План-конспект на тему "Применение фотоэффекта"

План–конспект лекции по теме

«Технические устройства, основанные на использовании фотоэффекта»

Предмет: Физика

Группа:

Тип урока: Лекция «открытия» нового материала

Цели:

Деятельностная цель: формирование у обучающихся способностей к самостоятельному построению новых способов действия на основе метода рефлексивной самоорганизации.

Образовательная цель: расширение понятийной базы по учебному предмету за счет включения в нее новых элементов.

Обучающая цель: перечислить и дать определение техническим устройства, основанные на использовании фотоэффекта.

Развивающая цель: содействовать формированию:

• общеучебных и специальных умений;

• совершенствованию мыслительных операций;

• развитию эмоциональной сферы, монологической речи учащихся, диалога, коммуникативной культуры;

• осуществлению самоконтроля и самооценки, а в целом — становлению и развитию личности.

Воспитательная цель: способствовать формированию идей, взглядов, убеждений, качеств личности, оценки, самооценки и самостоятельности.

План урока

I. Мотивация к учебной деятельности (1-2 мин.)

II. Актуализаций знаний, умений и пробное учебное действие (5 мин.)

III. Выявление места причины затруднения; постановка проблемы; формулирование темы урока (5 мин.)

IV. Построение проекта выхода из затруднения; выдвижение гипотез (5 мин.)

V. Реализация проекта: проверка гипотез и собственно открытие нового знания (40 мин)

VI. Первичное закрепление (1-2 мин)

VII. Самостоятельная работа (10 мин)

VIII. Этап включения в систему знаний и повторение (2-3 мин)

IX. Рефлексия учебной деятельности на уроке (1-2мин)

Ход урока

I. Мотивация к учебной деятельности (1-2 мин.)

На предыдущем занятии преподаватель совместно со студентами построил «пирамиду познания» (рисунок 1). Вершина пирамиды была незаполненной. Преподаватель предлагает вернуться к этому вопросу, чем мотивирует студентов к изучению нового материала.

II. Актуализаций знаний, умений и пробное учебное действие (5 мин.)

Преподаватель:

1. Что понимается под словами корпускулярно-волновой дуализм?

2. Как определить энергию, массу и импульс фотона, зная частоту световой волны?

Студенты отвечают на вопросы.

III. Выявление места причины затруднения; постановка проблемы; формулирование темы урока (5 мин.)

Преподаватель:

Где применяется явление фотоэффекта?

Если студенты способны ответить на первые два поставленные вопросы, то с ответом на третий вопрос они затрудняются.

Преподаватель совместно со студентами формирует тему занятия:

«Технические устройства, основанные на использовании фотоэффекта»

IV. Построение проекта выхода из затруднения; выдвижение гипотез (5 мин.)

Студенты совместно с преподавателем формируют план лекции.

1. Понятие фотоэлементов.

2. Вакуумные фотоэлементы.

3. Полупроводниковые фотоэлементы.

4. Работа в группах с информационными текстами.

V. Реализация проекта: проверка гипотез и собственно открытие нового знания (40 мин)

1. Понятие фотоэлементов.

Применение фотоэлектронных приборов позволило создать станки, которые без непосредственного участия человека изготавливают детали по заданным чертежам. Примером могут служить наши токарно-фрезерные станки.

Такие приборы работают благодаря изобретению особых устройств – фотоэлементов. Фотоэлементы – устройства, в которых энергия света управляет энергией электрического тока или преобразуется в нее.

Мы с вами рассмотрим два вида фотоэлементов: вакуумные и полупроводниковые.

2. Вакуумные фотоэлементы.

Если обратимся к рисунку 5, то увидим, что современный вакуумный фотоэлемент представляет собой стеклянную колбу. Часть ее внутренней поверхности покрыта тонким слоем металла с малой работой выхода.

Рисунок 5 – Устройство вакуумного фотоэлемента.

Через прозрачное окошко свет проникает внутрь колбы. Проволочная петля – анод (2), служит для улавливания фотоэлектронов. Анод присоединен к положительному полюсу батареи.

При попадании света на катод фотоэлемента в цепи возникает электрический ток, который включает и выключает реле.

3. Полупроводниковые фотоэлементы.

Помимо внешнего фотоэффекта существует внутренний фотоэффект в полупроводниках. Фоторезисторы – приборы, сопротивление которых зависит от освещенности. В основе фоторезисторов лежит явление внутреннего фотоэффекта.

Так же сконструированы полупроводниковые фотоэлементы, которые создают ЭДС и непосредственно преобразуют энергию излучения в энергию электрического тока. В этом случае ЭДС называется фотоЭДС, которая возникает в области p-n-перехода двух полупроводников при облучении этой области светом.

Под действием света образуются пары электрон-дырка. В области p-n-перехода существует электрическое поле. Это поле заставляет неосновные носители полупроводников перемещаться через контакт. Дырки из полупроводника n-типа перемещаются в полупроводник p-типа, а электроны из полупроводника p-типа – в область n-типа, что приводит к накоплению основных носителей в полупроводниках n и p-типов. Таким образом, потенциал полупроводника p-типа увеличивается, а n-типа уменьшается. Это происходит до тех пор, пока ток неосновных носителей через p-n-переход не сравняется с током основных носителей через этот же переход. Между полупроводниками устанавливается разность потенциалов, равная фотоЭДС.

Если замкнуть цепь через внешнюю нагрузку, то что произойдет?

Студенты:

Появится ток.

Преподаватель: Правильно пойдет ток, определяемый разностью токов неосновных и основных носителей через p-n-переход (рисунок 6).

Рисунок 6 – Полупроводниковой фотоэлемент

От чего будет, зависеть сила тока?

Студенты: от интенсивности падающего света и сопротивления нагрузки R.

Преподаватель:

В чем же преимущество полупроводниковых фотоэлементов? Фотоэлементы с p-n-переходом создают ЭДС порядка 1-2 В. их выходная мощность достигает сотен ватт при КПД 20%.

4. Работа в группах с информационными текстами.

Преподаватель делит студентов на восемь групп рандомным способом, так как при изучении нового материала все студенты находятся примерно на одинаковом знаниевом уровне. Группы знакомятся с информационными текстами (приложение) и, советуясь в группах, заполняют таблицу 3 согласно своему информационному тексту. После чего преподаватель предлагает всей группой обсудить мнения и заполнить полностью таблицу.

Таким образом, на занятии происходит социализация, развиваются коммуникативные навыки, которые так необходимы в современном обществе.

Таблица 3 – Применение фотоэффекта

VI. Первичное закрепление (1-2 мин)

Преподаватель предлагает ответить на вопрос.

1. Что такое фотоэлемент?

VII. Самостоятельная работа (10 мин)

Преподаватель использует прием «Линии сравнения».

Студенты в таблице 4 сравнивают два типа фотоэлементов.

Таблица 4 – Линии сравнения вакуумного и полупроводникового фотоэлемента

VIII. Этап включения в систему знаний и повторение (2-3 мин)

Преподаватель использует прием «Вопросительные слова». Прием направлен на умение задавать вопросы. Студентам предлагается таблица 5 вопросов и терминов по изученной теме. Необходимо составить как можно больше вопросов, используя вопросительные слова и термины из двух столбцов таблицы.

Таблица 5 – «Вопросительные слова»

Домашнее задание: ответить на составленные вопросы в рабочих тетрадях.

IX. Рефлексия учебной деятельности на уроке (1-2мин)

Преподаватель предлагает заполнить следующую графическую рефлексию (рисунок 7)

Рисунок 7 – Графическая рефлексия