激光教學設計

13.8激光教學設計【教學目標】知識與技能1．了解激光和自然光的區(qū)別.2．通過閱讀，收集整理相關資料，認識激光的特點和應用.過程與方法1．通過課外閱讀，收集整理有關激光應用的資料，培養(yǎng)加工處理信息的能力.2．通過對激光的特點及應用的學習，培養(yǎng)應用物理知識解決實際問題的能力.情感、態(tài)度價值觀通過對激光應用的學習,使學生感受到科學知識的無究力量,培養(yǎng)熱愛科學的品質.【教學重難點】重點：激光與自然光的區(qū)別以及激光特點和應用.難點：激光與自然光的區(qū)別.【教學方法】1．通過對自然光的分析，提出激光的相干性.2．通過學生課前閱讀，初步了解激光的特點及廣泛應用.3．通過收集激光方面的材料，討論交流，進一步掌握激光的特點及應用知識.4．通過觀看錄像，進一步加深對激光知識的了解.【教學用具】激光手電筒、投影儀、三段有關激光的錄像材料.【教學過程】一、引入新課教師：課前大家已經(jīng)閱讀了課文，了解了激光是自然界沒有的光，首先我們來看看它與自然光有什么不同.二、新課教學（一）自然光和激光（投影）自然光（例如白熾燈）激光原子發(fā)光方向，時刻不確定；頻率不一樣；不能發(fā)生干涉；非相干光頻率一樣；能發(fā)生干涉（雙縫干涉實驗）；人工產(chǎn)生的相干光都是原子受激發(fā)處于不穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)射出來的教師：通過上表的比較，同學們可以看到，激光的第一個特點就是它是一種人工相干光.激光還有許多與自然光不同的特點，下面請同學們將自己閱讀課文整理的表格展示出來.（教師巡視，大部分同學整理得很好，選出比較全面的一組投影（如表20—2）老師簡單講解）教師：其實，激光的應用遠不止這些，而且還在迅速發(fā)展，這方面的介紹很多，下面請大家根據(jù)課前收集的材料，開展課堂交流.（二）激光的應用（分組介紹，同時教師提煉要點并板書，以調(diào)動學生的積極性.）第一組（投影資料）我們組收集整理了激光在相干性方面的特點，激光是相干光.可用來進行光的干涉、衍射等實驗（科學實驗），由于原子的發(fā)光不是無限制持續(xù)的，每一次發(fā)光與下一次發(fā)光總有一個時間間隔，只有同一光源在同一發(fā)光時間間隔內(nèi)發(fā)出的光，在空間某點相遇時才會發(fā)生干涉，所以原子發(fā)光的平均時間間隔稱為相干時間，在相干時間內(nèi)光的行程稱為相干長度，激光的相干長度可達幾十千米，相干性較好.第二組（投影資料）我們組整理的信息中，激光的另一特點是激光的亮度特高，近年研制出的強激光的亮度要比太陽亮100億倍以上.激光器發(fā)出的激光是集中在沿傳播方向的一個極小的發(fā)射角內(nèi)，亮度就會比同功率的光源高幾億倍，在極短時間內(nèi)會輻射出巨大的能量，聚集在一點時可產(chǎn)生幾百萬甚至上千萬度的高溫.第三組除了前面兩組介紹的兩個特點外，還有一個特點就是激光的單色性好，自然界找不到頻率“純凈”的光，各種頻率的光總是混雜在一起的.但由于激光器中光學諧振腔的干涉作用，只有那些滿足諧振腔共振條件的頻率才能形成激光輸出，不滿足共振條件的頻率，都在諧振腔內(nèi)干涉相消了，因此激光的頻率單一，單色性非常好，拿氦氖氣體激光器來說，它產(chǎn)生的光波長范圍不到一百億分之一微米，完全可以視為單一而沒有偏差的波長，是極純的單色光.第四組我們組收集的資料中，除了前面三組講的，還有一點，激光的方向性好，一般的手電筒或探照燈聚光雖然很好，看上去它們射出的光束是筆直的，但在一兩公里后，光線就發(fā)散成很大一片，亮度明顯減弱.而激光射到這個距離上基本沒有發(fā)散，激光是方向最一致、最集中的光.［師］前面幾組同學從激光的特點角度閱讀收集了很多資料，都比較好，雖然其中有些材料我們不能完全弄懂，但以后我們還有很多學習機會，到時可以更進一步理解.下面我們再來交流激光應用方面的資料.第五組（閱讀）激光具有很高的能量，所以它是精密機械加工特別是微電子工業(yè)加工不可缺少的工具，用激光對金屬打孔、切割、焊接、淬火，激光代替機械刀具和刻刀直接加工大型和微型元件，具有普通機械加工不可比擬的特點.利用它可以在堅硬的材料上打直徑0.1mm到幾微米的小孔.激光鉆孔不受加工材料的硬度和脆性的限制，而且鉆孔速度異?？?，可以幾千分之一秒甚至幾百萬分之一秒內(nèi)鉆出表面十分整齊光潔的小孔，激光快速自動成型技術，可以控制激光束將材料逐層“燒結”而形成實體零件或模具、模型.它可快速制成精密復雜或不規(guī)則圖案的機械零件.我國已經(jīng)研制成功激光迅速自動成型機，標志著我國已經(jīng)掌握了這項新技術，并迅速進入國產(chǎn)化、商品化階段.第六組（閱讀）激光在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也有廣泛應用，用激光照射農(nóng)作物種子，可誘發(fā)遺傳變異，縮短種子發(fā)芽時間，育出的秧苗生長比較快，長勢好，粗壯且均勻整齊，改善了農(nóng)作物生長性能，提高產(chǎn)量.把激光技術引入果樹裁培，能改良水果品質，提高水果產(chǎn)量.用激光照射牲畜家禽魚類，能促進生長發(fā)育等.激光在臨床醫(yī)學上的應用相當廣泛，“激光刀”能有效地局部加熱凝固血管，出血少.而且“刀”不與組織接觸，不用消毒，激光刀很鋒利，切割軟組織和硬組織都一樣快捷，還可應用激光對穴位照射，給穴位輸入能量，無痛、滅菌、快速、安全.第七組（閱讀）激光在信息產(chǎn)業(yè)領域有著重要應用.在光纖通信中，激光作為信息高速傳輸?shù)妮d體作通信載波.它還是信息高速處理的載體，光學計算機有著普通計算機無法比擬的優(yōu)點，這種計算機運算速度高，傳輸信息量大，激光應用在信息存儲領域，使大容量、高密度信息存儲成為可能，像課本上介紹的DVD實際上是一種存儲數(shù)據(jù)的磁性媒體，它可以雙層雙面使用，運行時間高達484min，儲存量是VCD的幾十倍甚至數(shù)十倍，可多達17GB.第八組（閱讀）目前，激光已成為重要的戰(zhàn)略武器，在國防軍事領域有著廣泛的應用，例如激光測距、激光雷達、激光制導、激光模擬等技術的應用.激光武器包括激光致盲武器、激光干擾武器、激光防空武器等，這些武器對現(xiàn)代戰(zhàn)爭產(chǎn)生了深遠影響.激光制導炸彈能快速準確無誤地擊中目標.用激光點燃核燃料是目前各國科學家競相