u-1 x

Учитель физики МБОУ «СОШ №6» г. Гай Оренбургской области,
Кургаева А.П. высшая квалификационной категории
Урок по теме:
«Подготовка учащихся к ЕГЭ по теме ФОТОЭФФЕКТ».
Эпиграф к уроку: «Человек страшится только того,
чего не знает, знанием он побеждает страх».
В.Г.Белинский.
Цели урока: Отработка навыка решения задач разного типа и уровня в
соответствии материала ЕГЭ.
Г.Гай
Урок по теме : «Подготовка учащихся к ЕГЭ
по теме ФОТОЭФФЕКТ».
Учитель физики МОУ «СОШ №6» Кургаева А.П.
Цели урока : Отработка навыка решения задач разного типа и уровня в
соответствии материала ЕГЭ.
1.
Образовательные: Закрепить знания у учащихся о фотоэффекте
и его законах, которыми он подчиняется; расширить представления
учащихся об области применения закона сохранения энергии для
явления фотоэффекта. Готовить учащихся к итоговой аттестации в
форме ЕГЭ.
2. Развивающие: Развивать навыки самостоятельной работы.
Развивать внимание и логическое мышление. Учить выражать из
формул различные физические величины.
3. Воспитательные:
Воспитывать
чувство ответственности,
терпимости к ответам товарищей, прививать интерес к предмету.
Вид урока: комбинированный с компьютерной поддержкой.
Тип урока: закрепления знаний.
Оборудование: персональный компьютер, проектор, экран,
презентация учителя по теме «Фотоэффект», кодоскоп.
Педагогические
ориентированная.
технологии:
здоровьесберегающая,
Методы работы на уроке: фронтальный, индивидуальный.
План урока:
1.
2.
3.
4.
5.
Организационный момент.(1-2 мин)
Повторение теоретических знаний.(5 мин.)
Решение теоретических и расчётных задач. (7 мин.)
Решение задач разного уровня сложности. (20 мин.)
Обобщение. Домашнее задание.(1-3 мин.)
авторская
личностно-
Ход урока:
1. Сообщение темы и цели урока, которая записана на доске "Решение
задач по теме" фотоэффект".
Работа учащихся организована следующим образом:
1. Один идёт писать на доске формулы для фотонов и фотоэффекта с
основными графиками тока от напряжения и кинетической энергии от
частоты.
2. В это время 6 учеников работают с задачами более сложными,
входящих в ЕГЭ группу С. Трое работают у доски с задачами № 4-6.
Трое на пленках решают задачи №1-3, пишут маркером, затем
проверка через кодоскоп. Задачи раздаются на карточках:
1) Какой длины волны следует направить на поверхность цинка, чтобы
максимальная скорость фотоэлектронов была равна 2 106м\с. Красная
граница фотоэффекта для цинка 0,35мкм.
2) Пучок лазерного излучения с длиной волны 0,33мкм используется для
нагревания 1 кг воды с удельной теплоёмкостью 4200Дж\(кг0С). За какое
время вода нагреется на 100С, если лазер испускает 1020фотонов за время
1с и все они поглощаются водой.
3) Фотон с длиной волны 300нм вырывает с поверхности металла
электрон, который влетев в однородное магнитное поле с индукцией
1мТл, и описывает окружность радиусом 3мм. Найдите в работу выхода
электрона из металла.
4) Найти кинетическую энергию и скорость фотоэлектронов вырванных с
поверхности лития при облучении света с длиной волны 100нм, если
работа выхода из металла 0,38аДж.
5) Источник света мощностью 100Вт испускает 5 1020фотонов за 1с. Найти
среднюю длину волны излучения.
6) В некоторых опытах по излучению фотоэффекта фотоэлектроны
тормозятся электрическим полем. В таблице представлены результаты
таких опытов при освещении одной и той же пластины.
Задерживающее
0,4В
0,6В
напряжение, В
Частота , Гц
5,5 1014Гц
6,1 1014Гц
Определите постоянную Планка по результатам этого эксперимента.
3. В это время повторение материала осуществляется устно,
фронтальным опросом по вопросам, листочки с вопросами раздаются
на каждую парту:
Вопросы:
1.Какой заряд окажется на двух цинковых пластинах, одна из которых
заряжена положительно, а другая отрицательно, если их облучить
ультрафиолетовым светом?
2.Какие факторы определяют красную границу фотоэффекта?
3.Как изменится скорость вылетающих из вещества электронов, если
частота облучающего света увеличится?
4.Длина волны облучающего света уменьшилась в 2 раза. Как изменилась
работа выхода электронов?
5.Как можно объяснить явление фотоэффекта?
6.При освещении пластины зеленым светом фотоэффекта нет. Будет ли он
наблюдаться при облучении той же пластины красным светом?
7.Как изменится кинетическая энергия электронов при фотоэффекте, если,
не изменяя частоту, увеличить световой поток в 2 раза?
8.Как изменится фототок насыщения при увеличении частоты
облучающего света и неизменном световом потоке?
9.Частота облучающего света увеличилась в 2 раза. Как изменилось
запирающее напряжение фотоэлемента?
10.Как зависит запирающее напряжение фототока от длины волны
облучающего света?
11.Как изменится со временем разряд отрицательно заряженной цинковой
пластины, если ее облучить ультрафиолетовыми лучами?
4. Разбор теории, проверка формул отвечающего у доски с повторением
законов фотоэффекта и основных формул.
5. Разбор некоторых вопросов из ЕГЭ разного уровня сложности, для
этого используется презентация учителя. Задачи встречаемые на эту
тему бывают:
А) теоретических
Б) графических
В) расчётных
Г) с использованием таблиц.
Разбор заданий по слайдам презентации.
7. Физминутка. (См. Приложение №1)
1. 8. Те, кто не сдает физику, выполняют тест по теме
"Фотоэффект", с остальными разбор заданий отвечающих у доски
и на плёнках. Тест, включает в себя основные вопросы, связанные с
теорией фотоэффекта, причем некоторые из них могут содержаться в
материале ЕГЭ уровня А.
Тест по теме "Фотоэффект".
1. Какие из перечисленных явлений служат доказательством квантовой
природы света. Выберите правильный ответ.
1 - интерференция
3 - дифракция
2 - поляризация
4 - фотоэффект
А-1, 2, 3;
Б-3 и 4;
В- 4
2. Какое из приведенных ниже выражений наиболее точно определяет
понятие фотоэффекта? Укажете правильный ответ.
А. Испускание электронов веществом в результате его нагревания.
Б. Вырывание электронов из вещества под действием света.
В. Увеличение электрической проводимости вещества под действием света.
3. От каких параметров зависит максимальная кинетическая энергия
электронов, вырываемых с металла светом?
А- от интенсивности света;
В- от работы выхода;
Б- от частоты;
Г - от частоты и работы выхода.
4.С помощью графика определите, в каком случае больше интенсивность
света, падающего на металл?
А- 1; Б- 2; В – 3.
5. Какое из приведенных ниже выражений точно определяет понятие работы
выхода? Укажите правильный ответ.
А. Энергия необходимая для отрыва электрона от атома.
Б. Кинетическая энергия свободного электрона в веществе.
В. Энергия, необходимая свободному электрону для вылета из вещества.
6. Какое из приведенных выражений позволяет рассчитать энергию кванта
излучения? Укажите правильный ответ.
А. Авых+ Ек
Б. hv - Eк
В. Авых - mv2/2
7. При каком условии возможен фотоэффект? Укажите правильные ответы.
А. hv > Aвых
Б. hv = Aвых
В. hv < Aвых
8. Чему равна максимальная кинетическая энергия фотоэлектронов
вырываемых из металла под действием фотонов с энергией 8*10-19 Дж, если
работа выхода 2*10-19 Дж? Укажите правильные ответы.
А. 10*10-19 Дж;
Б. 6*10-19 Дж;
В. 5*10-19 Дж
9 Укажите вещество, для которого возможен фотоэффект под действием
фотонов с энергией 4,8*10-19 Дж. Укажите все правильные ответы.
А. Платина(Авых=8,5*10-19 Дж);
Б. Серебро (Авых=6,9*10-19 Дж);
В. Литий (Авых=3,8*10-19 Дж).
10. Свет с частотой состоит из фотонов с электрическим зарядом, равным
А. 1,6 10-19 Кл
Б. 6,4 10-19 Кл В. 0 Кл
Г. 6,4 10-4 Кл.
9. Решение вместе задачи: Поверхность некоторого металла поочерёдно
освещают светом с длиной 350нм и 450нм. При этом максимальная скорость
фотоэлектронов отличаются в два раза. Какова работа выхода электронов (в
эВ) для этого металла.
10. Итоги урока. В процессе решения задач и обсуждении учитель обращает
внимание на трудности математических расчетов физических величин,
перевода в СИ систему работы выхода, т.е. эВ в Дж., умение работать с
табличными данными.
Разбор алгоритма решения задач на фотоэффект для различных групп
решения заданий из ЕГЭ (Смотри приложение 2) Это приложение раздаются
на каждую парту.
11. Домашнее задание: повторить §87,88,89, подготовиться к
выполнению теста по теме «Световые кванты», решить задачи из ЕГЭ
(каждому раздаётся листочек с задачами домой)
Задача №1 Какую максимальную кинетическую энергию имеют электроны,
вырванные из оксида бария, при облучении светом частотой 1ПГц?
Задача№2 Красная граница фотоэффекта для металла 6,2*10-5 см. Найти
величину запирающего напряжения для фотоэлектронов при освещении
металла светом длиной волны 330 нм?
Задача №3 Определите наибольшую скорость электрона, вылетевшего из
цезия, при освещении его светом с длиной волны 400 нм?
Задача №4 Фотокатод, покрытый кальцием ( Ав=4,42*10-19 Дж), освещается
светом, у которого длина волны 300 нм. Вылетевшие из катода электроны
попадают в однородное магнитное поле индукцией 8,3*10-4 Тл
перпендикулярно линиям индукции этого поля. Чему равен максимальный
радиус окружности, по которой движутся электроны? Ответ выразить в мм.
Подсказка к задаче №4: Решение этой задачи строится на использовании
формулы максимальной скорости электронов из задачи №3, а также
понимания того, почему электрон в магнитном поле движется по
окружности. Необходимо вспомнить правило "левой руки", формулу силы
Лоренца, 2-й закон Ньютона.
Литература
1. Губанов В.В., "Физика подготовка к ЕГЭ", Саратов, "Лицей", 2005г.
2. Кирик Л.А., "Самостоятельные и контрольные работы по физике",
Илекса, Москва, 2002г.
3. Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., учебник "Физика 11 ", Москва,
Просвещение, 2010г.
4. А.П. Рымкевич Задачник «Физика 10 – 11» Дрофа. Москва 2001г.
5. А.Е. Марон , Е.А. Марон «Дидактические материалы 11класс» Дрофа.
Москва 2005г.
6. ДемидоваМ.Ю И.И. Нурминский. Физика 2010г. Сборник
экзаменационных заданий (открытый сегмент ФИПИ). Москва
«Эксмо» 2010г.
7. О.Ф.Кабардин С.И Кабардина, В.А.Орлов.Физика, Типовые тестовые
задания. Издательство «Экзамен» Москва 2011г.
Приложение №1. Физминутка.
Если мы чуть – чуть устали,
Мы на две минутки встанем
Мы потянемся сначала,
Повернёмся влево – вправо,
Мы наклонимся разок,
И посмотрим свой носок.
Раз и два присели вниз
Три, четыре – подтянись.
А теперь шагаем вместе
На одном и том же месте
Можно тихо постоять
Отдохнуть и сесть опять.
Приложение №2.
Алгоритм применения уравнения Эйнштейна для фотоэффекта.
1. Фотоэффект описывается уравнением Эйнштейна: h  Aвых 
m 2
,
2
в котором    h - энергия светового кванта (фотона), Aвых - работа выхода
электрона из металла, Wk 
m 2
- кинетическая энергия фотоэлектрона.
2
2. Нахождение энергии фотона.
2.1. Если в задаче приводится значение длины волны, используйте
формулу связи длины волны и скорости её распространения с частотой
c    .
2.2. Энергию одного фотона можно найти, зная энергию излучения:
 
E ср
N ,
где N – число фотонов.
Энергия излучения связана с интенсивностью излучения (поверхностной
плотностью потока излучения) соотношением
I
Eср
t  S

Pср
S
.
2.3. Энергия фотона связана с собственными характеристиками фотона как
световой частицы. Формула связи импульса и энергии фотона:
p 

c
.
3. Нахождение работы выхода электрона из металла.
Значение работы выхода электрона может быть определено:
3.1. с помощью справочной таблицы «Работа выхода электрона из металла»,
если известен металл и нет усложняющих нахождение работы выхода
величин.
3.2. через значение красной границы фотоэффекта для данного металла в
данном состоянии
Aвых  h min 
hc
 max
.
4. Поведение фотоэлектрона после вылета из металла может быть описано
из следующих соображений:
4.1. В задерживающем однородном электрическом поле, согласно теореме о
кинетической энергии, изменение кинетической энергии фотоэлектрона
равно работе сил поля
Wk 2  Wk1  e  U з , т. е.
m 2
 e U з .
2
4.2. Следует помнить, что движение фотоэлектронов вдоль силовых линий
однородного электрического поля – движение с постоянным ускорением
a
e  E e U з
Fэл


. Поэтому, в зависимости от постановки вопроса задачи,
m
m
md
следует применять либо формулы электростатики (например, формулу связи
напряжённости и напряжения однородного электрического поля E 
U
для
d
расчёта расстояния d, пройденного электроном до остановки в
задерживающем поле), либо формулы кинематики равноускоренного
движения, позволяющие рассчитать перемещение d и скорость 
фотоэлектрона в определённый момент времени
ax  t 2
d  0x  t 
, x   0 x  a x  t .
2
4.3. Если фотоэлектроны попадают в однородное магнитное поле, то в
зависимости от угла  между вектором скорости и вектором магнитной
индукции они движутся прямолинейно (  = 0º,  = 180º), по окружности ( 
= 90º) или по спирали (90º >  > 0º).
Например, при  = 90º фотоэлектрон движется под действием силы
F e  B 

по окружности радиуса
m
m
m 
2  R 2  m
r

.
, при этом период обращения фотоэлектрона равен T 
e B

e B
Лоренца F  e  B   с ускорением a 
4.4. В скрещенных электрическом и магнитном полях, фотоэлектрон может


двигаться прямолинейно с постоянной скоростью при условии Fэл  Fм  0 .
4.5. Зная максимальную скорость вылета фотоэлектрона, несложно
определить импульс электрона, длину волны де Бройля и т. д.
5. Полезно помнить, что в простейших случаях вычисления можно проводить
во внесистемных единицах, принимая значение постоянной Планка h =
4,14  10 15 эВ  с .