大學(xué)物理教學(xué)設(shè)計(jì)：光的干涉

大學(xué)物理山西農(nóng)業(yè)大學(xué)信息學(xué)院-1-教學(xué)設(shè)計(jì)12：光的干涉【授課內(nèi)容】：光的干涉【所在章節(jié)】：第十二章：光的干涉12.1楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)【授課對(duì)象】：學(xué)校理工科專業(yè)本科學(xué)生（一年級(jí)下學(xué)期）【教學(xué)學(xué)時(shí)】：2學(xué)時(shí)一、學(xué)情分析（一）教材內(nèi)容分析本節(jié)段內(nèi)容是《大學(xué)物理》教材波動(dòng)光學(xué)第十二章光的干涉中的內(nèi)容，屬于波動(dòng)光學(xué)學(xué)的開(kāi)篇內(nèi)容，本節(jié)是在《機(jī)械波》的基礎(chǔ)上展開(kāi)的，上承幾何光學(xué)，也是后面學(xué)習(xí)《光的衍射》等知識(shí)的基礎(chǔ)，本節(jié)揭示了光的波動(dòng)性，促使人類對(duì)光的本性有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。所以本節(jié)具有重要的研究意義。從教材特點(diǎn)看，本節(jié)通過(guò)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(guò)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(zhǎng)的關(guān)系，得出明暗條紋出現(xiàn)的條件。（二）學(xué)生特征分析本節(jié)課授課對(duì)象是大學(xué)一年級(jí)學(xué)生，開(kāi)設(shè)時(shí)間為大一下學(xué)期，前節(jié)內(nèi)容已學(xué)習(xí)了機(jī)械波，掌握了描述波特性的物理量對(duì)機(jī)械波的干涉和波的疊加原理有一定認(rèn)識(shí)。學(xué)生正處在形式運(yùn)算的思維階段,遵循從簡(jiǎn)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(huì)需要具體的表象或類比于相似的具體經(jīng)驗(yàn)來(lái)支持思維過(guò)程。學(xué)生已經(jīng)有一定的物理科學(xué)方法如，觀察實(shí)驗(yàn)，控制實(shí)驗(yàn)，假說(shuō)方法，從現(xiàn)象歸納規(guī)律，但學(xué)生知識(shí)的遷移能力相對(duì)薄弱，且光的干涉機(jī)理比較抽象，加之對(duì)光干涉無(wú)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)通過(guò)本節(jié)學(xué)習(xí)學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)干啥本質(zhì)。二、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì) （一）知識(shí)與技能1、理解光產(chǎn)生干涉的條件；2、培養(yǎng)學(xué)生了解新定義、串聯(lián)舊知識(shí)、綜合理解運(yùn)用的能力，掌握楊氏雙縫干涉現(xiàn)象和干涉條紋的分布特點(diǎn)；3、掌握路程差與明暗條紋之間的關(guān)系，掌握條紋間距的影響因素。（二）過(guò)程與方法通過(guò)光的干涉與機(jī)械波干涉的類比，培養(yǎng)學(xué)生比較分析的能力和知識(shí)遷移的能力。通過(guò)現(xiàn)象觀察、知識(shí)回顧、課件演示等形式，培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)理解運(yùn)用和創(chuàng)新提高的能力。（三）情感與價(jià)值觀1、通過(guò)觀察實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。2、通過(guò)了解楊氏雙縫干涉實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的物理學(xué)史情懷，增加對(duì)物理學(xué)的熱愛(ài)。在學(xué)習(xí)中逐步培養(yǎng)學(xué)生知識(shí)的交叉融合，促進(jìn)學(xué)生綜合素質(zhì)的全面提升。三、教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)（一）內(nèi)容綱要1、光程的理解；2、相干條件；3、楊氏雙縫干涉。（二）教學(xué)重點(diǎn)1、光的干涉特點(diǎn)和產(chǎn)生條件；2、條紋間距的影響因素。（三）教學(xué)難點(diǎn)1、光程的理解；2、雙縫干涉的條紋分析計(jì)算。四、教學(xué)策略分析（一）教學(xué)策略方法主要采用實(shí)驗(yàn)法、講授法、并輔以提問(wèn)法等教法，把教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)成以激發(fā)學(xué)生興趣的吹肥皂泡實(shí)驗(yàn)為切入點(diǎn)，以觀察實(shí)驗(yàn)和已有知識(shí)為基礎(chǔ)，以“為什么肥皂泡表面的條紋始怎么形成的？”等問(wèn)題為主線的師生對(duì)話活動(dòng)。1、實(shí)驗(yàn)法通過(guò)探究楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)，觀察光干涉的特點(diǎn)，得出光是一種波；利用多媒體課件動(dòng)畫顯現(xiàn)干涉通路，展示光干涉的空間性，進(jìn)一步理解光的波動(dòng)性；通過(guò)演示條紋規(guī)律直觀圖，理解楊氏雙縫干涉。2、講授法通過(guò)已熟悉的機(jī)械波干涉，遷移到光干涉問(wèn)題的新情境中來(lái)，加強(qiáng)學(xué)生知識(shí)的遷移能力。（二）教學(xué)手段1、課堂講授注重引導(dǎo)學(xué)生合作實(shí)驗(yàn)探究，觀察思考，多自主討論，重視分析歸納，使學(xué)生自主發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，解決問(wèn)題，在獲取新知識(shí)的同時(shí)提高合作意識(shí)，獨(dú)立思考，易遷移，領(lǐng)會(huì)物理學(xué)的思想。2、多媒體輔助利用多媒體課件（PPT）進(jìn)行視頻、動(dòng)畫的展示，將復(fù)雜問(wèn)題現(xiàn)象更形象的展示給學(xué)生。3、板書(shū)本節(jié)課有重要概念和公式的講授和理解，結(jié)合授課過(guò)程中重點(diǎn)和難點(diǎn)，進(jìn)行板書(shū)公式的推導(dǎo)和講解，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的理解。五、教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)索引教學(xué)活動(dòng)教學(xué)內(nèi)容設(shè)計(jì)意圖1導(dǎo)入新課創(chuàng)設(shè)情境，引入課題：肥皂水、塑料圈吹泡泡提問(wèn)：你在泡泡的表面觀察到了什么現(xiàn)象？提問(wèn)：泡泡表面的條紋是如何形成的？目的：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2關(guān)鍵概念講授基本概念光程光程差光的相干條件干光的獲得光程：光在媒質(zhì)中通過(guò)的幾何路程與媒質(zhì)折射率的乘積光程差光的相干條件：同頻率、同振動(dòng)方向、相位差恒定干光的獲得方法分波陣面法分振幅法目的：給出一些基本概念為后面內(nèi)容做準(zhǔn)備。3講授新課楊氏雙縫干涉規(guī)律：明暗相間分布的，處為中央明紋，相鄰明紋間及相鄰暗紋間間距相等；理論計(jì)算：明暗紋位置干涉條紋的間距講授重點(diǎn)難點(diǎn)內(nèi)容，促進(jìn)學(xué)生的理解和吸收。通過(guò)現(xiàn)象總結(jié)規(guī)律加深學(xué)生對(duì)重難點(diǎn)知識(shí)的掌握。4課堂練習(xí)幻燈片展示：學(xué)生課堂練習(xí)。教師檢查學(xué)習(xí)效果并適度講解。例在楊氏干涉裝置中，已知雙縫的間距為0.342mm，雙縫至屏幕的垂直距離為2.00m。測(cè)得第11級(jí)干涉亮紋至中央亮紋之間的距離為3.44cm，求光源的單色光波長(zhǎng)。綜合運(yùn)用相關(guān)結(jié)論及方法實(shí)現(xiàn)內(nèi)容的融合。5小結(jié)板書(shū)回顧。光干涉的條件、獲得相干光的方法、楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)干涉圖樣的特點(diǎn)明（暗）條紋的寬度相同總結(jié)加強(qiáng)概念和基本公式印象。（二）教學(xué)板書(shū)設(shè)計(jì)112.1楊氏雙縫干涉一、光干涉的條件頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向相同二、獲得相干光的方法分波陣面法分振幅法三、楊氏雙縫實(shí)驗(yàn)明（暗）條紋間距六、教學(xué)評(píng)價(jià)評(píng)價(jià)項(xiàng)目評(píng)

價(jià)

標(biāo)

準(zhǔn)等級(jí)（權(quán)重）分自評(píng)教師評(píng)優(yōu)秀良好一般較差知識(shí)理解掌握1、了解光的相干條件；理解獲得相干光的方法；10853

2、掌握光程的概念以及光程與相位差的關(guān)系。10853

3、掌握楊氏雙縫干涉條紋位置的規(guī)律。10853

思維鍛煉提升4、通過(guò)對(duì)生活現(xiàn)象的分析提出問(wèn)題、解決問(wèn)題。10853

5、通過(guò)已熟悉的機(jī)械波干涉，遷移到光干涉問(wèn)題的新情境中來(lái)知識(shí)的遷移能力。10853

6、學(xué)會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)手段解決物理問(wèn)題。10853

情感態(tài)度8、課堂上積極參與，積極思維，對(duì)物理課程興趣度提升108539、學(xué)習(xí)過(guò)程中能夠緊跟教學(xué)思路，拓展思維，愉悅的接受新知識(shí)1085310、對(duì)本節(jié)內(nèi)容有深入了解，能提出一些有深度的問(wèn)題。10853七、教學(xué)反思本節(jié)段重點(diǎn)講述楊氏雙縫干涉條紋位置的規(guī)律。由于該部分知識(shí)在高中物理中選修課已有所接觸，所以在對(duì)學(xué)生進(jìn)行授課講解的時(shí)候一定要在原來(lái)的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生做好知識(shí)的遷移轉(zhuǎn)化，將語(yǔ)言描述物理化、公式化，深入理解光的干涉物理實(shí)質(zhì)。要多注重觀察實(shí)驗(yàn)歸納總結(jié)規(guī)律，給予學(xué)生時(shí)間思考。本節(jié)課的教學(xué)設(shè)計(jì)主要有2個(gè)特點(diǎn)：（一）教學(xué)流程設(shè)計(jì)上符合認(rèn)知規(guī)律通過(guò)動(dòng)畫演示和生活事例出發(fā)，引發(fā)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的思考，并且由此提出問(wèn)題，從而開(kāi)始本節(jié)課程的學(xué)習(xí)，利于