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试议光电效应教学设计

收藏本文 2024-01-26 点赞:27753 浏览:130151 作者:网友投稿原创标记本站原创

在教材中,光电效应位于光的电磁波理论之后,乃是学生对光本性认识的转折点,要想让学生从刚认识的波动理论突然又接受这样一个粒子性的理论着实不易,因此第一节课为了给学生打下认识上的基础,不宜教授过多理论内容,而应着重在现象上探讨,因此范围限定在讲清楚两点内容:光电流的产生条件和光电流大小的决定因素.
1由考题引发的演示实验
原初的光电效应的锌板演示实验,是使用的大功率弧光灯照射后使验电器指针张开,而这里除了弧光灯外,还需要非常灵敏的验电器,这两样我均没有.在寻找办法的时候我发现了关于这个演示实验的变形考题,以及相配套的实验视频,得到启发:虽不能使这个笨拙的验电器张开指针,却可以使它闭合.
2演示实验严密性
如图1左所示,右侧是一盏普通的紫外杀菌灯,这时其有效成分是看不见的紫外线.先使用丝绸摩擦过的玻璃棒先使验电器带正电,箔片张开(黑色箭头代表指针尖端位置),用锌板单独靠近验电器,没有什么现象(未附图);紫外灯单独照射验电器,也没有明显现象(未附图);只有当紫外灯照射锌板时,才会使箔片很快闭合(图1右).此时让学生讨论理由时,就容易否定诸如正电荷受照射后飞走、紫外灯使空气电离中和正电荷等想法了,最后顺利引入光电效应.但是不论是使用哪一种实验策略,都要注意空气的潮湿程度(潮湿空气中很多静电实验做不了,比如手摇感应起电机的实验),为了保险起见,最好天晴时拍下视频资料保底,图1即是其中的截图.
3学生光电管实验的器材
传统的学光电效应教学的几点设计相关论文由www.udooo.com收集生实验使用有色玻璃得到单色光,在滤色方面多少有些不足,以至于用红玻璃都可能有光电流.现在市面上有很多这种发光LED,如图2,较多的是红、白、蓝、绿.这种光纯度高,作为单色光源时,效果非常明显,即使几个红灯同时照射光电管,也几乎没有光电流;而蓝光、绿光和白光相当明显.
4演示实验的改编
紫外灯本身是没有灯罩的,大家估计还记得图1中有一个单方向开口的塑料壳,这是干什么用的呢?这时重复图1的实验,如图3,不过将被塑料壳封着的一面朝向锌板照射,验电器指针不再闭合.这层塑料究竟阻碍了什么?又可以引起学生的讨论,其实就是紫外线.同理汽车的一层玻璃就足够防紫外线了.
5器材的弊端及不完全解决策略
在探究光电流大小的决定因素时,学生可能猜想正向电压、光照频率和光照强度.其中正向电压这一点他们自己可以证伪,因为学生电源电压开到一定值后,光电流就不再增大了,它不是决定性因素.最主要的矛盾就在于频率和强度之争,这也是器材的局限性,它无法制约蓝、绿灯光照强度相同,而且恰好蓝灯的光强还要高一些,如图4(数据不一定精确),光电流比绿的都要大些,这样学生就更糊涂了,认为频率高光电流就大.暂时能想到的策略,就是让学生比较一个蓝灯和两个绿灯,虽然这样 “很不公平”,但也大致也让学生知道光强一些,光电流就大一些;最后再放出这张参数图,让学生更加相信蓝光的光电流大是因为它的出厂亮度就高.当然,这里还有更好的处理策略:把半数的蓝灯事先用旧很多,上课时班级里蓝灯一半新一半旧,就可以发现有些绿灯光电流小于蓝灯,而有些大于蓝灯,这样,就可以给予学生足够的时间进行最后的讨论,归结到光强决定光电流上.不过把蓝灯用旧到什么程度还是很难拿捏的.
总结这节课整体是通过现象探究实质,学生活动是要占时间的,上述讨论完毕基本就要下课了,所以内容范围不去过多地涉及理论知识,主要目的是寓教于乐和学生主体活动,让学生知道有这么回事.比较悲观地说,光电效应是较独立的内容,几个月后学生可能就会忘记理论知识;不过这样一个探究过程他们是不会忘的,相信对其以后的学习、科学研究都会大有裨益.

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