光的干涉教學(xué)設(shè)計(jì)

第五屆東芝杯·中國師范大學(xué)理科師范生教學(xué)技能創(chuàng)新大賽參賽教案光的干涉光的干涉廣東省第五屆高校師范生教學(xué)技能大賽物理教學(xué)技能參賽教案《光的干涉》教學(xué)設(shè)計(jì)教材選用人教版普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書·物理選修3-4·第十三章第三節(jié)。教學(xué)內(nèi)容分析（一）作用與地位本節(jié)是在《機(jī)械波》的基礎(chǔ)上展開的，上承幾何光學(xué)，也是后面學(xué)習(xí)《光的衍射》等知識的基礎(chǔ)，本節(jié)揭示了光的波動性，促使人類對光的本性有更進(jìn)一步的認(rèn)識。同時(shí)也與選修3-5《光電效應(yīng)》共同構(gòu)成光的波粒二象性，所以本節(jié)具有重要的研究意義。（二）課程標(biāo)準(zhǔn)1、觀察光的干涉現(xiàn)象；2、知道產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件。（三）課程特點(diǎn)課程標(biāo)準(zhǔn)是課程的宏觀結(jié)構(gòu)，教材是課程的微觀結(jié)構(gòu)。從教材特點(diǎn)看，本節(jié)通過提出猜想：如果光真的是一種波；隨后進(jìn)行楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)，通過得到干涉圖樣，進(jìn)而證明光是一種波；最后討論路程差與半波長的關(guān)系，得出明暗條紋出現(xiàn)的條件。但教材中并沒有突出“空間”干涉；雙縫干涉實(shí)驗(yàn)的示意圖并沒有采用形象化的展示，從而影響了學(xué)生對光的干涉機(jī)理的理解；增加了學(xué)習(xí)的難度，所以我對教材做了以下的處理：1.增加創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)，利用丁達(dá)爾效應(yīng)展示干涉通路，有助于學(xué)生對物理規(guī)律的深刻理解；2.通過演示光波直觀圖示，形象的展示光波的干涉機(jī)理，化抽象的光波為直觀；3.增強(qiáng)教學(xué)中的邏輯性，注重知識的構(gòu)建過程；學(xué)生情況分析（一）思維特點(diǎn)按皮亞杰的理論,高二學(xué)生正處在形式運(yùn)算的思維階段,遵循從簡單到復(fù)雜，從直觀到抽象的認(rèn)知規(guī)律，但是他們的抽象思維能力還不夠強(qiáng),常常會需要具體的表象或類比于相似的具體經(jīng)驗(yàn)來支持思維過程。（二）知識基礎(chǔ)教學(xué)流程討論分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，證明光是一種波討論分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，證明光是一種波演示直觀波形圖示，類比遷移，理解光的干涉產(chǎn)生機(jī)理培養(yǎng)物理學(xué)史情懷，增強(qiáng)對物理學(xué)的熱愛提出猜想，進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)探究創(chuàng)設(shè)情景，引入課題回顧課前設(shè)疑，解釋薄膜干涉原理深化實(shí)驗(yàn)，利用丁達(dá)爾效應(yīng)顯示干涉通路，凸顯干涉的空間性教學(xué)過程設(shè)計(jì)教學(xué)環(huán)節(jié)和教學(xué)內(nèi)容教師活動學(xué)生活動設(shè)計(jì)意圖一、創(chuàng)設(shè)情境，引入課題：介紹器材：肥皂水、塑料圈演示實(shí)驗(yàn)：吹泡泡二、創(chuàng)新演示實(shí)驗(yàn)展示空間干涉1．學(xué)習(xí)物理學(xué)史，增強(qiáng)對物理學(xué)的熱愛介紹以牛頓為代表的物理學(xué)家認(rèn)為光是粒子性的，以惠更斯為代表的物理家提出了波動性及托馬斯楊實(shí)驗(yàn)。2.進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)器材：綠色激光、雙縫片、光屏介紹實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。觀察實(shí)驗(yàn)，總結(jié)現(xiàn)象：中間是明條紋，并且出現(xiàn)明暗相間的條紋。光干涉條件：頻率、相位差、振動方向相同。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：光是一種波。干涉圖樣特點(diǎn)：出現(xiàn)中央亮紋，亮度往兩邊變暗；明(暗)條紋的寬度相同。3.演示創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)，展示空間干涉前后移動激光筆，引導(dǎo)學(xué)生觀察干涉圖樣。實(shí)驗(yàn)器材：單色激光、雙縫、牛奶、水槽、水。利用丁達(dá)爾現(xiàn)象演示光干涉通路。更進(jìn)一步地認(rèn)識光的波動性。得出結(jié)論：光在整個(gè)疊加空間區(qū)域內(nèi)都發(fā)生干涉。三、演示形象圖示，理解干涉原理通過演示直觀的光波疊加圖示：通過類比機(jī)械波的疊加圖示，在空間某點(diǎn)P，恰好兩列相干波波峰與波峰疊加，由于波峰的振幅最大，且振動方向相同，疊加時(shí)振幅更大，則相干加強(qiáng)，以此遷移到抽象的光波，在光屏該處則為明條紋，同理波谷與波谷在此處疊加也為明條紋，波峰與波谷則為暗條紋。機(jī)械波波峰與波峰疊加，相干加強(qiáng)機(jī)械波波峰與波峰疊加，相干加強(qiáng)光波波峰與波峰疊加相干加強(qiáng)，為明條紋光波波峰與波峰疊加相干加強(qiáng)，為明條紋（同理谷谷疊加也為明條紋，沒有展示疊加圖示）光波峰谷疊加相消為暗條紋回顧課前設(shè)疑：肥皂泡表面的條紋是如何形成的？由于氣泡上下表面對光產(chǎn)生了反射和折射，從而形成了干涉，而且白光是由多種顏色復(fù)合而成的，不同波長的折射情況不同，所以就形成多種顏色的條紋，我們也通常把這種干涉稱之為薄膜干涉。提問：你在泡泡的表面觀察到了什么現(xiàn)象？提問：泡泡表面的條紋是如何形成的？進(jìn)入新課學(xué)習(xí)一起簡單回顧人類對光的認(rèn)識過程。引導(dǎo)學(xué)生探究托楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前提問①：你支持誰的觀點(diǎn)？提問②：你在實(shí)驗(yàn)中觀察到了什么實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？提問eq\o\ac(○,3)：能不能嘗試著去解釋你所觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)后提問eq\o\ac(○,1):為什么會出現(xiàn)那么多道光,而且是明暗明暗相間？eq\o\ac(○,2)假設(shè)光是粒子或者是波，那么光是不是就會有粒子或者波的特有現(xiàn)象？eq\o\ac(○,3)波特有的現(xiàn)象是什么？兩列波發(fā)生干涉的條件是什么？eq\o\ac(○,4)教室的兩盞燈，用雙縫能否觀察到干涉圖樣？提問eq\o\ac(○,1)：干涉圖樣就像凸透鏡成像一樣，只在光屏處成一個(gè)最清晰的像嗎?eq\o\ac(○,2)那光在空間中的干涉情況是怎樣的呢？引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象提問eq\o\ac(○,1)：為什么會出現(xiàn)一會為明條紋，一會為暗條紋，他們又是如何形成的呢？提問eq\o\ac(○,1)：波源1它的傳播方向是這樣的，到達(dá)空間P點(diǎn)時(shí)是波峰，波源2傳播的方向是這樣的，同時(shí)到達(dá)空間P點(diǎn)時(shí)也是波峰，則在此處就？假設(shè)這里有一束激光經(jīng)過一個(gè)雙縫，再在這里加一道光屏，那P點(diǎn)出現(xiàn)的就是？提問eq\o\ac(○,2)：如果這里是波谷與波谷呢？提問eq\o\ac(○,3)：那波源1是波峰在P點(diǎn)，而波源2是波谷在P點(diǎn)，那疊加后就？在光屏處就出現(xiàn)？回答問題回答兩道光回答問題：不是思考討論回答問題：干涉和衍射回答問題：頻率、相位、振動方向都相同；回答問題eq\o\ac(○,1)：有回答是，有回答不是；回答問題eq\o\ac(○,2)：有回答能，有回答不能；回答問題eq\o\ac(○,3)：也能，是，想；回答提問eq\o\ac(○,1)：首先要知道干涉是如何產(chǎn)生的?；卮鹛釂杄q\o\ac(○,2)：波峰與波峰疊加，波谷與波谷疊加，波峰與波谷疊加三種；回答提問eq\o\ac(○,1)：相干加強(qiáng)，明條紋；回答提問eq\o\ac(○,2)：也是出現(xiàn)明條紋；回答問題eq\o\ac(○,3)：相干相消，出現(xiàn)暗條紋；以情激學(xué)、以趣導(dǎo)學(xué)，激發(fā)學(xué)生探究光干涉的欲望。通過物理學(xué)史教育，增強(qiáng)學(xué)生對物理學(xué)發(fā)展的認(rèn)識和加強(qiáng)對物理學(xué)的熱愛。突破學(xué)生固有的思維，讓學(xué)生在空間觀察到明暗相見的條紋，化抽象為直觀，凸顯光干涉的空間特點(diǎn)，更進(jìn)一步地認(rèn)識光的波動性。遵循學(xué)生從直觀到抽象的認(rèn)知規(guī)律和注重學(xué)生知識的遷移，從直觀的光波疊加圖示入手，一步步引導(dǎo)學(xué)生從舊知識遷移到新問題的情境中來，培養(yǎng)學(xué)生的遷移能力。做到首尾呼應(yīng)，拓展知識