренний фотоэффект в полупроводниках. Внутренним фотоэффектом называется перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твёрдых и жидких полупроводниках и диэлектриках, происходящее под действием излучений.
  

• 11 слайд

  4.Проявление квантовых свойств света:
  а)Химическое действие света ( фотосинтез, фотография, загар, выцветание тканей и волос, образование озона после грозы).
  
  Важнейшие химические реакции под действием света и солнца происходят во многих микроорганизмах, траве, зеленых листьях деревьев и растений , дающих нам пищу и кислород для дыхания. Листья поглощают из воздуха углекислый газ и расщепляют его молекулы на составные части: углерод и кислород. Происходит это в молекулах хлорофилла под действием красных лучей солнечного спектра. Этот процесс называется фотосинтезом.
  

• 12 слайд

  Фотография. Химическое действие света лежит в основе фотографии. Слово «фотография» происходит от греческого «фото» – свет, «графо» – рисую, пишу. Фотография – рисование светом.
  

• 13 слайд

  Выцветание тканей на солнце и образование загара ( потемнение кожи человека под воздействием ультрафиолетовых лучей) – это тоже примеры химического действия света.
  

• 14 слайд

  При попадании солнечных лучей, в капле воды кислород преобразуется в озон. Также Вы чувствуете запах озона после грозы, когда он образуется при электрическом разряде.
  

• 15 слайд

  Б) Световое давление-исследование П.Н.Лебедева.
  Лебедев при помощи виртуозных, хотя и выполненных скромными средствами опытов подтвердил теоретическое предсказание Максвелла о давлении света на твердые тела, а в 1907 году — и на газы (открытие эффекта давления света). С точки зрения квантовой теории давление света появляется в результате передачи телу импульсов фотонов при их поглощении.
  

• 16 слайд

Квантовые  свойства  света

Вопросы

1.      В чём состоит явление внешнего фотоэффекта?

2.      В чём состоит явление внутреннего фотоэффекта?

3.      Что представляет собой фотоэлемент?

4.      Приведите примеры химического действия света.

5.      Как объясняет световое давление квантовая теория света?

6.      Кто предсказал существование светового давления и кто измерил его опытным

 путём?

Ответы

А. …освобождение валентных электронов в полупроводниках и диэлектриках

         под действием светового излучения без вылета…

Б. …прибор, служащий для преобразования лучистой энергии в энергию

        электрического тока.

В.    Световое давление предсказал Г. Герц (1887 г); опытным путём давление 

        света измерил П.Н. Лебедев (1900 г).

Г. …выцветание тканей, действие на фотоплёнку, фотоэффект и др.

Д. …вылет электронов из металла под действием электромагнитного излучения.

Е. …есть результат возникновения механических сил, действующих на 

         электроны поверхностного слоя со стороны электромагнитного поля 

         световой волны.

Ж. …выцветание тканей, действие на фотоплёнку, разложение перекиси 

          водорода на воду и кислород и др.

И. …есть результат передачи фотонами своего импульса отражающей или  

         поглощающей поверхности.

К.    Световое давление предсказал Д. Максвелл (1873 г); опытным путём

        давление света измерил П.Н. Лебедев (1900 г).

Муниципальное бюджетное учреждение

«Школа №43» г.о. Тольятти Самарской области

План-конспект урока по физике в 11 классе

 «Применение фотоэффекта»

                                                                                               Подготовила:

                                                                                                  Ильина Ирина Николаевна,

учитель физики

Тольятти, 2016 г

Цели урока:

1.  Образовательные: познакомить учащихся с практическим применением фотоэффекта, а также с природными и техническими проявлениями квантовых свойств света. 
2.  Развивающие: способствовать формированию информационной культуры учащихся и развитию умения анализировать, сравнивать, делать выводы, развивать логику.
3. Воспитательные: способствовать формированию коммуникативной культуры учащихся, воспитывать внимание, чувство ответственности, терпимости к суждениям товарищей, прививать интерес к предмету.

Тип урока: изложение нового материала.

Задачи урока:

Изучить:

• устройство и принцип действия вакуумного и полупроводникового фотоэлементов.
• физическую природу светового давления на основе квантовой природы света.
• процесс фотохимических реакций.
• сущность фотосинтеза.   

    Формы работы учащихся: индивидуальная, групповая, фронтальная.

Программное обеспечение:

Электронное приложение к учебнику Г.Я. Мякишева, Б.Б. Буховцева, В.М. Чаругина «Физика.11 класс».  

Дидактический материал:

индивидуальные тестовые карточки;

карточки-задания для работы в группах.

Наглядные пособия:

доклад –презентация учащихся..

Межпредметные связи: математика, информатика, биология, химия

Ход урока.

№	Время, мин.	Этапы урока	Действия учителя	Действия учащихся	Примечания
1	1	Орг. момент	Приветствие, организация внимания, отметить отсутствующих	Приветствуют вставанием, рассаживаются, готовят всё необходимое
2	2	Тема и задачи урока	Озвучивает тему и задачи урока	Записывают тему урока	Тема записана на доске
3	7	Актуализация пройденных знаний	Фронтальный опрос по пройденному материалу	Два ученика поочерёдно отвечают на вопросы мини-теста	Электронное приложение к учебнику  Г.Я. Мякишева, Б.Б. Буховцева, В.М. Чаругина «Физика.11 класс»
4	13	Объяснение нового материала	Объясняет материал с использованием компьютера, вызывает учащегося, подготовившего презентацию о применении квантовых свойств света	Слушают, задают вопросы	Учащимся можно пересесть, чтобы было лучше видно
5	5	Работа с карточками по закреплению полученных знаний	Объясняет, как работать с карточкой	Заполняют карточки (устанавливают соответствие)	Обмениваются с соседом по парте, проверяют и выставляют оценки согласно предложенным критериям. Критерии оценки: «5»-5 верных ответов «4»-4 верных ответов «3»-3 верных ответа
6	13	Решение расчётных задач (закрепление полученных знаний)	Зачитывает содержание задач, комментирует ход решения.	Решают задачи на доске (объясняя выбранный ход решения) и в тетрадях; задают вопросы по ходу решения.
7	3	Рефлексия	Предлагает проанализировать свою деятельность на уроке	Анализируют свою деятельность на уроке	Можно дать листочки, чтобы учащиеся записали свои мысли
8	1	Домашнее задание, итог урока	Озвучивает домашнее задание, выставляет оценки	Записывают домашнее задание в дневник	Записать домашнее задание на доске

1. Организационный момент.

Учитель: Мы узнали, что свет обладает корпускулярно-волновым дуализмом (двойственностью) – при распространении в среде свет проявляет свойства волны (потока энергии), а при взаимодействии с веществом (при поглощении света поверхностью) свет проявляет свойства потока частиц -  квантов (или фотонов). Изучили законы фотоэффекта. Узнали, что световая «молекула»-фотон обладает энергией, массой и импульсом. А также узнали, что дуализм (двойственность) присущ всем видам электромагнитного излучения, а также всем микрочастицам (в частности, электрону)

2.Актуализация пройденного материала.

Вопросы по пройденному материалу (работа с тестовыми заданиями электронного приложения к учебнику Г.Я. Мякишева, Б.Б. Буховцева, В.М. Чаругина «Физика.11 класс»):  

1. В чём суть гипотезы Макса Планка? (Свет может излучаться отдельными порциями световой энергии – квантами или фотонами).
2. От чего зависит энергия кванта излучения и чему она равна? (Энергия кванта излучения зависит от частоты излучения и определяется по формуле: E = hv).
3. Чему равна постоянная Планка? (h=6,63·10^-34Дж·с)
4. Что такое фотон? (Фотоном называют световой квант. Фотоном можно назвать и квант любых электромагнитных волн).
5. Какими свойствами обладает фотон? (Фотон – элементарная частица, лишённая массы покоя и электрического заряда, но обладающая энергией и импульсом).

3.Тема и задачи урока.

Учитель: Сегодня мы познакомимся с практическим применением фотоэффекта, а также узнаем, в каких природных явлениях и технических приспособлениях проявляются квантовые свойства света.

4. Объяснение нового материала.

Учитель: Слушаем и смотрим сообщение-презентацию «Где «работают» световые кванты», которую подготовили ваши одноклассники. Затем вы работаете с карточками и оцениваете работу друг друга.

 5. Работа с карточками по закреплению полученных знаний.

Учитель: Установите соответствие, обменяйтесь карточками с соседом по парте, проверьте и выставьте оценку, используя предложенные критерии оценки. Критерии оценки:

 «5» -5 верных ответов,

«4» -4 верных ответов,

«3» -3 верных ответа.

Работа с карточками.

1	Внутренний фотоэффект		А	П.Н. Лебедев
2	Фотоэлемент		Б	Освобождение валентных электронов в полупроводниках под действием светового излучения
3	Химическое действие света		В	Результат передачи фотонами своего импульса отражающей или поглощающей поверхности
4	Световое давление		Г	Выцветание тканей, действие на фотоплёнку, разложение перекиси водорода на воду и кислород.
5	Измерил давление света		Д	Прибор, служащий для преобразования лучистой энергии в энергию электрического тока
			Е	Дж. Максвелл

6. Решение расчётных задач.

1.      Для уничтожения микробов в операционном помещении используют бактерицидные лампы. Вычислите энергию кванта излучения такой лампы, если длина его волны 0,25 мкм. (Какое это излучение?) Почему видимый свет не оказывает бактерицидного действия? – (Рассчитывают самостоятельно, называют ответ – 7,92х10 Дж = 4,95 эВ – объясняют полученный результат).

2.      Электромагнитное излучение с длиной волны λ=0,33 мкм используется для нагревания воды массой m=1 кг с удельной теплоёмкостью С=4200 Дж/кгС°. Сколько времени t потребуется для нагревания воды на Δtº=10° С, если источник ежесекундно излучает N=10²º фотонов? Считать, что излучение полностью поглощается водой. (t=Q/Е, где Q=CmΔtº, Е=Nhс/λ => t=700 сек)

7. Рефлексия.

Учитель: Предлагает проанализировать свою деятельность на уроке.

Учащиеся: Анализируют, записывают свои мысли на листочках, которые учитель заранее выдал им на парты.  

1. Сегодня на уроке я научился:
2. Сегодня на уроке мне понравилось:
3. Сегодня на уроке мне не понравилось: 

Или оценивают своё восприятие урока с помощью смайликов

8. Домашнее задание, выставление оценок.

Учитель: комментирует домашнее задание, записанное на доске.

Учащиеся: записывают домашнее задание: § 90 – 92.

Литература

1.      Физика. 11 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый и профильный уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин – М.: Просвещение, 2008.

2.      Электронное приложение к учебнику Г.Я. Мякишева, Б.Б. Буховцева, В.М. Чаругина «Физика.11 класс».  

3.      Волков В.А. Поурочные разработки по физике: 11 класс. – М.: ВАКО, 2006.

4.      Кузьмин Л.М. Сборник вопросов по физике (программированное пособие). Учебное пособие. М., «Высшая школа», 1975

Краткое описание документа:

В данной работе представлены: план-конспект урока по физике в 11 классе "Применение фотоэффекта" с использованием электронного приложения к учебнику Г.Я Мякишева, Б.Б. Буховцева, В.М. Чаругина "Физика. 11 класс", презентация "Где "работают" световые кванты?", тест-карточка для самостоятельной работы учащихся. Для закрепления изученного материала предложены две расчётные задачи.