Фотоэффект құбылысы. Физика, 9 сынып, сабақ жоспары.

Ұзақ мерзімді жоспар бөлімі:

4А Атом құрылысы. Атомдық құбылыстар

ХББ НЗМ Шымкент қаласы

Күні:

Мұғалімнің аты-жөні:

Сынып: 9

Қатысқандар саны:

Қатыспағандар саны:

Сабақ тақырыбы:

Фотоэффект құбылысы

Осы сабақта қол жеткізілетін оқу мақсаттары (оқу бағдарламасына сілтеме)

9.6.1.3 фотоэффект құбылысын сипаттау және фотоэффект құбылысының техникада пайдаланылуына мысалдар келтіру;

Сабақ мақсаттары

Оқушылар біледі:

-фотоэффект электромагниттік сәулеленудің корпускуларлық сипатын дәлелдейтіндігін түсінеді;

-фотоэффектінің қызыл шекарасы деген ұғымды түсіну.

-фотон энергиясы, электронның шығу жұмысы арқылы фотоэффекті құбылысын түсінеді;

-hf = A_шығ+ mv²_{ma x}/2 формуласын біледі, түсіне алады және пайдаланады;

-фотоэффект құбылысының техникада қолданылуына мысалдар келтіре алады.

 Бағалау критерийлері

Білу және түсінуі бойынша оқушы:

-фотоэффект электромагниттік сәулеленудің корпускуларлық сипатын дәлелдейтіндігін түсінеді;

-фотоэффектінің қызыл шекарасы деген ұғымды түсінеді;

-фотон энергиясы, электронның шығу жұмысы ұғымы арқылы фотоэффекті құбылысын түсіндіре алады;

-hf = A_шығ+ mv²_{ma x}/2 формуласын біледі, түсіндіре алады және пайдаланады;

- фотоэффект құбылысының техникада қолданылуына мысалдар келтіре алады.

 Тілдік мақсаттар

Пәнге тән лексика мен терминология:

Абсолют қара дене, корпускула, фотоэффект, толқындық, фотоэлектрондық эффект.

Photoelectric effect-фотоэлектрический эффект-фотоэлектрлік эффект

Photoelectric cell-фотоэлемент-фотоэлемент

incoming photons- входящие фотоны- жарық фотондары

focusing electrode- фокусирующий электрод- электрод

voltage dropping resistors- Отключающие напряжения резисторы-кернеуді ажыратушы резистор

power supply- источник питания-ток көзі

Диалог пен жазу үшін пайдалы сөздер мен тіркестер:

Абсолют қара дененің сәулеленуінің алғашқы теориясын ұсынып, ...

Жарықтың әсерінен заттан ….. ұшып шығу құбылысы ...

Фотоэффект заңдары ...

Фотоэффектінің қызыл шекарасы ...

Эйнштейн теңдеуінен фотоэффек заңын түсіндіретін болсақ, ...

Құндылықтарты дарыту

 (жаhандық азаматтықтың

 маңызды белгілері)

 (АЖ)

Нәтижелі қарым-қатынас дағдысын дамыту , сыныптастарының көзқарастық пікірлеріне сыйластықпен қарау

АЖ білу және түсіну: қоршаған ортаға деген дұрыс көзқарас

АЖ құндылығы: басқалардың пікіріне сыйластықпен қарау

АЖ дағды: диалог құра білу, сындарлы құрылымдық шешімдер ұсыну

Тақырыптың шешуші сәттерін жұптық және топтық талқылау кезіндегі құндылықтарды дарыту

Осы сабақта оқушылар жұппен, топтық жұмыстар арқылы коммуникативтік дағдысын қалыптастырады. Жеке жұмыстар қалыптастырушы бағалау жұмыстары арқылы академиялық шынайылықты дамытады.

 Пәнаралық

 байланыстар

Математика

 АКТ қолдану дағдылары

Интернет желісіндегі ресурстар

https://www.stem.org.uk/elibrary/resource/28841

http://www.youtube.com/watch?v=v5h3h2E4z2Q&feature=related

https://www.youtube.com/watch?v=YQL2Q5ZArjs&feature=related

Phet.colorado.edu /en/ simulation / photoelectric

https://www.youtube.com/watch?v=ubkNGwu_66s

Бастапқы білім

Денелердің электрленуі, электр заряды, электрон-элементар заряд, магнит өріс ,электр өрісі, потенциалдар айырымы, магнит өрісі және электр өрісі тарапынан әрекет ететін күштің бағытын анықтау.

Сабақ барысы

Сабақтағы жоспарланған іс-әрекет

(W ). "Бірге ойлаймыз"видеоресурсты қарап шығу.

Оқушылармен видеокөріністі көргеннен кейін талқыланады:

1.Электрлену мен жарықтану құбылыстарының қызметі қандай ?

Электрлену кезінде электрон бір денеден екінші денеге көше алады, ал жарықтану кезінде металл беті қызады, көзге көрінбейтін сәуле шығарады.

2. Ультракүлгін сәулемен (УК) сәулелендіргенде неге электроскоп жапырақшасы төмен түсті?

Себебі, УК сәуле жиілігі жоғары электромагниттік толқын, сондықтан металл бетінен электрондарды ұшырып шығарады, металл пластинка мен электроскоп жапырақшасының зарядтары әртүрлі болғандықтан жапырақша төмен түседі.

Оқушылармен талдап, ойларын білгеннен кейін сабақтың тақырыбы, мақсаты және жетістік критерийлерімен таныстырылады.

І. (W) Мәтінмен жұмыс.

Температурасы абсолют нөлден ерекше болатын кез-келген дене өзiнен сәуле шығарады. Бiрақ, көп жағдайда бұл сәулелердiң толқын ұзындығы адам көзi сезе алатын толқын ұзындығының аймағынан тысқары жатқандақтан бiз оны көре бермеймiз. Денелердiң өзiнен бұлай сәуле шашуын жылулық сәуле шығару деп атайды. Шығарылатын сәулелердiң қарқындылығы және қандай толқын ұзындықтарындағы сәулелердi басымдылықпен шығаратындығы сол сәуле шашып тұрған дененiң температурасына байланысты. Әрбiр дене өзiнен сәуле шашып ғана қоймайды, сонымен қатар өзiне түскен сәуленi жұтады да. Дененiң қандай толқын ұзындығындағы сәуленi қарқындырақ жұтатындығы да оның температурасымен анықталады. Толқын ұзындығының қандай болғанына қарамастан өзiне түскен барлық сәуленi жұтатын денелердi абсолют қара денелер деп атайды. Абсолют қара дене ретiнде кiшкене саңлауы бар, iшкi бетi жақсы шағылдыратын қоспамен қапталған бiтеу дененi қарастыруға болады

Денелердiң сәуле шашуы және жұтуы осы дененi құрайтын атомдардың тербелiстерiмен және сол атомдарда болатын өзгерiстермен байланысты. Ал заттағы атомдардың саны болса орасан көп. Олардың әр қайсысы бiр-бiрiнен тәуелсiз өз бетiнше тербеледi де соның салдарынан шығаратын сәуленiң жиiлiгi және оған сәйкес толқын ұзындығы әртүрлi болады.

Шығаратын сәуленiң энергиясының толқын ұзындығы бойынша қалай таралатыны тәжiрибе арқылы өлшенді. Тәжiрибе жасалған соң ғалымдардың алдында теориялық тұрғыдан түсiндiру мiндетi туындылады. Классикалық физикада кез-келген жүйенің энергиясы үздіксіз өзгереді, сондықтан классикалық физика дәрменсіз еді. Қиыншылықтан шығудың жолын алғаш рет 1900 жылы Макс Планк тапты.

Классикалық физикада сәуле шашу және жұту үздiксiз үрдiс ретiнде қарастырылады. Терең зерттеулер барысында М.Планк осы түсiнiктiң шындыққа жанаспайтынын байқады. Осымен байланысты ол өзiнiң мынадай әйгiлi болжамын ұсынды : денелердiң сәуле шашуы және жұтуы үздiксiз үрдiс емес, олар сәулелердi белгiлi үлестер – кванттар түрiнде шығарып, жұтады. (quantum – латын сөзi, мөлшер дегендi бiлдiредi).

Мұндай жарық кванттарының ие бола алатын ең аз энергиясы Планк теориясы бойынша оларға сәйкес келетiн толқындарының жиiлiгiне пропорционал, яғни

мұндағы ν- жиiлiк, ал h=6,326·10^-34 Дж·с – Планк тұрақтысы.

Кез-келген жиiлiк үшiн шығарылатын энергияның мәнi осы ең аз энергияға тең немесе еселi болады.

Жарықтың кванттар түрiнде шығатыны туралы болжам жылулық сәуле шығарудың тәжiрибеге сәйкес келетiн дұрыс теориясын жасауға мүмкiндiк бердi. Жарықтың үлестер түрiнде шығарылып, жұтылатыны туралы идея физиканың одан арғы дамуында шешушi роль атқарды. Планктiң осы идеяларынан бастау алған кванттық теория қазiргi заман физикасының ең күштi теорияларының бiрi.

Ең маңыздысы!

1. Сәулелену қуатын дененің интегралдық энергетикалық жарқырауы деп атайды.

2. Дененің сәулелену қуаты температураға тәуелді.

3. Дененің түскен сәуле энергиясын жұтуы спектрлік жұту қабілеті деп аталады.

4. Абсолют қара дененің интегралдық энергетикалық жарқырауы (R) абсолют температураның төртінші дәрежесіне тура пропорционал:

R=T⁴

(1879 ж. И.Стефан тәжірибе нәтижесін зерделей отырып, ал 1884 ж. Л.Больцман теориялық жолмен тағайындады)

^-8 Bт/ м² · K⁴ -Стефан-Больцман тұрақтысы.

5. Неміс физигі Винн абсолют қара дененің сәулелену қабілетінің максимумы сәйкес келетін жиіліктің температураға тәуелділігін тағайындады:

( b=2,9·10^-3 м·К- Винн тұрақтысы

• ІІ. http://bilimland.kz/kk/#lesson=10915 Кванттық физика-Жылулық сәулелену. Стефан-Больцман заңы-7 Слайд. Симуляцияны пайдаланып әрбір оқушы жұлдыздың температурасын анықтайды.

Сәулелену қуаты неге тәуелді? Сұрақ жауабын талдайды.

Екі тәжірибе бір-бірімен қалай байланысты? Оқушылар жауабын тыңдағаннан кейін фотоэффект құбылысына анықтама беріледі.

Түскен жарықтың әсерінен металдар мен сұйықтардан электрондардың ұшып шығу құбылысы фотоэффект деп аталады.

Жарық- жұтылғанда және шығарылғандағы энергиясы . Бұл теңдеу жарықтың бөлшектік қасиетін сипаттайды. Осы жарық бөлшегін фотон немесе электромагниттік квант деп атайды.

(W) І. Тақырыпты меңгеру ресурстарымен жұмыс.

http://www.youtube.com/watch?v=v5h3h2E4z2Q&feature=related

(і) Видеоресурсты көріп болғаннан кейін дискретті бөлшек, фотон, фотоэлемент, фотоэмиссия, сыртқы фотоэффект, электронды-сәулелі түтікше, фотон энергиясы cөздеріне түсінік беріледі және оқушылар дәптерлеріне қажетті ақпараттарды жазып алады.

(іі) Максвеллдің теориясы фотоэффект құбылысын түсіндіре алмады. 20 ғасырдың басында А. Эйнштейн , М. Планктың жарықтың үздікті ұғымын пайдаланып, фотоэффект теориясын жасады. Эйнштейннің теориясы бойынша атомдағы электрон, энергиясы Е=hv тең жарық квантын алып, металдан шығар кезде, сол энергияның бір бөлігін электронның шығу жұмысына, кинетикалық энергиясымен металды тастап шығады.

Фотоэффект теориясының теңдеуі. немесе . -жарық квантының жиілігі, - толқын ұзындығы, С-жарық жылдамдығы. Егер жарық квантының энергиясы электронның шығу жұмысынан аз болса А>hv фотоэффект құбылысы болмайды. Фотоэффект құбылысы болатын минималь жиілік пен толқын ұзындығын фотоэффектің қызыл шекарасы деп аталады. hv_м немесе һс/_мА осыдан фотоэффект құбылысы байқалатын жиілік және толқын ұзындығы ,

Фотоэффект заңы:

1. Қанығу тогы жарық ағынының интенсивтілігіне прапорциональ. Фототок нольге тең болу үшін ток көзінің электрондарды тоқтату үшін атқарылған жұмысы, электрондардың заттан ыршып шыққан кинетикалық энергиясына тең болу керек.

2.Фотоэлектрондардың максималь кинетикалық энергиясы жарықтың жиілігіне ғана тәуелді.Жарықтың жиілігі артқан сайын, фотоэлектрондардың кинетикалық энергиясы артады.

3. Егер жарықтың жиілігі қарастырылып отырған зат үшін фотоэффект болатын минималь жиілігінен төмен болса фотоээфект құбылысы болмайды( фотоэффектің қызыл шекарасы).

ІІ. Phet.colorado.edu /en/ simulation / photoelectric немесе

https://www.youtube.com/watch?v=ubkNGwu_66s

(І) Жеке жұмыс. Виртуалды демонстрацияны орындайды және орындай отырып, төмендегі қорытындыға келулері тиіс (барлығы бірдей жетуі мүмкін болмаса да, әрбір жасаған этаптарына қорытынды жасаулары тиіс).

Виртуалды демонстрацияны орындағаннан кейін мынадай қорытындыға келді:

• Ұшып шыққан электрондар электр өрісі әсерінен ток тудырады.
• Кернеу өте аз болса, электрондардың барлығы анодқа жете бермейді.
• Егер жарық интенсивтіліг тұрақты болса, потенциалдар айырымын өзгертсек, ток артады, кернеудің бір мәнінде ток максимал мәнге жетеді, содан ткейін өзгермейді, осы ток қаныққан ток деп аталады, бұл ток 1 с-та ұшып шыққан электрондар санымен анықталады.
• Жарық интенсивтілігі жұтылған жарық толқынының энергиясына тура пропорционал.
• Кернеу нөлге тең, қанығу тоғы І₀ток мәнінде анодқа жететін электрондар бола алады.
• Егер батарея полюсін өзгертсек, ток кемиді кернеудің бір мәнінде ток нөлге тең болады, себебі электр өрісі ұшып шыққан электрондарды тежейді,электродқа кері қайтарады.
• Тежеуші кернеу электрондардың кинетикалық энергиясына тәуелді.
• Жарық интенсивтілігін өзгертсек, тежеуші кернеу өзгермейді, яғни кинетикалық энергия өзгермейді.
• Кинетикалық энергия жарық жиілігіне тәуелді, жарық интенсивтілігіне тәуелсіз.

Мұғалім тексереді

ІІІ. (І) Есеп шығару. Жеке жұмыс

• Толқын ұзындығы λ=0,45 мкм сәулелену әсерінен мырышта фотоэффект байқала ма? Электрондардың мырыштан шығу жұмысы А_шығ=4,2 эВ. (Байқалмайды)
• 2. Күміс үшін фотоэффектінің ұзынтолқынды шекарасы λ₀=0,29 мкм. Электронның А_шығу жұмысын анықтаңдар. (4,3эВ)
• 3. Фотоэлементтің фольфрам катодына толқын ұзындығы λ=0,1 мкм ультракүлгін сәулелер түседі. Қандай кернеуде фотоэлементтің катоды мен аноды арасындағы тізбектегі фототок нольге тең (яғни бірде-бір фотоэлектрон анодқа дейін жетпейді)? Электрондардың вольфрамнан шығу жұмысы А_шығ=4,5 эВ. (8В)
• 4. Рентген түтігі қандай кернеуде жұмыс жасайды, егер оның рентген спектріндегі ең мықты сәулелері ν=1∙10¹⁹ Гц жиілікке ие болса? (41кВ)
• 5. Калий үшін фотоэффектінің λ₀ қызыл шекарасын анықтаңдар. Электронның калийден шығу жұмысы Ашығ=2,2 эВ-қа тең.
• (0,565 нм)
• 6. Цезийдің бетіне түсетін жарық толқындарының λ толқын ұзындығы неге тең, егер цезийден ұшып шығатын фотоэлектрондар v=2∙10⁴ м/с жылдамдыққа ие болса. Цезий үшін фотоэффектінің қызыл шекарасы λ₀ =690 нм. (0,685мкм)
• 7. Қандай υ жылдамдықта электрон толқын ұзындығы λ =100 нм болатын квант энергиясына тең кинетикалық энергияға ие болады?

(2,1 Мм/с)

Бірін-бірі тексереді.

Рефлексия. Сабақ барысында оқушылар жаңа материалдарды игеруде қандай қиындықтар туындағанын атап өтеді.

Саралау –оқушыларға қалай көбірек қолдау көрсетуді жоспарлайсыз? Қабілеті жоғары оқушыларға қандай міндет қоюды жоспарлап отырсыз? Сұраққа жауап беруде, мәтінмен жұмыс, жеке тапсырмаларды орындауда бірнеше оқушының ойын тексеріп алғаннан кейін ғана қолдау арқылы дұрыс жауапқа бағыттау.

Бағалау – оқушылардың материалды меңгеру деңгейін қалай тексеруді жоспарлайсыз?

Кіріспе сұрақтар видеокөріністі көргеннен кейін талданады. Жаңа тақырыпты өз беттерімен меңгеруге бағыттау арқылы. Мәтінмен жұмыс кезінде бірнеше оқушы ойын ортаға салу арқылы қорытынды жасау. Интернет ресурстармен жұмыс кезінде және виртуалды практикалық тапсырманы орындаған кезде жеке оқушылар ойын біліп, көмек берілді. Виртуальды практикалық тапсырманы орындауда қойылатын сұраққа бағыттау тәсілі қолданылды

Денсаулық және қауіпсіздік техникасының сақталуыЖеке жұмыс атмосферасының психологиялық жағынан жағымды болуы үшін қысқаша көмек беру арқылы көңілдеріндегі сенімсіздікті азайту.

Барлық оқушылар:

Оқушылардың көбі:

Кейбір оқушылар:

- E=h f формуласын пайдалана алды;

-фотоэффект электромагниттік сәулеленудің корпускуларлық сипатын дәлелдейтіндігін түсінді;

-фотон энергиясы, электронның шығу жұмысы ұғымы арқылы фотоэффекті құбылысын түсіндірді;

-hf = A_шығ+ mv²_{ma x}/2 формуласын біледі, түсіндіре алды және пайдаланды;

-фотоэффект қбылысының қолдану аймағына мысалдарды түсіндіре алды.

-фотоэффектінің қызыл шекарасы деген ұғымды түсініп, есеп шығаруға қолдана алды.

-виртуалды практикалық тапсырма сұрақтарына нақты жауап бере алды.

Сабақ бойынша рефлексия

Бұл бөлімді сабақ туралы өз пікіріңізді білдіру үшін пайдаланыңыз. Өз сабағыңыз туралы сол жақ бағанда берілген сұрақтарға жауап беріңіз.

Сабақ мақсаттары/оқумақсаттары дұрыс қойылған ба? Сабақ мақсаты дұрыс қойылған, бірақ өте ауқымды.

Оқушылардың барлығы ОМ қол жеткізді ме? Барлығы бірдей қол жеткізді деп айта алмаймын. Практикалық тапсырманы орындау кезінде жеке оқушыға қойылатын сұрақтың мағынасын түрлендіруге тура келді. Тежеуші кернеу, қаныққан токтың физикалық мағынасы өте қиынға түсті. Сабақ кезеңдерінде терминологиялық сөздікпен жұмыстар бірнеше рет қайталанды.

Жеткізбесе, неліктен? Жеке жұмыс тапсырмалары, жұппен жұмысқа, кейде шағын топпен талдауға тура келді.

Сабақта саралау дұрыс жүргізілді ме? Саралау дұрыс жүргізілді, оқушылар тек мұғалім көмегімен ғана қол жеткізді.

Сабақтың уақыттық кезеңдері сақталды ма? Жоқ, себебі талдау сұрақтарының жауабына уақыт кетіп қалды (виртуалды практикалық жұмыста)

Сабақ жоспарынан қандай ауытқулар болды, неліктен? Жоқ, болған жоқ. Жоспар бойынша жүргізілді.

Жалпы баға

Сабақтың жақсы өткен екі аспектісі (оқыту туралы да, оқу туралы да ойланыңыз)?

1: Сабақ мақсатына қарай сабақ жоспарының құрылымы дұрыс құрылды.

2: Виртуалды практикалық жұмыс сабақ мақсатын толықтырып алып шықты.

Сабақты жақсартуға не ықпал ете алады (оқыту туралы да, оқу туралы да ойланыңыз)?

1: Сабақ мақсатын бөліп тастауға болады.

2: Топпен жұмыс істегенде мүмкін уақытты тиімді пайдаланар ме едік.

Сабақ барысында сынып туралы немесе жекелеген оқушылардың жетістік/қиындықтары туралы нені білдім, келесі сабақтарда неге көңіл бөлу қажет?

Келесі сабақта өздеріне виртуалды практикалық жұмысқа есеп құрастыруға ұсыныс жасар едім және нәтижесін талдау.