Методическая разработка открытого урока по физике Фотоэффект и его законы

Государственное бюджетное образовательное учреждение
начального профессионального образования Ростовской области
Профессиональное училище № 36
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
ОТКРЫТОГО УРОКА ПО ФИЗИКЕ
НА ТЕМУ:
232410145415Фотоэффект и его законы
0Фотоэффект и его законы

7524750(Р.п.р № 13 по теме «Квантовая оптика»)
(Р.п.р № 13 по теме «Квантовая оптика»)
3810-6350

Разработала Романова И. В.,
преподаватель физики
высшей категории
2014

ТЕМА УРОКА: Фотоэффект и его законы
(Р.п.р. №13 по теме «Квантовая оптика»)

СОДЕРЖАНИЕ
1. Характеристика темы.
2. Методические рекомендации по организации и проведению урока.
3. Требования к результатам обучения
4. Межпредметные связи.
5. Методическая характеристика урока.
6. План урока.
7. Структура и содержание урока
8. Литература.
9. Самоанализ урока.
ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕМЫ
Раздел «Строение атома и квантовая физика», на который отведено 23 часа, включает в себя четыре темы: «Квантовая оптика» – 7 часов, «Элементы физики атома» – 6 часов, «Элементы физики атомного ядра» – 8 часов, «Элементы физики элементарных частиц» – 2 часа. Рассматриваемая на данном уроке тема относится к первой части. Это пятый урок в изучаемой теме.
К этому моменту обучающиеся уже имеют понятия: о тепловом излучении и тепловом равновесии, люминесценции и её видах, что тепловое излучение подчиняется законам Кирхгофа, Стефана – Больцмана, Вина; познакомились с квантовой гипотезой Планка, с фотоэлектрическим эффектом, уравнением Эйнштейна для внешнего фотоэффекта и красной границы.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОРГАНИЗАЦИИ И ПРОВЕДЕНИЮ УРОКА
Общий замысел урока соответствует основным критериям технологии критического мышления с учётом требований системного, дифференцированного и личностного подхода.
Дифференцированный подход выразится в том, что на уроке должны быть запланированы разные виды деятельности: репродуктивная, алгоритмическая, творческая и поисковая, что позволит включить в работу всех учащихся. Для этого необходимо использовать задания различного уровня сложности, поддерживать и поощрять каждое проявление активности на уроке.
С точки зрения психологии, критическое мышление – это разумное рефлексивное мышление, сфокусированное на решении того, во что верить и что делать; использование таких когнитивных навыков и стратегий, которые увеличивают получение желательного результата, отличается взвешенностью, логичностью, целенаправленностью. В педагогике – это мышление оценочное, рефлексивное, развивающееся путем наложения новой информации на жизненный опыт. Исходя из этого, критическое мышление может развивать следующие качества обучающегося:
готовность к планированию (упорядоченность мыслей- признак уверенности в знаниях);
гибкость (восприятие идей других);
настойчивость ( достижение цели);
готовность исправлять свои ошибки (воспользоваться ошибкой для продолжения обучения);
осознание (отслеживание хода рассуждений);
поиск компромиссных решений (важно, чтобы принятие решения воспринимались другими людьми, иначе они так и останутся на уровне высказываний).
Структура данной технологии стройна и логична, так как её этапы соответствуют закономерным этапам когнитивной деятельности личности. В данной технологии выделяют три основных этапа:
Вызов – пробуждение имеющихся знаний, интереса к полученной информации, актуализация жизненного опыта.
Осмысление содержания – получение новой информации.
Рефлексия – осмысление, рождение нового знания.
Положительные стороны технологии:
побуждает интерес к теме;
позволяет систематизировать имеющиеся у школьников знания;
организует работу непосредственно с материалом и учит его обобщать;
повышает самооценку у учащихся, развивает потребность в познании нового;
создаёт условия для вариативности и дифференциации обучения;
позволяет создать собственную индивидуальную технологию обучения;
"Скажи мне, и я забуду. Покажи мне и я запомню. Вовлеки меня, и я научусь".
                               Китайская пословица.

Приёмы технологии критического мышления на данном уроке:
1. Вызов.
На данном этапе проводится:
целевая установка урока: формулируется тема, и определяются цели урока;
актуализация опорных знаний: фронтальный опрос по основным понятиям и определениям из предыдущих тем, физический диктант по буквенным обозначения физических величин и основным формулам.
2. Реализация (осмысление).
На этом этапе происходит:
выполнение расчётно-практической работы № 13 по Квантовой оптике на тему: «Фотоэффект и его законы».
3. Рефлексия.
На данном этапе осуществляется закрепление изученного материала:
Индивидуальная работа с рабочими картами. Решение тестов на закрепление материала. Решение задач на повторение и отработку имеющихся навыков;
Обобщение учебного материал, проговариваются особо важные, ключевые моменты темы.
Для привлечения внимания должны использоваться факторы:
внешние – таблицы, схемы; УМП «Квантовая оптика. Фотоэффенкт и его законы» в которое включены опорные конспекты, информационные листы и тематический словарь; индивидуальный раздаточный материал; эстетически оформленный кабинет;внутренние – опора на глубинные знания, полученные ранее; межпредметная связь.Всё это направлено на развитие творческого мышления, рабочей активности, показывает необходимость и ценность знаний.
ТРЕБОВАНИЯ К РЕЗУЛЬТАТАМ ОБУЧЕНИЯ
Обучающиеся должны уметь:
описывать и объяснять физическое явление фотоэффекта и его свойства;
делать выводы на основе экспериментальных данных;
приводить примеры практического использования физических знаний законов квантовой физики;
применять полученные знания для решения физических задач;
измерять ряд физических величин;
определять характер физического процесса по графику, таблице, формуле;
Обучающиеся должны знать и понимать:
смысл понятий: физическое явление, закон, волна, фотон;
смысл физических величин: масса, сила, импульс, работа;
смысл физических законов фотоэффекта;
вклад российских и зарубежных ученых, оказавших наибольшее влияние на развитие теории фотоэффекта.
МЕЖПРЕДМЕТНЫЕ СВЯЗИ
Оборудование, техника и технология сварки и резки металлов – тема: «Оборудование для резки листового металла»;
Основы информатики – Интернет ресурсы.5. МЕТОДИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА УРОКА
Группа № 1, курс 2, профессия : «сварщик»
Тема: «Квантовая оптика»
Урок № 185
Тема урока: Расчетно – практическая работа № 13 по Квантовой оптике на тему «Фотоэффект и его законы».
Цели урока:
Образовательная: Проверка теоретических знаний по теме "Фотоэффект и его законы", отработка навыка решения задач разного типа и уровня, обобщение единичных знаний в систему.
Воспитательная: Продолжить развитие функции общения на уроке как условия обеспечения взаимопонимания, побуждения к действию.
Развивающая: Развивать способности усвоения теоретических знаний спомощью наглядно-образных представлений о научном эксперименте, визуальную информацию переводить в вербальную, формировать умение трансформировать информацию, видоизменять её объём, форму, носитель.
Тип урока: обобщение и закрепление знаний.
Вид урока: практическое занятие.
Методы обучения: – по источникам познания: словесный, наглядный;
– по характеру познавательной деятельности: репродуктивный, вербальный, проблемно-поисковый.
Материально-техническое и учебно-методическое оснащение урока:
компьютер, проектор, экран; учебник А.В. Фирсов, Физика для профессий и специальностей технического и естественнонаучного профилей; УП «Квантовая оптика»; раздаточный материал для проведения Р.п.р №13 (в двух вариантах), рабочие карты для индивидуальной работы с тестами и задачами.
6. ПАН УРОКА
I. Вызов.
1. Организационный момент (Вступительное слово преподавателя)
1.1.Целевая установка урока. Мотивация к работе.               
2. Актуализация опорных знаний.
2.1. Фронтальный опрос.
2.2. Физический диктант .
II. Реализация (осмысление) нового материала.
3. Расчетно – практическая работа №13по Квантовой оптике на тему «Фотоэффект и его законы».
III. Рефлексия. Закрепление изученного материала.
4. Работа с индивидуальными рабочими картами: решение тематических тестов и задач.
5. Подведение итогов урока. Домашнее задание.
7. Структура и содержание урока
Структура урока Деятельность преподавателя Деятельность обучающихсяПредполагаемый результат
I. Вызов.
1. Организационный момент. (2 мин)
2. Актуализация опорных знаний.
2.1. Фронтальный опрос. (9 мин)
Вступительное слово преподавателя.
- Называет тему урока, поясняет значимость учебного материала;
- определяет виды деятельности обучающихся.
Этот урок завершает тему и требует от вас базовые знания по ней. Нам предстоит обобщить и закрепить полученные ранее знания.
Давайте вспомним основные понятия и определения темы «Фотоэффект и его законы».
Какое явление мы называем фотоэффектом?
Назовите виды фотоэффекта.
Какой ток называется током насыщения?
Что мы понимаем под задерживающим напряжением?
Что называют работой выхода?
Сформулируйте первый закон внешнего фотоэффекта.
Сформулируйте второй закон фотоэффекта.
Что такое красная граница фотоэффекта?
Какая частица называется фотоном?
На уроках спецдисциплины «Оборудование, техника и технология сварки и резки металлов» вы также столкнулись с фотоэффектом. О каком оборудовании идёт речь? Восприятие
Участвуют во фронтальном опросе
Отвечают на поставленные вопросы.
Явление вырывания электронов из жидких и твёрдых веществ называют фотоэффектом.
Различают три вида фотоэффекта:
внешний, внутренний, вентильный.
Максимальное значение силы тока, при котором все электроны, вырванные из катода, достигают анода, называют током насыщения (ℐнас).
Напряжение (𝒰з), при котором ни один из электронов, даже обладающий при вылете из катода максимальной скоростью не может преодолеть задерживающего поля (тормозящего электроны до полной остановки) и достигнуть анода.
Работа, которую необходимо совершить для извлечения электрона из металла, называется работой выхода.
Первый закон внешнего фотоэффекта: число фотоэлектронов, вырываемых из катода за 1с (фототок насыщения), пропорционально интенсивности света.
Второй закон внешнего фотоэффекта: максимальная начальная скорость (максимальная начальная кинетическая энергия) фотоэлектрона определяется частотой света и не зависит от его интенсивности.
Третий закон внешнего фотоэффекта: для каждого вещества существует красная граница фотоэффекта, т.е. такая наименьшая частота света (ν0), зависящая от химической природы вещества и состояния его поверхности, ниже которой фотоэффект невозможен.
В квантовой оптике свет рассматривается как поток особых частиц – фотонов (квантов электромагнитного излучения), всегда движущихся со скоростью с=3· 108м/с – скоростью распространения света в вакууме. Фотоны не существуют в состоянии покоя.
10) На фотоэффекте работает фотораспределитель – входящий в комплект оборудования для резки листового металла. Обозначена тема и цели урока.
Включение в деятельность, осмысление целеполагания.
Активизировалось мышление обучающихся.
2.2. Физический диктант. (5 мин)
А теперь, вспомним буквенное обозначение физических величин и основные формулы темы.
Запишите обозначение энергии фотона.
Какой буквой обозначается постоянная Планка?
Обозначение частоты и длины волны падающего света.
Как обозначается «красная граница фотоэффекта»?
Какое обозначение имеет работа выхода?
Чему равна энергия фотона?
Как найти импульс фотона?
Чему равна работа выхода?
Запишите уравнение Эйнштейна для фотоэффекта.
Выполняют физический диктант
ℰ0
H
ν – частота
λ – длина волны
ν0
А
6) ε0=hν=hcλ7) p=hνc=hλ8) A = ν0 h
9) hν=A+mϑmах22Работа выполняется в рабочих тетрадях.
II. Реализация (осмысление) нового материала.
3. Расчетно – практическая работа №13по Квантовой оптике на тему «Фотоэффект и его законы».
(15мин) Перед вами лежат задания для выполнения расчётно-практической работы. Эту работу вы будете выполнять парами. Внимательно рассмотрите задания прочтите их, изучите предложенные схемы и приступайте к выполнению работы. Выполняют расчётно-практическую работу. В процессе выполнения работы сильный обучающийся помогает слабому.
III. Рефлексия.
4. Работа с индивидуальными карточками
(10мин) Переходим к индивидуальной работе. На ваших столах лежит по две рабочих карты. Выберите любую из них и самостоятельно выполните данные задания. В них содержатся тесты на закрепление теоретического материала и задачи на повторение и отработку имеющихся у вас навыков по решению тематических задач. Эта работа поможет вам окончательно закрепить весь пройденный материал. Работают с раздаточным материалом: решают тесты и расчётные задачи. Мозговой штурм
5. Подведение итогов урока. Домашнее задание (4мин)
Отметить наиболее активных обучающихся, объявить оценки за фронтальный опрос.
Наш урок подходит к концу. Прошу сдать тетради на проверку, вложив в нихи индивидуальные рабочие карты.
По теме «Квантовая оптика» у нас осталось 2 семинарских занятия. Запишите домашнее задание: §221; вопросы № 28-32; подготовиться к семинару на тему: «Технические устройства, основанные на использовании фотоэффекта».(Презентации, сообщения).
Спасибо за урок. Всего доброго.
Слушают рекомендации преподавателя, записывают д/з. По необходимости уточняют темы творческих работ.
8. ЛИТЕРАТУРА
1. А.В. Фирсов, учебник Физика для профессий и специальностей технического и естественнонаучного профилей.
2. И.В. Романова, УП «Квантовая оптика».
3. Н.И. Зорин. «Элективный курс. Методы решения физических задач».
4. Г.К. Селевко УП «Современные образовательные технологии».
5. З.П. Мастропас, Ю.Г. Синдеев «Физика. Методика и практика преподавания. Серия «Книга для учителя».- Ростов н/Д.
9. САМОАНАЛИЗ УРОКА
Урок был построен в соответствии с основными критериями технологии критического мышления с учётом требований системного, дифференцированного и личностного подхода.
Образовательными целями данного урока были: проверка теоретических знаний по теме "Фотоэффект и его законы", отработка навыка решения задач разного типа и уровня, обобщение единичных знаний в систему. Развитие способности усвоения теоретических знаний с помощью наглядно-образных представлений, формирование умения трансформировать информацию, видоизменять её объём, форму, носитель.
В результате:
Цели, поставленные на уроке, достигли своего назначения;
Активизировалось мышление обучающихся;
Все виды работы на уроке способствовали повышению мотивации учения;
В случаях затруднений при выполнении практических заданий , обучающиеся находили поддержку и в тематическом учебном пособии, и друг у друга, и у преподавателя, что давало уверенность в достижении положительного результата.
Было осуществлено обобщение единичных знаний в систему и их закрепление методом выполнения расчётно-практической работы, решения тренировочных тестов и задач.
Именно на этой фазе учащиеся делают новые  знания действительно своими.

ПРИЛОЖЕНИЕ № 1
Расчетно – практическая работа по теме «Фотоэффект и его законы».
I Вариант :
1) Рассмотрите модель «Фотоэффекта»
2) Изменяя значение напряжения U между анодом и катодом фотоэлемента, определите запирающее напряжение , силу тока насыщения и рассчитайте мощность светового потока P в каждом случае :
№ опыта U, В , мP, Вт I, А
1.        
2.        
3.        
Опыт 1

Опыт 2

Опыт 3

3. Меняя длину волны, пронаблюдайте изменения в графике зависимости силы тока от напряжения : измерьте запирающий потенциал Uз для различных длин волн ( опыт 1 и опыт 4 )
№ опыта U з, В , м1.    
4.    
Опыт 4

4. Найдите работу выхода материала фотокатода Авых.=……
5. Определите красную границу фотоэффекта max =….и V min .=….
6. Определите постоянную Планка h.=…

Расчетно – практическая работа по теме «Фотоэффект и его законы»
II Вариант :
1) Рассмотрите модель «Фотоэффекта»
2) Изменяя значение напряжения U между анодом и катодом фотоэлемента , определите запирающее напряжение , силу тока насыщения и рассчитайте мощность светового потока P в каждом случае :
№ опыта U, В , мP, Вт I , А
1.        
2.        
3.        
Опыт 1

Опыт 2

Опыт 3

3. Меняя длину волны, пронаблюдайте изменения в графике зависимости силы тока от напряжения : измерьте запирающий потенциал Uз для различных длин волн ( опыт 1 и опыт 4 )
№ опыта U з, В , м1.    
4.    
Опыт 4

4. Найдите работу выхода материала фотокатода Авых.=…
5. Определите красную границу фотоэффекта max =… и V min =…
6. Определите постоянную Планка h.=…

ПРИЛОЖЕНИЕ № 2
РАБОЧАЯ КАРТА В-1
Решить тесты
1. Какое из приведенных ниже выражений соответствует энергии фотона?
A. hv. Б. h/λ …В. тc2. Г. hv/c2
2. Какой из фотонов, соответствующий красному или фиолетовому свету, имеет больший импульс?
А. Красному.Б. Фиолетовому.В. Импульсы обоих фотонов одинаковы.
Г. Ответ неоднозначен.
3. Какие из перечисленных ниже явлений можно количественно описать с помощью волновой теории света? 1) Фотоэффект.2) Фотохимическое действие света.
А.1.Б. 2.В.1 и 2……..Г. Ни 1, ни 2.
Решить задачи
1. Какой частоты свет следует направить на поверхность платины, чтобы максимальная скорость фотоэлектронов была равна 3000 км/с? Работа выхода электронов из платины 10-18Дж.
2. Найдите скорость фотоэлектронов, вылетевших из цинка, при освещении его ультрафиолетовым светом с длиной волны 300 нм, если работа выхода электрона из цинка равна 6,4·10-19 Дж.
3. Электрон выходит из цезия с кинетической энергией 3,2·10-19 Дж. Какова максимальная длина волны света, вызывающего фотоэффект, если работа выхода равна 2,88·10-19 Дж?
РАБОЧАЯ КАРТА В-2
Решить тесты
1. Какие из перечисленных ниже явлений можно количественно описать с помощью фотонной теории света? 1) Фотоэффект. 2) Световое давление.
А. Только 1. Б. Только 2. В. 1 и 2. Г. Ни 1. ни 2
2. Какие из перечисленных ниже приборов основаны на волновых свойствах света? 1) Дифракционная решетка. 2) Фотоэлемент.
А. Только 1. Б. Только 2. В. 1 и 2. Г. Ни 1, ни 2.
3. Какие из перечисленных ниже физических явлений доказывают квантовые (корпускулярные) свойства света? 1) Интерференция. 2) Дифракция. 3) Фотоэффект. 4) Поляризация. 5) Комптон-эффект (рассеяние света свободными электронами).
А. 1, 3. Б. 1, 2, 4. ..В. 2, 3, 4. …Г. 3, 5.
Решить задачи
1. Какой должна быть длина волны ультрафиолетового света, падающего на поверхность цинка, чтобы скорость вылетающих фотоэлектронов составляла 1000 км/с? Работа выхода электронов из цинка 6,4·10-19 Дж.
2. Какова кинетическая энергия и скорость фотоэлектрона, вылетевшего из натрия при облучении его ультрафиолетовым светом с длиной волны 200 нм? Работа выхода электрона из натрия4·10-19 Дж.
3. Какова наименьшая частота света, при которой еще наблюдается фотоэффект, если работа выхода электрона из металла 3,3·10-19 Дж?

РАБОЧАЯ КАРТА В-3
Решить тесты
1. Какое из приведенных ниже выражений соответствует импульсу фотона?
A.hv. Б. h/λ. В. тc2. Г. hv/c2
2. Какой из фотонов, соответствующий красному или фиолетовому свету, имеет меньшую энергию?
А. Красному. Б. Фиолетовому. В. Энергии обоих фотонов одинаковы.
Г. Ответ неоднозначен.
3. Какие из перечисленных ниже явлений можно количественно описать с помощью волновой теории света? 1) Фотоэффект. 2) Световое давление.
А. 1. Б. 2. В. 1 и 2.Г. Ни 1, ни 2.
Решить задачи
1. Найти максимальную кинетическую энергию фотоэлектронов, вырванных с катода, если запирающее напряжение равно 1,5 В.2. Какова максимальная скорость фотоэлектронов, если фототок прекращается при запирающем напряжении 0,8 В?3. К вакуумному фотоэлементу, у которого катод выполнен из цезия, приложено запирающее напряжение 2 В. При какой длине волны падающего на катод света появится фототок? Работа выхода цезия равна 2,88·10-19 Дж
РАБОЧАЯ КАРТА В-4

Решить тесты
1. Какие из перечисленных ниже явлений можно количественно описать с помощью фотонной теории света? 1) Фотоэффект. 2) Фотохимическое действие света.
А. Только 1. Б. Только 2. В. 1 и 2.……Г. Ни 1, ни 2.
2. Какие из перечисленных ниже приборов основаны на квантовых (корпускулярных) свойствах света? 1) Дифракционная решетка. 2) Фотоэлемент.
А. Только 1. …..Б. Только 2. В. 1 и 2. Г. Ни 1, ни 2.
3. Какие из перечисленных ниже физических явлений доказывают волновые свойства света? 1) Интерференция. 2) Дифракция. 3) Фотоэффект.
4) Поляризация. 5) Комптон-эффект (рассеяние света свободными электронами).
А. 1, 3. Б. 1, 2, 4. …В. 2, 3, 4. ….Г. 3, 5.
Решить задачи
Каким импульсом обладает фотон излучения с частотой 5,0·1014 Гц? Какова масса этого фотона?2. Определить энергию фотонов, соответствующих наиболее длинным (λ = 760 нм) и наиболее коротким (λ = 380 нм) волнам видимой части спектра.
3. Определить длину волны и частоту излучения, фотоны которого обладают импульсом
1,65·10-23 кг·м/с.