高中物理教案

物理教案多普勒效應(yīng)。

老師工作中的一部分是寫教案課件，大家在著手準(zhǔn)備教案課件了。是時(shí)候?qū)ψ约航贪刚n件工作做個(gè)新的規(guī)劃了，才能使接下來(lái)的工作更加有序！你們到底知道多少優(yōu)秀的教案課件呢？下面是小編為大家整理的“物理教案多普勒效應(yīng)”，供您參考，希望能夠幫助到大家。

教學(xué)目標(biāo)
1、使學(xué)生知到什么是多普勒效應(yīng)www.lvshijia.net

2、使學(xué)生能用所學(xué)知識(shí)解釋多普勒效應(yīng)

教學(xué)建議
因多普勒效應(yīng)和此聲波、超聲波兩節(jié)的內(nèi)容少，建議用一個(gè)課時(shí)．用實(shí)驗(yàn)讓學(xué)生了解多普勒效應(yīng)，會(huì)解釋多普勒效應(yīng)．在媒體資料中提供了，旋轉(zhuǎn)的錄音機(jī)發(fā)出的聲波所表現(xiàn)的多普勒效應(yīng)，教師可以適當(dāng)應(yīng)用。

教學(xué)設(shè)計(jì)示例

教學(xué)重點(diǎn)：聲波的概念和形成聲波的條件
教學(xué)難點(diǎn)：解釋生活中的現(xiàn)象
教學(xué)儀器：音叉、錄音機(jī)
教學(xué)方法：自學(xué)
教學(xué)過(guò)程：
一、閱讀課文
請(qǐng)學(xué)生閱讀課本的第21頁(yè)——24頁(yè)的內(nèi)容．
二、應(yīng)用
問(wèn)題1：什么是多普勒效應(yīng)？（由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，叫做多普勒效應(yīng)．）
問(wèn)題2：能現(xiàn)場(chǎng)做實(shí)驗(yàn)嗎？請(qǐng)學(xué)生討論發(fā)表觀點(diǎn)．
演示實(shí)驗(yàn)1、用音叉在學(xué)生耳朵邊運(yùn)動(dòng)．2、用錄音機(jī)在教室邊放音樂(lè)，邊運(yùn)動(dòng)．
問(wèn)題3：人的耳朵能聽(tīng)到任何頻率的聲音嗎？（不能）
問(wèn)題4：怎樣劃分呢？(頻率低于20Hz的屬于次聲波，頻率高于20000Hz的屬于超聲波，人耳大約能聽(tīng)到20Hz——20000Hz的聲波．)
問(wèn)題5：次聲波有什么用途呢？（次聲波的衍射能力強(qiáng)，可以探知幾千米以外的核試驗(yàn)．）
問(wèn)題6：超聲波有什么用途呢？（聲納、B超等）

探究活動(dòng)
在生活中尋找多普勒效應(yīng)

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10.8多普勒效應(yīng)

一名合格的教師要充分考慮學(xué)習(xí)的趣味性，作為高中教師就要根據(jù)教學(xué)內(nèi)容制定合適的教案。教案可以讓學(xué)生更好的消化課堂內(nèi)容，有效的提高課堂的教學(xué)效率。高中教案的內(nèi)容要寫些什么更好呢？經(jīng)過(guò)搜索和整理，小編為大家呈現(xiàn)“10.8多普勒效應(yīng)”，希望能對(duì)您有所幫助，請(qǐng)收藏。

10.8多普勒效應(yīng)

一、教學(xué)目標(biāo)１?知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別．２?知道什么是多普勒效應(yīng)，知道它是在波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象．了解一些它的應(yīng)用．

二、教學(xué)重點(diǎn)：多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因

三、教學(xué)方法：多媒體輔助教學(xué)

四、教具：計(jì)算機(jī)、大屏幕、多媒體教學(xué)課件

五、教學(xué)過(guò)程：

（一）引入新課我們?cè)谇懊娴挠懻撝?，波源和觀察者都是相對(duì)介質(zhì)靜止的，波源的頻率和觀察者感覺(jué)到的頻率是相同的，若波源或觀察者或它們兩者均相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)，則觀察者感覺(jué)到的頻率和波源的真實(shí)頻率一般并不相同，這種現(xiàn)象稱為多普勒效應(yīng)?；疖囘M(jìn)站，笛聲較高，火車出站，笛聲較低，就是這種現(xiàn)象。

（二）進(jìn)行新課【板書】第八節(jié)多普勒效應(yīng)一、多普勒效應(yīng)為了便于研究，我們可分三種情況來(lái)討論多普勒效應(yīng)。設(shè)波速為v，觀察者運(yùn)動(dòng)速度為v人，波源運(yùn)動(dòng)速度為v源，均以介質(zhì)為參考系?！景鍟慷?、多普勒效應(yīng)成因【板書】1、波源相對(duì)介質(zhì)靜止，即v源=0，觀察者以速度v人相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)。設(shè)速度v=100m/s，波源頻率f=100Hz，則周期T=0.01s，λ=Vt=1m。在波源、觀察者相對(duì)介質(zhì)靜止時(shí)，則在t=1s里有100個(gè)波傳到觀察者A位置（因?yàn)樵谝粋€(gè)周期內(nèi)波向前傳播一個(gè)波長(zhǎng)），觀察者感覺(jué)到的頻率與波源頻率相同。當(dāng)波源不動(dòng)，觀察者以v人=10m/s的速度向波源運(yùn)動(dòng)，則在t=1s里，觀察者從A到B位置（課本圖10-36），感受到的波的個(gè)數(shù)為：n=(v+v人)t=(100+10)×1=110個(gè)，這樣觀察者感受到的頻率（f’=110Hz）就比波源的頻率(f=100Hz)要高。如果觀察者遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)，則在t=1s里，觀察者從A到C位置，感受到的波的個(gè)數(shù)為：n=(v-v人)t=(100-10)×1=90個(gè)，這樣觀察者感受到的頻率（f’=90Hz）就比波源的頻率(f=100Hz)要低。同學(xué)們可以思考一下，如果觀察者遠(yuǎn)離波源的運(yùn)動(dòng)速度v人=100m/s或v人＞100m/s，那么觀察者感受到的頻率如何？他感覺(jué)到波源的位置有無(wú)變化？【板書】2、觀察者相對(duì)于介質(zhì)靜止，波源以速度v源相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)。課本圖10-37所示，設(shè)觀察者在A位置不動(dòng)，波源以v源=10m/s的速度向觀察者運(yùn)動(dòng)，此時(shí)相對(duì)觀察者來(lái)說(shuō)波速為：v+v源=100+10=110m/s，因此觀察者在t=1s里感受到的波有110個(gè)，所以觀察者感受到的頻率（f’=110Hz）就比波源的頻率(f=100Hz)要高。要注意的是，在波源運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，波速實(shí)際上并不改變，但在相同的距離中卻多了10個(gè)完整的波，這是波在介質(zhì)中被均勻擠壓，使波長(zhǎng)變短了的緣故，如圖10-26所示。同理，如果波源遠(yuǎn)離觀察者，則觀察者感受到的頻率就比波源的頻率要低。【板書】3、波源、觀察者同時(shí)相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)?？梢龑?dǎo)學(xué)生進(jìn)行思考討論，加深對(duì)多普勒效應(yīng)的理解。當(dāng)波源與觀察者相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果二者相互靠近，觀察者感覺(jué)到的頻率將增大；如果二者相互遠(yuǎn)離，觀察者感覺(jué)到的頻率將減小。（三）課件演示，課堂小結(jié)打開(kāi)計(jì)算機(jī)，演示“多普勒效應(yīng)”教學(xué)課件（通過(guò)課件演示，形象直觀地再現(xiàn)生活中的“多普勒效應(yīng)”現(xiàn)象，給學(xué)生再次留下清晰直觀的印象，從而收到良好的教學(xué)效果。）（四）課堂練習(xí)觀察者站在鐵道旁，一輛以某一速度運(yùn)動(dòng)的火車向觀察者迎面駛來(lái)，同時(shí)發(fā)出汽笛聲，下面判斷正確的是：（）A．觀察者感受到汽笛生的的頻率越來(lái)越大Ｂ．聲波的速度越來(lái)越大Ｃ．傳向觀察者的聲波的波長(zhǎng)變短Ｄ．傳向觀察者的聲波的波長(zhǎng)變長(zhǎng)答案：Ｃ（五）作業(yè)復(fù)習(xí)教材內(nèi)容。參考題：1、關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說(shuō)法正確的是（）A．多普勒效應(yīng)是由于波的干涉引起的Ｂ．多普勒效應(yīng)說(shuō)明波源的頻率是變化的Ｃ．多普勒效應(yīng)是由于波源與觀察者之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的Ｄ．只有聲波才可以產(chǎn)生多普勒效應(yīng)２、當(dāng)火車進(jìn)站鳴笛時(shí)，我們可聽(tīng)到的聲調(diào)（）Ａ．越來(lái)越高Ｂ．越來(lái)越低沉Ｃ．變高Ｄ．不知聲速和火車車速，不能判斷教學(xué)建議１、本節(jié)主要以聲波為例介紹多普勒效應(yīng)．它比較常見(jiàn)，易于為學(xué)生接受，而且只對(duì)多普勒效應(yīng)做定性的分析說(shuō)明，使學(xué)生對(duì)多普勒效應(yīng)有初步的了解，教學(xué)中要注意不宜引伸．２、多普勒效應(yīng)是在波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象，這比波動(dòng)現(xiàn)象又復(fù)雜了一些．要理解多普勒效應(yīng)，學(xué)生必須先知道波源的頻率與觀察者接收到的頻率的區(qū)別，這是學(xué)習(xí)本節(jié)的關(guān)鍵．課本結(jié)合示意圖重點(diǎn)說(shuō)明了這一問(wèn)題．教學(xué)中可結(jié)合學(xué)生實(shí)際進(jìn)行講解．３、本節(jié)有一“旁批”，用“極端假設(shè)”的方法，幫助學(xué)生想象觀察者遠(yuǎn)離波源時(shí)，接收到的頻率減小的道理，以理解多普勒效應(yīng)，教學(xué)中可引導(dǎo)學(xué)生思考．４、多普勒效應(yīng)在現(xiàn)代生產(chǎn)和生活中有廣泛的應(yīng)用，除了課本中提到的，還可根據(jù)實(shí)際情況補(bǔ)充介紹一些應(yīng)用實(shí)例，以開(kāi)闊眼界和引起興趣參考文章：高中《物理》（試驗(yàn)修訂本第二冊(cè)）中，增加了必學(xué)內(nèi)容——多普勒效應(yīng)．在日常生活和工程技術(shù)方面，多普勒效應(yīng)的應(yīng)用非常廣泛，如測(cè)定遙遠(yuǎn)天體相對(duì)地球的運(yùn)動(dòng)速度，人造地球衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)情況，流體的流動(dòng)，潛艇的速度，還可應(yīng)用于報(bào)警，檢查車速，醫(yī)學(xué)診斷等．筆者在此對(duì)聲波的多普勒效應(yīng)討論簡(jiǎn)介如下：一、什么是多普勒效應(yīng)在日常生活中，我們有過(guò)這樣的經(jīng)驗(yàn)，在鐵路旁聽(tīng)行駛中火車的汽笛聲，當(dāng)火車?guó)Q笛而來(lái)時(shí)，人們會(huì)聽(tīng)到汽笛聲的音調(diào)變高．相反，當(dāng)火車?guó)Q笛而去時(shí)，人們則聽(tīng)到汽笛聲的音調(diào)變低．像這樣由于波源或觀察者相對(duì)于介質(zhì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者所接收到的波頻率有所變化的現(xiàn)象就叫做多普勒效應(yīng)．這種現(xiàn)象是奧地利物理學(xué)家多普勒（1803～1853）于1842年首先發(fā)現(xiàn)的，因此以他的名字命名．二、多普勒效應(yīng)的演示實(shí)驗(yàn)在上述火車?guó)Q笛的例子中，實(shí)際上火車?guó)Q笛的頻率并沒(méi)有改變，而是由于聲源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使人耳接收到聲音的頻率發(fā)生了變化，所以人耳聽(tīng)到汽笛的音調(diào)發(fā)生了變化．為了說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題，我們可以用水波代替聲波（都是機(jī)械波），做如下演示實(shí)驗(yàn)．圖1在盛有清水的大水槽中，以一端粘有直徑約為8ｍｍ的石蠟球的細(xì)彈簧作為彈簧單振子，使單振子與水面接觸，如圖1所示．若使單振子沿豎直方向周期性地上下?lián)舸蛩?，這時(shí)，水面上就形成向四周傳播的周期性同心圓波．若將振動(dòng)著的單振子在水面上向右平移、便可看到從振源中心到右槽壁間的波紋變密、波長(zhǎng)縮短，右壁接收?qǐng)A波的頻率變大，而振源中心到左槽壁的波紋變疏，波長(zhǎng)增大，左槽壁接收?qǐng)A波的頻率變小，波形如圖2所示（做該實(shí)驗(yàn)時(shí)，水槽盡量大些，為減少反射波的影響，可用多層紗布條縫疊在一起，掛在水槽壁內(nèi)，以吸收傳到槽壁的圓波）．圖2該實(shí)驗(yàn)儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于取材，制作簡(jiǎn)便，便于操作，直觀性強(qiáng)，可信度高，具有較好的實(shí)驗(yàn)效果．實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，單振子（振源）本身的頻率并沒(méi)有改變，而是水槽壁（接收者）接收的水波的頻率發(fā)生了變化，這就與上述火車?guó)Q笛的情況相類似了．通過(guò)該實(shí)驗(yàn)的演示，我們就不難理解波的多普勒效應(yīng)了．三、聲波多普勒效應(yīng)的理論分析結(jié)合教材的闡述，我們還知道，當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，如果二者相互接近，觀察者接收到波的頻率增大；如果二者遠(yuǎn)離，觀察者接收到波的頻率減?。畬?duì)于這種變化關(guān)系，下面筆者由淺入深地分三種情況針對(duì)聲波做如下討論．首先，設(shè)聲源速度為ｖＳ，接收者速度為ｖB，ｖ表示聲波在介質(zhì)中的傳播速度，當(dāng)聲源向接收者運(yùn)動(dòng)時(shí)，ｖＳ取正值，而背離接收者運(yùn)動(dòng)時(shí)，ｖＳ取負(fù)值；當(dāng)觀察者向聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)，ｖB取正值，而背離聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)，ｖB取負(fù)值，波速ｖ總?cè)≌担?．聲源不動(dòng)，觀察者以速度ｖB相對(duì)于介質(zhì)運(yùn)動(dòng)，即ｖS＝0、ｖB≠0時(shí)如觀察者向著聲源運(yùn)動(dòng)，則ｖB＞0．因觀察者以速度ｖB迎向聲源運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于波以速度ｖ＋ｖB通過(guò)接收者．單位時(shí)間內(nèi)接收到的波數(shù)就是接收到的頻率，即ν′＝（ｖ＋ｖB）／λ＝（ｖ＋ｖB）／（ｖＴ）＝［（ｖ＋ｖB）／ｖ］ν＝［1＋（ｖB／ｖ）］ν．①該式表明：當(dāng)觀察者向聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收到的頻率ν′為聲源頻率的［1＋（ｖB／ｖ）］倍；當(dāng)觀察者背離聲源運(yùn)動(dòng)時(shí)，ｖB＜0，則ν′＜ν，即觀察者接收到的頻率ν′小于聲源的振動(dòng)頻率ν．讀者可自行分析當(dāng)ｖB＝－ｖ時(shí)，會(huì)發(fā)生什么情況?2．觀察者不動(dòng)，聲源以速度ｖＳ相對(duì)于介質(zhì)運(yùn)動(dòng)，即ｖＢ＝0，ｖＳ≠0時(shí)圖3如聲源向著觀察者運(yùn)動(dòng)，這時(shí)ｖＳ＞0．假定ｖＳ＜ｖ，因?yàn)槁曀賰H決定于介質(zhì)的性質(zhì)，與聲源的運(yùn)動(dòng)與否無(wú)關(guān)．所以在一個(gè)周期T內(nèi)聲源在S點(diǎn)發(fā)出的振動(dòng)向前傳播的距離等于波長(zhǎng)λ．如聲源不動(dòng)，則波形如圖3中實(shí)線所示；但若聲源運(yùn)動(dòng)，則在一個(gè)周期的時(shí)間內(nèi)聲源在波的傳播方向上通過(guò)一段路程ｖ?ＳT而達(dá)到S′點(diǎn)，結(jié)果整個(gè)波形如圖3中點(diǎn)S′、B′間的虛線所示．由于聲源做勻速運(yùn)動(dòng)，所以，波形無(wú)畸彎．只是波長(zhǎng)變小，其值為λ′＝＝λ－ｖＳＴ＝ｖＴ－ｖＳＴ＝（ｖ－ｖＳ）（1／ν）．所以觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的波數(shù)為ν′＝ｖ／λ′＝[ｖ／（ｖ－ｖＳ）]ν．②該式表明：當(dāng)聲源向著觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收的頻率是聲源頻率的ｖ／（ｖ－ｖＳ）倍．如聲源背離觀察者運(yùn)動(dòng)，則ｖＳ＜0，所以有ν′＜ν，即觀察者接收到的頻率比聲源頻率降低了．現(xiàn)在我們就不難明白前述火車相對(duì)觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)音調(diào)變化的本質(zhì)原因了．從以上所討論的兩種情況中，我們不難看出，無(wú)論是接收者相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)還是聲源相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)，接收者接收到波的頻率的變化情況雖然一樣，但兩種變化的本質(zhì)機(jī)理卻不同．前者是由相對(duì)波速的變化引起，而后者是由波長(zhǎng)的變化引起．根據(jù)以上兩種情況的討論，我們可以很容易證明，當(dāng)觀察者和聲源同時(shí)相對(duì)介質(zhì)運(yùn)動(dòng)，即ｖＢ≠0、ｖＳ≠0時(shí)，觀察者接收到聲波的頻率為ν′＝（ｖ＋ｖＢ）／[（ｖ－ｖＳ）／ν]＝［（ｖ＋ｖＢ）／（ｖ－ｖＳ）］ν．③該式也可以說(shuō)是以上兩種討論的綜合，如果在ｖＳ和ｖＢ兩個(gè)量中有一個(gè)為零時(shí)，就可得出上面的①、②式分別所表示的兩種情況．四、波的多普勒效應(yīng)的科學(xué)應(yīng)用多普勒效應(yīng)是波動(dòng)過(guò)程所具有的共同特性，不僅聲波（機(jī)械波）有多普勒效應(yīng)，光波也具有多普勒效應(yīng)，天體物理學(xué)家正是根據(jù)光波的多普勒效應(yīng)，通過(guò)對(duì)遙遠(yuǎn)星系發(fā)出來(lái)的光進(jìn)行光譜分析，發(fā)現(xiàn)了“紅移”現(xiàn)象，從而有力地證明了宇宙膨脹論，即宇宙中的遙遠(yuǎn)天體正在以一定的速度離我們遠(yuǎn)去；有經(jīng)驗(yàn)的鐵路工人可以根據(jù)火車的汽笛聲判斷火車的運(yùn)行方向及快慢；交通指揮系統(tǒng)可以根據(jù)電磁波的多普勒效應(yīng)，指示出汽車的位置及速度．在軍事上，可以判定導(dǎo)彈、潛艇的運(yùn)行方向及速度大小；在天文學(xué)上可以測(cè)定人造衛(wèi)星或星球相對(duì)地球的運(yùn)行速度；在醫(yī)學(xué)上，可以利用超聲波的多普勒效應(yīng)對(duì)心臟跳動(dòng)情況進(jìn)行診斷．總之，多普勒效應(yīng)在科學(xué)技術(shù)上有著廣泛的應(yīng)用．

“多普勒效應(yīng)”探究性教學(xué)設(shè)計(jì)

一名優(yōu)秀的教師就要對(duì)每一課堂負(fù)責(zé)，教師在教學(xué)前就要準(zhǔn)備好教案，做好充分的準(zhǔn)備。教案可以讓學(xué)生們有一個(gè)良好的課堂環(huán)境，使教師有一個(gè)簡(jiǎn)單易懂的教學(xué)思路。那么一篇好的教案要怎么才能寫好呢？小編經(jīng)過(guò)搜集和處理，為您提供“多普勒效應(yīng)”探究性教學(xué)設(shè)計(jì)，供大家借鑒和使用，希望大家分享！

安徽省阜陽(yáng)市第三中學(xué)谷春生

新課程標(biāo)準(zhǔn)指出，高中物理課程應(yīng)促進(jìn)學(xué)生自主學(xué)習(xí)，讓學(xué)生積極參與、樂(lè)于探究、勇于實(shí)驗(yàn)、勤于思考。通過(guò)多樣化的教學(xué)方式，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)物理知識(shí)與技能，培養(yǎng)其科學(xué)探究能力，使其逐步形成科學(xué)態(tài)度與科學(xué)精神。筆者在教學(xué)實(shí)踐過(guò)程中不斷學(xué)習(xí)，努力拓寬自己的知識(shí)面，挖掘出教材中所蘊(yùn)含的探究性因素，精心設(shè)計(jì)相應(yīng)的探究性課題，把學(xué)生置于開(kāi)放、多元的學(xué)習(xí)環(huán)境中，確立學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，增強(qiáng)學(xué)生的獨(dú)立思考能力，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維。下面筆者以“多普勒效應(yīng)”一節(jié)為例，談?wù)勛约涸谶@方面的做法。

一、探究性學(xué)習(xí)的前期準(zhǔn)備

先簡(jiǎn)單介紹多普勒效應(yīng)源于1842年奧地利物理學(xué)家多普勒帶著女兒在鐵道旁散步時(shí)，聽(tīng)到火車汽笛聲音調(diào)變化的偶然發(fā)現(xiàn)，啟迪學(xué)生應(yīng)留意生活中的物理知識(shí)，或許偉大的發(fā)現(xiàn)就在自己身邊，從而激發(fā)學(xué)生探索的興趣。然后讓學(xué)生預(yù)習(xí)并自學(xué)本節(jié)的知識(shí)，使學(xué)生對(duì)該節(jié)物理知識(shí)具有一定的認(rèn)識(shí)，同時(shí)介紹一課外小制作，完成探究性活動(dòng)的準(zhǔn)備工作。

[小制作]：叫蟬──民間玩具。

叫蟬是一種用竹木制作的民間玩具，由鳴蟬（發(fā)音體）、細(xì)線和甩棒構(gòu)成（如圖1所示）。轉(zhuǎn)動(dòng)甩棒，使細(xì)線帶動(dòng)鳴蟬做圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)將會(huì)聽(tīng)到音調(diào)起伏變化的鳴叫聲（類似蟬鳴）。而且叫蟬分別沿順時(shí)針、逆時(shí)針或低速和高速旋轉(zhuǎn)時(shí)均能發(fā)出不同的蟬鳴聲。

[制作方法]：取一小竹筒，用燒紅的細(xì)鐵釘在竹筒的底部戳穿一小孔，讓一細(xì)線穿孔系牢。再取一根筷子，在其粗端用刀刻一凹槽，在槽中熔入少許松香，細(xì)線的另一端套在凹槽中可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)。用萬(wàn)能膠粘一對(duì)透明薄絹?zhàn)鳛槌岚?，稍加修飾，便制成一叫蟬。轉(zhuǎn)動(dòng)筷子，使叫蟬繞筷子旋轉(zhuǎn)，此時(shí)叫蟬就能發(fā)出音調(diào)起伏的鳴叫聲。

[原因解釋]：聲音是由于物體的振動(dòng)產(chǎn)生的。叫蟬是由蟬體（空腔）、空腔底膜和細(xì)線組成。甩棒使叫蟬做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)線被拉緊，細(xì)線的一端在棒上的凹槽中轉(zhuǎn)動(dòng)，由于有松香細(xì)末的參與，加大了細(xì)線與棒的摩擦，從而通過(guò)細(xì)線使得竹筒底膜發(fā)生振動(dòng)，膜的振動(dòng)又推動(dòng)竹制空腔的空氣產(chǎn)生共鳴，便聽(tīng)到了聲音。

布置學(xué)生課外自己制作“叫蟬”，啟迪學(xué)生能不能通過(guò)設(shè)計(jì)方案來(lái)探究多普勒效應(yīng)呢？

二、探究性學(xué)習(xí)實(shí)施過(guò)程

學(xué)生制作完成后，教師帶著學(xué)生列隊(duì)到學(xué)校操場(chǎng)完成探究性學(xué)習(xí)。讓學(xué)生先旋轉(zhuǎn)自己制作的叫蟬，使其發(fā)出“知知……”的聲音。對(duì)于不發(fā)聲的叫蟬，教師指導(dǎo)學(xué)生改進(jìn)，并讓學(xué)生匯報(bào)自己的探索設(shè)計(jì)方案。然后，確定探究方案（學(xué)生興奮不已）。

將學(xué)生分成10組，選出叫聲較響的10個(gè)叫蟬做實(shí)驗(yàn)。指導(dǎo)學(xué)生完成以下問(wèn)題探究，研究在哪些條件下會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)？（或者讓學(xué)生做實(shí)驗(yàn)并設(shè)計(jì)方案自主探索研究。）

第一種情況：一人在水平面內(nèi)勻速率快速旋轉(zhuǎn)細(xì)線（如圖1所示），使叫蟬發(fā)聲，該組的其他同學(xué)站在原地仔細(xì)聽(tīng)，判斷音調(diào)是否變化，是否有多普勒效應(yīng)發(fā)生？探究后，學(xué)生回答：有。

第二種情況：一人在水平面內(nèi)勻速快速旋轉(zhuǎn)細(xì)線（如圖1所示），使叫蟬發(fā)聲，該組的其他同學(xué)靠近或遠(yuǎn)離叫蟬，判斷音調(diào)是否變化，是否有多普勒效應(yīng)發(fā)生？探究后，學(xué)生回答：有。效果比第一種情況更明顯。

第三種情況：一人在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)細(xì)線，使聲源（叫蟬）繞著人做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，此人在轉(zhuǎn)動(dòng)軸心處傾聽(tīng)，判斷音調(diào)是否變化，是否有多普勒效應(yīng)發(fā)生？探究后，學(xué)生回答：有。

第四種情況：學(xué)生甲在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)較長(zhǎng)的細(xì)線，使叫蟬做勻速率圓周運(yùn)動(dòng)，另一學(xué)生乙隨著叫蟬一起運(yùn)動(dòng)，學(xué)生乙、叫蟬和圓心始終三點(diǎn)共線（如圖2所示），判斷音調(diào)是否變化，是否有多普勒效應(yīng)發(fā)生？探究后，學(xué)生回答：有。

第五種情況：讓每組學(xué)生拿出事先帶來(lái)的小錄音機(jī)，并用粉筆在操場(chǎng)上畫出標(biāo)準(zhǔn)圓圈，錄音機(jī)的喇叭口放在圓心處，使其口朝上放出某一音調(diào)的音，每個(gè)學(xué)生沿著圓圈做圓周運(yùn)動(dòng)，判斷音調(diào)是否變化，是否有多普勒效應(yīng)發(fā)生？探究后，學(xué)生回答：無(wú)。

每組學(xué)生都積極主動(dòng)地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，仔細(xì)感知、分析，沉浸在探究的愉悅之中，在身心愉快中進(jìn)行學(xué)習(xí)。等幾組實(shí)驗(yàn)都完成后，分別讓他們匯報(bào)探究結(jié)果，從而可以培養(yǎng)學(xué)生的信息收集處理能力、語(yǔ)言交流表達(dá)能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)調(diào)合作能力，等等。最后，下課鈴響以后，學(xué)生們依依不舍地離開(kāi)了操場(chǎng)。

為什么會(huì)發(fā)生這種現(xiàn)象呢？讓我們一起來(lái)仔細(xì)探討其中的原因：

設(shè)觀察者相對(duì)于均勻介質(zhì)不動(dòng)，而波源相對(duì)于均勻介質(zhì)運(yùn)動(dòng)（就像我們站在鐵道旁聽(tīng)駛來(lái)和駛?cè)サ幕疖嚨钠崖暎?，這時(shí)波源發(fā)出的波的波面如圖3所示。當(dāng)波源向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者不動(dòng)，波源由位置S1運(yùn)動(dòng)到位置S2，波源右方的波面變得密集，波長(zhǎng)變短，左方的波面變得稀疏，波長(zhǎng)變長(zhǎng)，但波在介質(zhì)中的傳播速度并沒(méi)有改變。觀察者在波源右側(cè)時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)增多，觀測(cè)頻率增大，音調(diào)變高；同理，觀察者在波源左側(cè)時(shí)，其觀測(cè)頻率減小，音調(diào)變低。

對(duì)于上述學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)的幾種情況，我們也可以形象地畫出其波面來(lái)進(jìn)行分析：

第一種情況：當(dāng)觀測(cè)者站著不動(dòng)時(shí)，叫蟬轉(zhuǎn)過(guò)去，屬于遠(yuǎn)離觀測(cè)者，形成的波面如圖4所示的波面A，觀察者單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)減少，觀測(cè)頻率小于波源頻率，故音調(diào)變低；叫蟬轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)屬于靠近觀測(cè)者，所形成的波面如圖4所示的波面Ｂ，觀察者所感知的觀測(cè)頻率大于波源頻率，故音調(diào)變高。

第二種情況也是如此，只不過(guò)觀測(cè)者還在做靠近或遠(yuǎn)離波源運(yùn)動(dòng)，觀測(cè)者單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)更多或更少，效果更為明顯。

第三種情況：當(dāng)波源（叫蟬）繞著圓心O（或人）做勻速率圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，沿圓周的法向波面發(fā)生了變化（如圖5所示），使人耳單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)發(fā)生了變化，故音調(diào)發(fā)生了變化。在這種情況下，波源與觀察者之間既沒(méi)有靠近、也沒(méi)有遠(yuǎn)離，卻發(fā)生了多普勒效應(yīng)。

第四種情況：人隨著叫蟬沿圓周的切向一起前進(jìn)，勻速率旋轉(zhuǎn)的叫蟬所形成的波面如圖6所示。在圓的法線方向，人始終與波源S的間距不變（人、叫蟬和圓心始終三點(diǎn)共線），沿圓的法線方向波面發(fā)生了變化，故人單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)發(fā)生了變化，即發(fā)生了多普勒效應(yīng)。這又是一種人與波源既沒(méi)有靠近，也沒(méi)有遠(yuǎn)離，但能發(fā)生多普勒效應(yīng)的實(shí)例。

第五種情況：如圖7所示，以波源為圓心，波在均勻介質(zhì)中向四面八方均勻傳播，人在其中的一個(gè)波面上繞著波源做圓周運(yùn)動(dòng)，人耳單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)并沒(méi)有改變，故不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。雖然人與波源之間發(fā)生了相對(duì)運(yùn)動(dòng)，但觀測(cè)頻率沒(méi)有變化，所以不會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)。

三、探究性學(xué)習(xí)成果是對(duì)課本知識(shí)的創(chuàng)新

拓展該探究性實(shí)驗(yàn)拓寬了學(xué)生的思路，啟迪了學(xué)生的創(chuàng)新思維。教材中只描述波源與觀察者相對(duì)運(yùn)動(dòng)中的相互靠近或遠(yuǎn)離會(huì)產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。通過(guò)探究性學(xué)習(xí)，同學(xué)們提出了一些新的觀點(diǎn)：波源和觀察者即使有靠近或遠(yuǎn)離，也會(huì)有多普勒效應(yīng)發(fā)生，如第三、四種情況；即使沒(méi)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，也不一定有多普勒效應(yīng)發(fā)生，如第五種情況。所以教科書最好略作修改，適當(dāng)?shù)卦黾右恍┒ㄐ蕴接懙钠渌麑?shí)例，以豐富學(xué)生對(duì)多普勒效應(yīng)的認(rèn)識(shí)深度。

四、探究性學(xué)習(xí)能激發(fā)學(xué)生強(qiáng)烈的好奇心和求知欲，使他們提出一些新的問(wèn)題

學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，興趣大增，思維的閘門打開(kāi)，提出一系列新的問(wèn)題：

例1小時(shí)候捕捉到的真蟬，握在手中，旋轉(zhuǎn)手臂，聽(tīng)到音調(diào)發(fā)生變化的蟬鳴，是否屬于多普勒效應(yīng)？

分析蟬靠腹部的振動(dòng)片振動(dòng)發(fā)聲，一般振動(dòng)頻率是一定的，即叫聲頻率不變。當(dāng)用手在水平面內(nèi)搖動(dòng)它時(shí)，觀測(cè)頻率發(fā)生了變化，屬于多普勒效應(yīng)。

例2人耳聽(tīng)到警車發(fā)出的警笛聲是否屬于多普勒效應(yīng)？分析老式警車的報(bào)警系統(tǒng)是一個(gè)可以繞軸旋轉(zhuǎn)的喇叭，置于汽車頂蓋上，喇叭口朝前。當(dāng)報(bào)警時(shí)，該喇叭口沿水平面繞自身的軸旋轉(zhuǎn)（如圖8所示）。隨著警車的開(kāi)動(dòng)，使人們感知的觀測(cè)頻率發(fā)生改變，音調(diào)發(fā)生變化，故屬于多普勒效應(yīng)。

新式警車是什么樣的呢？讓學(xué)生開(kāi)展社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)，走訪公安部門，寫一篇探究性社會(huì)實(shí)踐報(bào)告。如果是，分析原因；如果不是，也要分析原因。

沒(méi)有探究就沒(méi)有科學(xué)。如果學(xué)生初次接觸探究性課題，探究性學(xué)習(xí)可以在教師指導(dǎo)下進(jìn)行；如果學(xué)生多次開(kāi)展過(guò)探究性活動(dòng)，探究性學(xué)習(xí)可由學(xué)生自己設(shè)計(jì)完成，以便更好地激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)能力，啟迪學(xué)生的創(chuàng)新思維?？傊?，教師在教學(xué)過(guò)程中要盡最大可能給學(xué)生提供必要的科學(xué)探究機(jī)會(huì)，讓學(xué)生通過(guò)社會(huì)調(diào)查、查閱文獻(xiàn)進(jìn)行自主思維、動(dòng)手實(shí)驗(yàn)等，體驗(yàn)探究過(guò)程的曲折和樂(lè)趣，發(fā)展自身的科學(xué)探究的能力。

高三物理教案：《康普頓效應(yīng)》教學(xué)設(shè)計(jì)

康普頓效應(yīng)

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

(1)了解康普頓效應(yīng)，了解光子的動(dòng)量

(2)了解光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性;

(3)知道實(shí)物粒子和光子一樣具有波粒二象性;

(4)了解光是一種概率波。

2、過(guò)程與方法：

(1)了解物理真知形成的歷史過(guò)程;

(2)了解物理學(xué)研究的基礎(chǔ)是實(shí)驗(yàn)事實(shí)以及實(shí)驗(yàn)對(duì)于物理研究的重要性;

(3)知道某一物質(zhì)在不同環(huán)境下所表現(xiàn)的不同規(guī)律特性。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲，樂(lè)于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。

教學(xué)重點(diǎn)：實(shí)物粒子和光子一樣具有波粒二象性

教學(xué)難點(diǎn)：實(shí)物粒子的波動(dòng)性的理解。

教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。

教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備

(一)引入新課

提問(wèn)：前面我們學(xué)習(xí)了有關(guān)光的一些特性和相應(yīng)的事實(shí)表現(xiàn)，那么我們究竟怎樣來(lái)認(rèn)識(shí)光的本質(zhì)和把握其特性呢?(光是一種物質(zhì)，它既具有粒子性，又具有波動(dòng)性。在不同條件下表現(xiàn)出不同特性，分別舉出有關(guān)光的干涉衍射和光電效應(yīng)等實(shí)驗(yàn)事實(shí))。

我們不能片面地認(rèn)識(shí)事物，能舉出本學(xué)科或其他學(xué)科或生活中類似的事或物嗎?

(二)進(jìn)行新課

1、康普頓效應(yīng)

(1)光的散射：光在介質(zhì)中與物質(zhì)微粒相互作用，因而傳播方向發(fā)生改變，這種現(xiàn)象叫做光的散射。

(2)康普頓效應(yīng)

1923年康普頓在做 X 射線通過(guò)物質(zhì)散射的實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)散射線中除有與入射線波長(zhǎng)相同的射線外，還有比入射線波長(zhǎng)更長(zhǎng)的射線，其波長(zhǎng)的改變量與散射角有關(guān)，而與入射線波長(zhǎng)和散射物質(zhì)都無(wú)關(guān)。

(3)康普頓散射的實(shí)驗(yàn)裝置與規(guī)律：

按經(jīng)典電磁理論：如果入射X光是某種波長(zhǎng)的電磁波，散射光的波長(zhǎng)是不會(huì)改變的!散射中出現(xiàn) 的現(xiàn)象，稱為康普頓散射。

康普頓散射曲線的特點(diǎn)：

① 除原波長(zhǎng) 外出現(xiàn)了移向長(zhǎng)波方向的新的散射波長(zhǎng)

② 新波長(zhǎng) 隨散射角的增大而增大。波長(zhǎng)的偏移為

波長(zhǎng)的偏移只與散射角 有關(guān)，而與散射物質(zhì)種類及入射的X射線的波長(zhǎng) 無(wú)關(guān)，

= 0.0241?=2.41×10-3nm(實(shí)驗(yàn)值)

稱為電子的Compton波長(zhǎng)

只有當(dāng)入射波長(zhǎng) 與 可比擬時(shí)，康普頓效應(yīng)才顯著，因此要用X射線才能觀察到康普頓散射，用可見(jiàn)光觀察不到康普頓散射。

(4)經(jīng)典電磁理論在解釋康普頓效應(yīng)時(shí)遇到的困難

①根據(jù)經(jīng)典電磁波理論，當(dāng)電磁波通過(guò)物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)中帶電粒子將作受迫振動(dòng)，其頻率等于入射光頻率，所以它所發(fā)射的散射光頻率應(yīng)等于入射光頻率。

②無(wú)法解釋波長(zhǎng)改變和散射角的關(guān)系。

(5)光子理論對(duì)康普頓效應(yīng)的解釋

①若光子和外層電子相碰撞，光子有一部分能量傳給電子，散射光子的能量減少，于是散射光的波長(zhǎng)大于入射光的波長(zhǎng)。

②若光子和束縛很緊的內(nèi)層電子相碰撞，光子將與整個(gè)原子交換能量，由于光子質(zhì)量遠(yuǎn)小于原子質(zhì)量，根據(jù)碰撞理論， 碰撞前后光子能量幾乎不變，波長(zhǎng)不變。

③因?yàn)榕鲎仓薪粨Q的能量和碰撞的角度有關(guān)，所以波長(zhǎng)改變和散射角有關(guān)。

(6)康普頓散射實(shí)驗(yàn)的意義

①有力地支持了愛(ài)因斯坦“光量子”假設(shè);

②首次在實(shí)驗(yàn)上證實(shí)了“光子具有動(dòng)量”的假設(shè);③證實(shí)了在微觀世界的單個(gè)碰撞事件中，動(dòng)量和能量守恒定律仍然是成立的。

2、光的波粒二象性

講述光的波粒二象性，進(jìn)行歸納整理。

(1)我們所學(xué)的大量事實(shí)說(shuō)明：光是一種波，同時(shí)也是一種粒子，光具有波粒二象性。光的分立性和連續(xù)性是相對(duì)的，是不同條件下的表現(xiàn)，光子的行為服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律。

(2)光子在空間各點(diǎn)出現(xiàn)的概率遵從波動(dòng)規(guī)律，物理學(xué)中把光波叫做概率波。

3、光的波動(dòng)性與粒子性是不同條件下的表現(xiàn)：

大量光子行為顯示波動(dòng)性;個(gè)別光子行為顯示粒子性;光的波長(zhǎng)越長(zhǎng)，波動(dòng)性越強(qiáng);光的波長(zhǎng)越短，粒子性越強(qiáng)。光的波動(dòng)性不是光子之間相互作用引起的，是光子本身的一種屬性。

例題：已知每秒從太陽(yáng)射到地球上垂直于太陽(yáng)光的每平方米截面上的輻射能為1.4×103J，其中可見(jiàn)光部分約占45%，假設(shè)認(rèn)為可見(jiàn)光的波長(zhǎng)均為0.55μm，太陽(yáng)向各個(gè)方向的輻射是均勻的，日地之間距離為R=1.5×1011m，估算出太陽(yáng)每秒輻射出的可見(jiàn)光的光子數(shù)。(保留兩位有效數(shù)字)

高二物理教案：《光電效應(yīng)》教學(xué)設(shè)計(jì)

高二物理教案：《光電效應(yīng)》教學(xué)設(shè)計(jì)

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。

(2)知道愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義。

(3)了解康普頓效應(yīng)，了解光子的動(dòng)量

2、過(guò)程與方法：經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問(wèn)題，驗(yàn)證物理規(guī)律。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲，樂(lè)于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。

教學(xué)重點(diǎn)：光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

教學(xué)難點(diǎn)：愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義

教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。

教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備

(一)引入新課

回顧前面的學(xué)習(xí)，總結(jié)人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)的發(fā)展過(guò)程?

三維教學(xué)目標(biāo)

1、知識(shí)與技能

(1)通過(guò)實(shí)驗(yàn)了解光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。

(2)知道愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義。

(3)了解康普頓效應(yīng)，了解光子的動(dòng)量

2、過(guò)程與方法：經(jīng)歷科學(xué)探究過(guò)程，認(rèn)識(shí)科學(xué)探究的意義，嘗試應(yīng)用科學(xué)探究的方法研究物理問(wèn)題，驗(yàn)證物理規(guī)律。

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：領(lǐng)略自然界的奇妙與和諧，發(fā)展對(duì)科學(xué)的好奇心與求知欲，樂(lè)于探究自然界的奧秘，能體驗(yàn)探索自然規(guī)律的艱辛與喜悅。

教學(xué)重點(diǎn)：光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

教學(xué)難點(diǎn)：愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程以及意義

教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。

教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備

(一)引入新課

回顧前面的學(xué)習(xí)，總結(jié)人類對(duì)光的本性的認(rèn)識(shí)的發(fā)展過(guò)程?

(多媒體投影，見(jiàn)課件。)光的干涉、衍射現(xiàn)象說(shuō)明光是電磁波，光的偏振現(xiàn)象進(jìn)一步說(shuō)明光還是橫波。19世紀(jì)60年代，麥克斯韋又從理論上確定了光的電磁波本質(zhì)。然而，出人意料的是，正當(dāng)人們以為光的波動(dòng)理論似乎非常完美的時(shí)候，又發(fā)現(xiàn)了用波動(dòng)說(shuō)無(wú)法解釋的新現(xiàn)象——光電效應(yīng)現(xiàn)象。對(duì)這一現(xiàn)象及其他相關(guān)問(wèn)題的研究，使得人們對(duì)光的又一本質(zhì)性認(rèn)識(shí)得到了發(fā)展。

(二)進(jìn)行新課

1、光電效應(yīng)

實(shí)驗(yàn)演示1：(課件輔助講述)用弧光燈照射擦得很亮的鋅板，(注意用導(dǎo)線與不帶電的驗(yàn)電器相連)，使驗(yàn)電器張角增大到約為 30度時(shí)，再用與絲綢磨擦過(guò)的玻璃棒去靠近鋅板，則驗(yàn)電器的指針張角會(huì)變大。上述實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了什么?(表明鋅板在射線照射下失去電子而帶正電)

概念：在光(包括不可見(jiàn)光)的照射下，從物體發(fā)射電子的現(xiàn)象叫做光電效應(yīng)。發(fā)射出來(lái)的電子叫做光電子。

2、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律

(1)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)

如圖所示，光線經(jīng)石英窗照在陰極上，便有電子逸出----光電子。光電子在電場(chǎng)作用下形成光電流。

概念：遏止電壓，將換向開(kāi)關(guān)反接，電場(chǎng)反向，則光電子離開(kāi)陰極后將受反向電場(chǎng)阻礙作用。當(dāng) K、A 間加反向電壓，光電子克服電場(chǎng)力作功，當(dāng)電壓達(dá)到某一值Uc時(shí)，光電流恰為0。Uc稱遏止電壓。

根據(jù)動(dòng)能定理，有： 。

(2)光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)規(guī)律

①光電流與光強(qiáng)的關(guān)系：飽和光電流強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度成正比。

②截止頻率νc ----極限頻率，對(duì)于每種金屬材料，都相應(yīng)的有一確定的截止頻率νc ，當(dāng)入射光頻率ν>νc 時(shí)，電子才能逸出金屬表面;當(dāng)入射光頻率ν

③光電效應(yīng)是瞬時(shí)的。從光開(kāi)始照射到光電子逸出所需時(shí)間

3、光電效應(yīng)解釋中的疑難

經(jīng)典理論無(wú)法解釋光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

經(jīng)典理論認(rèn)為，按照經(jīng)典電磁理論，入射光的光強(qiáng)越大，光波的電場(chǎng)強(qiáng)度的振幅也越大，作用在金屬中電子上的力也就越大，光電子逸出的能量也應(yīng)該越大。也就是說(shuō)，光電子的能量應(yīng)該隨著光強(qiáng)度的增加而增大，不應(yīng)該與入射光的頻率有關(guān)，更不應(yīng)該有什么截止頻率。

光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)表明：飽和電流不僅與光強(qiáng)有關(guān)而且與頻率有關(guān)，光電子初動(dòng)能也與頻率有關(guān)。只要頻率高于極限頻率，即使光強(qiáng)很弱也有光電流;頻率低于極限頻率時(shí)，無(wú)論光強(qiáng)再大也沒(méi)有光電流。

光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性。而經(jīng)典認(rèn)為光能量分布在波面上，吸收能量要時(shí)間，即需能量的積累過(guò)程。

為了解釋光電效應(yīng)，愛(ài)因斯坦在能量子假說(shuō)的基礎(chǔ)上提出光子理論，提出了光量子假設(shè)。

4、愛(ài)因斯坦的光量子假設(shè)

(1)內(nèi)容

光不僅在發(fā)射和吸收時(shí)以能量為hν的微粒形式出現(xiàn)，而且在空間傳播時(shí)也是如此。也就是說(shuō)，頻率為ν 的光是由大量能量為 E =hν的光子組成的粒子流，這些光子沿光的傳播方向以光速 c 運(yùn)動(dòng)。

(2)愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程

在光電效應(yīng)中金屬中的電子吸收了光子的能量，一部分消耗在電子逸出功W0，另一部分變?yōu)楣怆娮右莩龊蟮膭?dòng)能Ek。由能量守恒可得出：

W0為電子逸出金屬表面所需做的功，稱為逸出功。Wk為光電子的最大初動(dòng)能。

(3)愛(ài)因斯坦對(duì)光電效應(yīng)的解釋

①光強(qiáng)大，光子數(shù)多，釋放的光電子也多，所以光電流也大。

②電子只要吸收一個(gè)光子就可以從金屬表面逸出，所以不需時(shí)間的累積。

③從方程可以看出光電子初動(dòng)能和照射光的頻率成線性關(guān)系

④從光電效應(yīng)方程中，當(dāng)初動(dòng)能為零時(shí)，可得極限頻率： 愛(ài)因斯坦光子假說(shuō)圓滿解釋了光電效應(yīng)，但當(dāng)時(shí)并未被物理學(xué)家們廣泛承認(rèn)，因?yàn)樗耆`背了光的波動(dòng)理論。

5、光電效應(yīng)理論的驗(yàn)證

美國(guó)物理學(xué)家密立根，花了十年時(shí)間做了“光電效應(yīng)”實(shí)驗(yàn)，結(jié)果在1915年證實(shí)了愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程，h 的值與理論值完全一致，又一次證明了“光量子”理論的正確。

6、展示演示文稿資料：愛(ài)因斯坦和密立根

由于愛(ài)因斯坦提出的光子假說(shuō)成功地說(shuō)明了光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，榮獲1921年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

密立根由于研究基本電荷和光電效應(yīng)，特別是通過(guò)著名的油滴實(shí)驗(yàn)，證明電荷有最小單位。獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

點(diǎn)評(píng)：應(yīng)用物理學(xué)家的歷史資料，不僅有真實(shí)感，增強(qiáng)了說(shuō)服力，同時(shí)也能對(duì)學(xué)生進(jìn)行發(fā)放教育，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度和科學(xué)精神，激發(fā)學(xué)生的探索精神。

光電效應(yīng)在近代技術(shù)中的應(yīng)用

(1)光控繼電器

可以用于自動(dòng)控制，自動(dòng)計(jì)數(shù)、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)跟蹤等。

(2)光電倍增管

可對(duì)微弱光線進(jìn)行放大，可使光電流放大105~108倍，靈敏度高，用在工程、天文、科研、軍事等方面。