高中物理新课程教学设计案例

高中物理新课程教学设计案例 光的干涉 湖州中学王水祥 【教材分析】 本节课是本章的第一节课，本章是以光的波动性为主线，以光的干涉为重点进行编排的，所以这节 课是本章的重点。光的干涉是光具有波动性的主要实验现象，本节内容的成功教学，将对学生关于光的 本性的认知结构起到重要作用，在教学中介绍光的微粒说和波动说之争，以便引起学生对本节课的关注， 同时在教学中体现新课程学习的理念“自主学习、合作学习、探究学习”。 【学生分析】 学生已经学过机械波的干涉现象，光的干涉比起机械波来说要深奥得多，机械波得干涉是以水波为 例，形象具体可见，而光波就比较抽象，见到是亮暗相间条纹，不易理解其中的缘故，在教学安排上， 要通过实验的对比展示和学生的自主探究，合作学习，使学生逐步认识到光的干涉条纹中所蕴涵的波动 信息。 【教学目标】 1、知识与技能 （1）在学生已有几何光学知识的基础上引导学生回顾人类对光的本性的认识发展过程 （2）在复习机械波干涉的基础上使学生了解产生光的干涉的条件和杨氏实验的设计原理。 （3）使学生掌握在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件，并了解其有关计算，明确可以利 用双缝干涉的关系测定光波的波长。 （4）通过干涉实验使学生对光的干涉现象加深认识。 2、过程与方法 在教学的主要设置了两个探究的问题 （1）在复习水波干涉的基础上，学生通过自主学习掌握光的干涉条件，在双缝干涉实验中产生亮条纹和 暗条纹的原因及条件。 （2）小组合作学习探究相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距与什么因素有关。 3、情感态度价值观 培养学生合作的精神、团队的意识和集体的观念，培养学生循着科学家足迹自主探究科学知识的能力， 从而真正实现使每个学生都得到发展的目标。 【教学过程】 课题引入 师在日常生活中，我们见到许多光学的现象，如彩虹彩虹是如何形成 生由于光的色散形成的。 师又如“海市蜃楼”是如何形成 生光的全反射形成。 师如雨后地上油膜的彩色纹路又是如何形成 以及肥皂泡的彩色条纹又是如何形成 生可能是光的折射形成的。 师可以明确的说不是光的折射形成的，要知道形成的原因是什么，必须要知道光的本质是什么 新课教学 师这个问题一直以来都是物理学家争论的问题， 在17世纪以牛顿为代表的一派认为 “光是一种物质微粒，在均匀的介质中以一定的速度传播” 以惠更斯为代表的一派认为“光是在空间传播的某种波” 你赞同谁的观点 学生有赞成微粒说，也有赞成波动说的。 请学生说一说，赞同的原因。 师干涉现象是波所特有的，假设光是一种波，则必然会观察到光的干涉现象。 我们在哪里还学过波的干涉 生机械波的干涉 复习机械波的知识 观察水波干涉的视频 师两列水波相遇时发生什么现象 学生两列水波发生干涉现象。 师什么是干涉现象 引导学生回答频率相同的两列波叠加，是某些区域的振动加强， 某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开， 这种现象叫做波的干涉。 师干涉所形成的图样叫做干涉图样 多媒体展示请在图中标出两列波相遇时振动加强的区域和振动的减弱的区域 利用电脑在图中标出两列波相遇时振动加强的区域和振动的减弱的区域 师过去我们曾经定量研究波的干涉， M点到两个波源的路程差满足什么条件时，该点的振动加强 M点到两个波源的路程差满足什么条件时，该点的振动减弱 生路程差、、0、人 22 32 该点振动加强 S nAn 01 2 .... 路程差寓铜\ | y y该点振动减弱 S 2〃 1 m 01 2 ... 师产生稳定的干涉图样的条件是什么 生两列波的波源频率相同，且振动情况完全相同。 师如果要观察到光的干涉现象需要什么条件 生首先要两个完全相同的光源。 师实际上很能找到两个完全相同的光源，所以很难观察到光的干涉现象。 时间就这样过了一百多年,一直到1801年英国物理学家托马斯杨在实验室里成功的观察到了光的干 涉。 展示托马斯杨双缝干涉示意图 师介绍实验装置，在挡板上开两条很窄的狭缝，当一束单色光投射到挡板时，两条狭缝 相当于两个完全相同的光源。下面我们就来做一做这个实验。 演示实验双缝干涉实验 实验现象亮暗相间等距的条纹 师等距的含义是什么 师相邻两条亮条纹（暗条纹）的中心线之间的距离相等， 不是指亮条纹（或暗条纹）的宽度。 师如果你是托马斯杨，你该如何解释光屏上出现的亮条纹（暗条纹） 光屏上出现亮条纹（或暗条纹）的条件是什么 小组讨论形成共识，派代表阐述原因。 生Si、S2相当与频率相同的波源，亮条纹是由于两列光波的波峰与波峰（或波谷与波谷）相遇的地方, 暗条纹是由于两列光波的波峰与波谷相遇的地方。 S1和S2到光屏上某一点P1的光程差△ S P1S2P1S1 当S 〃人（〃 0、12 3 ）时，该点则出现亮条纹， 2 当S （2〃 l）m （〃 0、123）时，该点则出现暗条纹 分组探究相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距Ax与什么有关 师大家先来猜测一下，相邻的两条亮条纹间距AX与什么有关 生可能与挡板跟光屏之间距离L有关，L越大，AX越大， 师哪我们如何证明这种猜测首先我们可以用实验来证明。 演示实验将挡板与光屏之间的距离L减小 师的确AX较小，除此之外我们还可以用什么方法证明 多媒体演示用干涉图样可以定性说明L与AX的关系 师现在我们大家一起用同样方法探究AX还跟什么有关 探究工具几张干涉图样、直尺、两种颜色的记号笔。 探究方法控制变量法、归纳法找出规律 小组探究的结果双缝的间距d越小，屏到挡板间的距离L越大，光的波长入越大 则相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距Ax越大。 L。 教师理论上可以证明X Ao d 你能否根据所学的知识，设计一测量某种可见光波长的方案 小组讨论介绍一种方案。 生由 x A可知2 dL 只要测出 （1）双缝的间距d, （1）屏到挡板间的距离L, （3）相邻两条亮条纹（或明条纹）的间距Ax 就能知道这种可见光的波长 xd 生4 , 4 7x10 7 m L 师光的波长单位往往用纳米，2 lOOnm 师物理学家用这种方法就可以知道各色光在真空里的传播的波长及频率 师红光波长最大，紫光波长最小 因此红光的干涉条纹间距最大，紫光最小 师如果用白光做双缝干涉实验，在屏上会出现什么现象 生会出现亮暗相间的彩色条纹 冬700〃〃 彩色条纹. 师展示示意图。 【板书设计】 一、双缝干涉实验 当S nA 〃 0、12 3时，该点则出现亮条纹, 二、相邻两条亮条纹或暗条纹的间距Ax L。 X A d 三、白光双缝干涉亮暗相间的彩色条纹 【教学反思】 本节课是一堂典型的