Sáng kiến kinh nghiệm Phân dạng và hướng dẫn học sinh phương pháp giải bài tập phần các định luật quang điện SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LÀO CAI TRƯỜNG THPT SỐ 3 HUYỆN VĂN BÀN Đề tài sáng kiến PHÂN DẠNG VÀ HƯỚNG DẪN HỌC SINH PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẦN CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN Họ tên tác giả Nguyễn Luân Lưu Chức vụ Giáo viên Tổ chuyên môn Toán – Lí – Tin – Thiết bị Đơn vị công tác Trường THPT số 3 huyện Văn Bàn Văn Bàn, tháng 5 năm 2014 SangKienKinhNghiem net Nguyễn Luân Lưu Trường THPT số 3 Văn Bà[.]
Trang 1SỞ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO LÀO CAI
TRƯỜNG THPT SỐ 3 HUYỆN VĂN BÀN
Đề tài sáng kiến :
PHƯƠNG PHÁP GIẢI BÀI TẬP PHẦN CÁC ĐỊNH LUẬT QUANG ĐIỆN
Họ tên tác giả : Nguyễn Luân Lưu Chức vụ: Giáo viên
Tổ chuyên môn: Toán – Lí – Tin – Thiết bị Đơn vị công tác: Trường THPT số 3 huyện Văn Bàn
Văn Bàn, tháng 5 năm 2014
Trang 2MỤC LỤC
Trang
Mục lục
2
ĐẶT VẤN ĐỀ 2
1 Lí do chọn đề tài 2
2 Mục đích nghiên cứu 2
3 Đối tượng nghiên cứu 2
NỘI DUNG 2
I CƠ SỞ LÍ LUẬN 2
II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ 2
III CÁC BIỆN PHÁP ĐÃ TIẾN HÀNH GIẢI QUYẾT 2
1 Thiết kế nghiên cứu 2
2 Quy trình nghiên cứu 2
2.1 Chuẩn bị của giáo viên .2
2.2 Tiến trình dạy thực nghiệm .2
3 Những phương pháp sưu tầm 2
4 Kế hoạch lên lớp 2
4.1 Kế hoạch bài 30 ( Tiết 51 ) 2
4.2 Kế hoạch bài Tiết 52 2
4.3 Kế hoạch bài 31 ( Tiết 53 ) 2
5 Kết quả thu được 2
IV KẾT LUẬN 2
1 Kết luận: 2
2 Khuyến nghị: 2
TÀI LIỆU THAM KHẢO 2
PHỤ LỤC 2
Trang 3ĐẶT VẤN ĐỀ
1 Lí do chọn đề tài
Ngày nay, với việc nghiên cứu và ứng dụng tính chất của ánh sáng khá phổ biến trong thực tế Trong chương trình học vật lí 12 đưa ra một số hiện tượng liên quan đến vấn đề này : hiện tượng quang điện ngoài, hiện tượng quang điện trong, hiện tượng quang – phát quang… Tuy nhiên những vấn đề đó chủ yếu được HS tìm hiểu trên cơ sở lí thuyết của sách giáo khoa, sự hướng dẫn của GV nên việc vận dụng lí thuyết đó để giải thích hiện tượng, cũng như áp dụng vào các phần bài tập gặp nhiều khó khăn Qua thực tế giảng dạy tôi nhận thấy HS có thể hiểu sai bản chất của hiện tượng, việc áp dụng các công thức còn hay nhầm lẫn, kĩ năng tính toán và đổi đơn vị vật lí còn chưa cao những điều đó dễ dẫn đến thái độ không tốt, không tích cực trong học tập bộ môn Với thực trạng như vậy, để giúp đỡ HS giải quyết khó khăn tôi đưa ra một số phân dạng và hướng dẫn HS phương pháp giải bài tập của phần các định luật quang điện
2 Mục đích nghiên cứu
Xây dựng hệ thống kiến thức về định luật quang điện Phân dạng bài tập và đưa ra phương pháp giải giúp HS hiểu sâu kiến thức và có khả năng vận dụng tốt hơn
3 Đối tượng nghiên cứu
Để đánh giá hiệu quả của sáng kiến tôi tiến hành trên hai nhóm tương đương
là hai lớp 12A1, 12A2 trường THPT số 3 Văn bàn Lớp thực nghiệm là lớp 12A2 được thực hiện giải pháp thay thế khi dạy các bài : “ Hiện tượng quang điện Thuyết lượng tử ánh sáng; Hiện tượng quang điện trong” ( Thuộc chương VI vật lí
12 chương trình chuẩn ) Lớp đối chứng là lớp 12A1 không áp dụng sáng kiến
Trang 4NỘI DUNG
I CƠ SỞ LÍ LUẬN
Trong sách giáo khoa vật lý 12 chương trình cơ bản các ví dụ thực tế về hiện tượng quang điện còn ít , các định luật quang điện và bài tập vận dụng chưa thể hiện rõ được các dạng Việc phân loại dạng bài tập và phương pháp giải giúp các
em củng cố sâu hơn kiến thức qua đó sẽ giúp các em áp dụng vào thực được dễ dàng hơn
II THỰC TRẠNG CỦA VẤN ĐỀ
Tại trường THPT số 3 Văn Bàn, HS 12 khi học đến bài các hiện tượng quang điện thường không tập trung và khó khăn trong việc giải thích hiện tượng vật lí cũng như vận dụng giải bài tập dẫn đến kết quả học tập chưa cao
Qua việc thăm lớp, dự giờ khảo sát và kinh nghiệm giảng dạy qua các năm, tôi thấy GV hướng dẫn HS tìm hiểu kiến thức lí thuyết thông qua sách giáo khoa và một số ví dụ thực tế Tuy nhiên chưa có sự phân hóa về nội dung kiến thức và bài tập liên quan HS có hứng thú học tập, tích cực trả lời câu hỏi và lấy ví dụ trong thực tế nhưng phải có trợ giúp của GV, HS có hiểu bài nhưng chưa có hiểu sâu kiến thức Việc áp dụng kiến thức lí thuyết vào vận dụng chưa cao Nếu một đề toán có dạng toán về hiện tượng quang điện thì HS có học lực trung bình ngại làm và bỏ qua hoặc chỉ viết được các công thức, biến đổi, thay số vào rồi để như thế, không tìm được kết quả, kĩ năng đổi đơn vị các đại lượng vật lí ở đa số HS chưa cao Một
số HS khá giỏi thì khi tính toán , có nhiều HS tính toán sai lệch với đáp án Một
phần HS không làm ( vì không dành ưu tiên, đến khi bắt đầu tính toán thì hết giờ )
Còn nhiều HS chưa tích cực chưa hứng thú vì gặp phải nội dung trừu tượng Một số nội dung của bài GV dạy chỉ yêu cầu HS ghi nhớ những kiến thức trọng tâm, thời gian để áp dụng lí thuyết vào giải quyết thực tế ( giải thích hiện tượng, giải bài tập
về hiện tượng quang điện ….) còn ít, chủ yếu mới giao bài tập về nhà và định hướng qua cách giải HS chưa tự định hình được bản chất vấn đề cũng như các dạng bài tập cùng phương pháp giải
Phương pháp hướng dẫn HS giải bài tập theo các dạng cũng được nhiều GV, nhiều bộ môn thực hiện phục vụ cho công tác giảng dạy
Phân dạng bài tập với việc áp dụng phương pháp giải vào đối tượng bài dạy,
HS cũng còn nhiều khó khăn gặp phải Nhiều chuyên đề nghiên cứu sâu và cụ thể (
VD : Chuyên đề “ Lượng tử ánh sang “ – Vũ Đình Hoàng; Lượng tử ánh sáng – Đoàn Văn Lượng; Bài tập các định luật quang điện – Baigiangtructuyen.vn ….) có nhiều giải pháp nhằm nâng cao chất lượng học tập của HS tuy nhiên còn chưa phù hợp với một số đối tượng HS
III CÁC BIỆN PHÁP ĐÃ TIẾN HÀNH GIẢI QUYẾT
1 Thiết kế nghiên cứu.
Chọn hai lớp nguyên vẹn: Lớp 12A2 làm nhóm thực nghiệm, lớp 12A1 làm nhóm đối chứng Dùng bài kiểm tra 15 phút lần 1 học kì II năm học 2013 – 2014
Trang 5làm bài kiểm tra trước tác động Kết quả kiểm tra cho thấy điểm trung bình của hai nhóm có sự tương đương
Kiểm tra sau tác động: Bài kiểm tra 15 phút lần 2 học kì II được thiết kế gồm 12 câu hỏi câu trắc nghiệm khách quan
2 Quy trình nghiên cứu
2.1 Chuẩn bị của giáo viên.
Lớp thực nghiệm: Xây dựng hệ thống kiến thức Hướng dẫn phân dạng bài tập và phương pháp giải bài tập
Lớp đối chứng: HS tự hệ thống kiến thức Không áp dụng sáng kiến
2.2 Tiến trình dạy thực nghiệm.
Thời gian tiến hành áp dụng tuân theo kế hoạch và thời khóa biểu chính khóa
để đảm bảo tính khách quan Cụ thể:
Thời gian thực hiện
Thứ tư
5/3/2014
Vật lí /
Hiện tượng quang điện Thuyết lượng tử ánh sáng
Thứ 2
10/3/2014
Vật lí /
Thứ 3
11/3/2014
Vật lí / 12A2 53 Hiện tượng quang điện trong
3 Những phương pháp sưu tầm
Sưu tầm các dạng bài tập, phương pháp giải trên các bài giảng video day học ( thuvienvatly.com; baigiangtructuyen.vn….)
4 Kế hoạch lên lớp.
4.1 Kế hoạch bài 30 ( Tiết 51 )
HIỆN TƯỢNG QUANG ĐIỆN.
THUYẾT LƯỢNG TỬ ÁNH SÁNG
I MỤC TIÊU
1 Về kiến thức
- Trình bày được thí nghiệm Héc về hiện tượng quang điện và nêu được
hiện tượng quang điện là gì
- Phát biểu được định luật về giới hạn quang điện
- Nêu được nội dung cơ bản của thuyết lượng tử ánh sáng
- Nêu được ánh sáng có lưỡng tính sóng-hạt
2 Về kĩ năng
- Vận dụng được thuyết lượng tử ánh sáng để giải thích định luật về giới
hạn quang điện, áp dụng vào bài tập vận dụng cơ bản
3 Về thái độ
- Rèn thái độ tích cực tìm hiểu, học tập, tự lực nghiên cứu các kiến thức mới
Trang 6II CHUẨN BỊ
- TN mô tả TN Héc Bài tập vận dụng thuyết lượng tử ánh sáng giải thích định luật giới hạn quang điện và bài tập vận dụng công thức
III PHƯƠNG PHÁP
Động não + giải quyết vấn đề
IV TỔ CHỨC
1 Khởi động
- Mục tiêu:
+ Ổn định lớp, tạo không khí học tập
- Thời gian: (4 phút)
- Cách tiến hành:
+ Kiểm tra sĩ số, vệ sinh lớp
+ Thông báo yêu cầu học tập của chương
2 Hoạt động 1: Tìm hiểu hiện tượng quang điện
- Mục tiêu:
Trình bày được thí nghiệm Héc về hiện tượng quang điện và nêu được hiện
tượng quang điện là gì
- Thời gian: (7 phút)
- Cách tiến hành:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
- Minh hoạ thí nghiệm
của Héc (1887)
Ra câu hỏi :
- Góc lệch tĩnh điện kế
giảm chứng tỏ điều
gì?
- Nếu làm thí nghiệm
với tấm Zn tích điện
dương kim tĩnh điện
kế sẽ không bị thay đổi
Tại sao?
- Nếu trên đường đi của
ánh sáng hồ quang đặt
một tấm thuỷ tinh dày
hiện tượng không
xảy ra chứng tỏ điều
gì?
Quan sát và trả lời
- Tấm kẽm mất bớt điện tích âm các êlectron bị bật khỏi tấm Zn
- Hiện tượng vẫn xảy
ra, nhưng e bị bật ra bị tấm Zn hút lại ngay điện tích tấm Zn không
bị thay đổi
- HS trao đổi để trả lời
- Thuỷ tinh hấp thụ rất
mạnh tia tử ngoại còn
lại ánh sáng nhìn thấy
tia tử ngoại có khả năng gây ra hiện tượng quang điện ở kẽm Còn ánh sáng nhìn thấy được thì không
I Hiện tượng quang điện
1 Thí nghiệm của Héc về hiện tượng quang điện: SGK
2 Định nghĩa
- Hiện tượng ánh sáng làm bật các êlectron ra khỏi mặt kim loại gọi là hiện tượng quang điện (ngoài)
3 Nếu chắn chùm sáng hồ quang bằng một tấm thuỷ tinh dày thì hiện tượng trên không xảy ra bức xạ tử ngoại có khả năng gây ra hiện tượng quang điện ở kẽm
Trang 73 Hoạt động 2: Tìm hiểu định luật về giới hạn quang điện
- Mục tiêu:
Phát biểu được định luật về giới hạn quang điện
- Thời gian: (8 phút)
- Cách tiến hành:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
- Thông báo thí nghiệm
khi lọc lấy một ánh
sáng đơn sắc rồi chiếu
vào mặt tấm kim loại
Ta thấy với mỗi kim
loại, ánh sáng chiếu
vào nó (ánh sáng kích
thích) phải thoả mãn
0 thì hiện tượng mới
xảy ra
- Thông báo hạn chế
thuyết sóng
- Dạng 1 : Bài tập về
điều kiện xảy ra hiện
tượng quang điện
- Ghi nhận kết quả thí nghiệm và từ đó ghi nhận định luật về giới hạn quang điện
-HS được dẫn dắt để tìm hiểu vì sao thuyết sóng điện từ về ánh sáng không giải thích được
- Chỉ ra phương pháp giải cơ bản là nắm được điều kiện 0
II Định luật về giới hạn quang điện
- Định luật: SGK
- Giới hạn quang điện của mỗi kim loại là đặc trưng riêng cho kim loại đó
- Thuyết sóng điện từ về ánh sáng không giải thích được mà chỉ có thể giải thích được bằng thuyết lượng tử
4 Hoạt động 3: Tìm hiểu thuyết lượng tử ánh sáng
- Mục tiêu:
Nêu được nội dung cơ bản của thuyết lượng tử ánh sáng
- Thời gian: (15 phút)
- Cách tiến hành:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
- Khi nghiên cứu bằng
thực nghiệm quang phổ
của nguồn sáng kết
quả thu được không thể
giải thích bằng các lí
thuyết cổ điển Plăng
cho rằng vấn đề mấu
chốt nằm ở quan niệm
không đúng về sự trao
đổi năng lượng giữa các
nguyên tử và phân tử
- HS ghi nhận những khó khăn khi giải thích các kết quả nghiên cứu thực nghiệm đi đến giả thuyết Plăng
III Thuyết lượng tử ánh sáng
1 Giả thuyết Plăng
- ND: SGK
2 Lượng tử năng lượng
hf
h gọi là hằng số Plăng:
h = 6,625.10-34J.s
3 Thuyết lượng tử ánh sáng
Nội dung: SGK
Trang 8- Thông báo giả thuyết :
Lượng năng lượng
mà mỗi lần một nguyên
tử hay phân tử hấp thụ
hay phát xạ gọi là
lượng tử năng lượng
()
- Y/c HS đọc Sgk từ đó
nêu những nội dung
của thuyết lượng tử
- Dựa trên giả thuyết
của Plăng để giải thích
các định luật quang
điện, Anh-xtah đã đề ra
thuyết lượng tử ánh
sáng hay thuyết
phôtôn
- Phôtôn chỉ tồn tại
trong trạng thái chuyển
động Không có phôtôn
đứng yên
- Anh-xtanh cho rằng
hiện tượng quang điện
xảy ra do có sự hấp thụ
phôtôn của ánh sáng
kích thích bởi êlectron
trong kim loại
- Để êlectron bức ra
khỏi kim loại thì năng
lượng này phải như thế
nào?
- Dạng 2 : bài tập tính
giới hạn quang điện và
công thoát e
- HS ghi nhận tính đúng đắn của giả thuyết
- HS đọc Sgk và nêu các nội dung của thuyết lượng tử
- HS ghi nhận giải thích từ đó tìm được
0
- Phải lớn hơn hoặc bằng công thoát
-Tính 0 và A bằng cách áp dụng công thức :
0
hc A
0
hc A
4 Giải thích định luật về giới hạn quang điện bằng thuyết
lượng tử ánh sáng
- Mỗi phôtôn khi bị hấp thụ sẽ truyền toàn bộ năng lượng của
nó cho 1 êlectron
- Công để “thắng” lực liên kết
gọi là công thoát (A).
- Để hiện tượng quang điện xảy ra:
hf A hay h c A
hc
A
, Đặt 0
hc A
0
Lưu ý : Cần đổi đơn vị và cách biến đổi công thức phù hợp với bài toán
5 Hoạt động 4: Tìm hiểu về lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng
- Mục tiêu:
Nêu được ánh sáng có lưỡng tính sóng-hạt
- Thời gian: (4 phút)
- Cách tiến hành:
Trang 9Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
- Trong hiện tượng
giao thoa, phản xạ,
khúc xạ … ánh sáng
thể hiện tích chất gì?
- Liệu rằng ánh sáng
chỉ có tính chất sóng?
- Lưu ý: Dù tính chất
nào của ánh sáng thể
hiện ra thì ánh sáng vẫn
có bản chất là sóng
điện từ
- Ánh sáng thể hiện tính chất sóng
- Không, trong hiện tượng quang điện ánh sáng thể hiện chất hạt
IV Lưỡng tính sóng - hạt của ánh sáng
- Ánh sáng có lưỡng tính sóng - hạt
6 Củng cố và hướng dẫn học bài ở nhà (7 phút)
1 Củng cố
1 : Giới hạn quang điện của bạc là 0, 26 m , của đồng là 0, 3 m của kẽm là
A 0, 4 m B 0, 26 m C 0, 3 m D 0, 35 m
2 Giới hạn quang điện của bạc là 0, 26 m tính công thoát e ra khỏi bề mặt
2 BTVN - Làm tất cả các bài tập trong SGK trang 158 và SBT
4.2 Kế hoạch bài Tiết 52
BÀI TẬP
I MỤC TIÊU
1 Về kiến thức
- Củng cố kiến thức về các định luật quang điện, thuyết lượng tử ánh sáng, hiện tượng quang điện ngoài
2 Về kĩ năng
- Vận dụng kiến thức về định luật quang điện và thuyết lượng tử ánh sáng giải bài tập liên quan
- HS khá giả được bài tập về công suất của nguồn phát, động năng, vận tốc của electron
3 Về thái độ
HS tích cực học tập, tự lập tính toán
II CHUẨN BỊ
- Hệ thống kiến thức và các dạng bài tập liên quang
III PHƯƠNG PHÁP
- Động não – giải quyết vấn đề - hoạt động nhóm
Trang 10IV TỔ CHỨC
1 Khởi động
- Mục tiêu:
+ Ổn định lớp, tạo không khí học tập
+ Kiểm tra và đánh giá việc học tập bài cũ của HS
- Thời gian: (5 phút)
- Cách tiến hành:
+ Kiểm tra sĩ số, vệ sinh lớp
+ Kiểm tra bài cũ:
Câu hỏi: Nêu định nghĩa hiện tượng quang điện ngoài ? Phát biểu nội dung
về định luật giới hạn quang điện ?
2 Hoạt động 1: Hệ thống kiến thức quan trọng
- Mục tiêu:
Hệ thống kiến thức về các định luật quang điện từ đó đưa ra các dạng bài
tập liên quan
- Thời gian: ( 12 phút)
- Cách tiến hành:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
Hệ thống kiến thức
quan trọng :
- Hệ thứcAnhxtanh
Đưa ra các dạng bài
tập thường gặp và định
hướng HS tìm phương
pháp giải :
+ Dạng 1 :b ài tập về
điều kiện xảy ra hiện
tượng quang điện
+ Dạng 2: tính giới hạn
quang điện và công
thoát
- Hệ thức liên hệ giữa
v0max và Uh
Dạng 3 : bài tập xác
định vận tốc cực đại
của e , điện thế hãm -
Chỉ ra các đại lượng có mặt trong hệ thức và đơn vị :
,f : bước sóng ,tần số của ánh sáng kích thích At : công thoát của kim loại làm catốt ( J )
m = 9,10-31 Kg max
o
v : vận tốc ban đầu cực đại của các quang electron (
m/s ) Phương pháp giải : Xác định điều kiện xảy ra hiện tượng quang điện
o
Áp dụng công thức :
t o
A
c h
Hs khá ghi nhận vấn đề và trả lời câu hỏi
Xác định v0max từ các công thức:
1 Hệ thức Anhxtanh
2 max
2
1
o
A
c h
h = 6,625 10-34 J.s : hằng số Plank ; c = 3.108 m/s
2 Hệ thức liên hệ giữa
v0max và Uh :
2
2
1
omx
eU
Trang 11để tìm vận tốc cực đại
của e ta áp dụng những
công thức nào ?
- Dạng 4 :Công suất
của nguồn sáng ( áp
dụng công thức để tính
số photon….)
2 max
2
1
o
A
c h
2
2
1
omx
eU
Hs Khá ghi nhớ công thức
để áp dụng vào bài tập cụ thể
3 Công suất của nguồn sáng :
t
Nhc t
Nhf t
N P
N: số phôtôn do bức xạ
đập vào catôt
3 Hoạt động 2: Bài tập về giới hạn quang điện
- Mục tiêu:
Vận dụng kiến thức ôn tập vào giải bài tập đơn giản về giới hạn quang điện
- Thời gian: (10 phút)
- Cách tiến hành:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS Nội dung
Thông báo yêu cầu bài
tập
Yêu cầu HS xác định
dạng bài và công thức
liên quan
Nhận xét và kết luận
Yêu cầu HS làm bài
tập 13/158
Hướng dẫn HS tóm tắt
và đổi đơn vị
Tính công thoát
- Tính từ đơn vị J sang
eV
Xác định yêu cầu của bài và định hướng cách giải :
Dạng bài điều kiện xảy
ra hiện tượng quang điện Công thức o
So sánh bước sóng ánh sáng kích thích với các giới hạn quang điện và hoàn thiện bài tập
Tìm hiểu bài tập và định hướng cách giải
Tóm tắt và đổi đơn vị
Áp dụng công thức : 0
hc A
Thay số tính toán
-Tính từ đơn vị J sang eV:
Cho 1eV = 1,6.10-19 J => ? eV < -5,68.10
-19 J
Bài tập 1 : Giới hạn quang
điện của đồng là 0, 3 m , của kẽm là 0, 35 m , của nhôm là
0, 36 m ,của canxi là 0.75 m Ánh sáng kích thích có bước sóng 0, 35 m có thể gây ra hiện tượng quang điện với những kim loại nào?
ĐA : Kẽm, nhôm, canxi
Bài 13 trang 158.
TT
) ( 10 35 ,
1eV= 1,6.10-19 (J) Tính A = ?
Theo đơn vị J và eV
Giải
Công thoát e ra khỏi kẽm là
) ( 10 68 , 5 10
35 , 0
10 3 10 625 ,
6
8 34
0
J
hc
Cho 1eV = 1,6.10-19 J => ? eV < -5,68.10-19 J
) ( 55 , 3 10
6 , 1
10 68 , 5
19
19
eV
