2024-2025學(xué)年高中物理第十三章光4實(shí)驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)教案1新人教版選修3-4

PAGE1-第4節(jié)試驗(yàn)：用雙縫干涉測(cè)量光的波長(zhǎng)一、教學(xué)設(shè)計(jì)思路本節(jié)課是繼《光的干涉》理論學(xué)習(xí)后，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)原理、試驗(yàn)方法的學(xué)習(xí)及試驗(yàn)過(guò)程的體驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)光的干涉規(guī)律的進(jìn)一步理解和駕馭。課堂教學(xué)依據(jù)教學(xué)重難點(diǎn)及學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律和學(xué)習(xí)愛好點(diǎn)，設(shè)計(jì)了從定性到定量、從簡(jiǎn)潔到困難、從理論到試驗(yàn)的教學(xué)主路途。一、定性到定量，相鄰干涉條紋間距的表達(dá)式是本試驗(yàn)的試驗(yàn)原理，但不要求學(xué)生駕馭其數(shù)學(xué)推導(dǎo)過(guò)程，因此通過(guò)學(xué)生利用激光雙縫干涉試驗(yàn)，定性探討相鄰干涉條紋間距影響因素，利用生動(dòng)、好玩的過(guò)程體驗(yàn)，加深學(xué)生印象，并促進(jìn)學(xué)生進(jìn)一步對(duì)公式的理解與駕馭。二、從簡(jiǎn)潔到困難，激光干涉試驗(yàn)不僅簡(jiǎn)潔操作而且簡(jiǎn)潔視察到試驗(yàn)現(xiàn)象，通過(guò)對(duì)激光干涉試驗(yàn)儀器的相識(shí)，由簡(jiǎn)潔到困難，進(jìn)一步在將白熾燈與激光對(duì)比的過(guò)程中駕馭各器具的功能與運(yùn)用方法，為調(diào)出光明而清楚的干涉條紋奠定基礎(chǔ)。三、從理論到試驗(yàn)，駕馭試驗(yàn)原理與試驗(yàn)方法是學(xué)生較好完成試驗(yàn)的基礎(chǔ)，在老師的引導(dǎo)下，學(xué)生層層深化了解試驗(yàn)原理、試驗(yàn)器材及試驗(yàn)方法、試驗(yàn)留意事項(xiàng)，在此基礎(chǔ)上有效綻開試驗(yàn)操作，實(shí)現(xiàn)高效課堂。物理試驗(yàn)教學(xué)的有效實(shí)施，能培育學(xué)生的試驗(yàn)操作實(shí)力、視察實(shí)力及發(fā)覺問題、分析問題和解決問題的物理實(shí)力，實(shí)現(xiàn)物理學(xué)科素養(yǎng)的有效培育。按部就班的教學(xué)過(guò)程設(shè)計(jì)，能立足學(xué)生最近發(fā)展區(qū)，為學(xué)生鋪設(shè)學(xué)習(xí)支架，在潛移默化中化解學(xué)生的學(xué)習(xí)障礙，實(shí)現(xiàn)學(xué)問的有效構(gòu)建。二、學(xué)習(xí)任務(wù)分析1.通過(guò)小組試驗(yàn)探究，定性探討干涉條紋間距影響因素，激發(fā)新奇心與求知欲，培育創(chuàng)建性思維和實(shí)踐實(shí)力，為后續(xù)試驗(yàn)原理的駕馭、試驗(yàn)儀器的運(yùn)用、試驗(yàn)過(guò)程的勝利開展奠定基礎(chǔ)。2.在定性試驗(yàn)探討的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)比激光與白熾燈的不同，并進(jìn)一步設(shè)計(jì)如何利用白熾燈完成干涉試驗(yàn)，了解每個(gè)試驗(yàn)元件的作用及運(yùn)用方法，學(xué)會(huì)科學(xué)設(shè)計(jì)試驗(yàn)儀器和試驗(yàn)方案的思維方法，并從中培育實(shí)踐實(shí)力、自學(xué)實(shí)力及科學(xué)的探討看法，進(jìn)而體驗(yàn)探究科學(xué)的艱辛和喜悅。3.體驗(yàn)數(shù)字化傳感器在物理試驗(yàn)中的高效性，感受數(shù)字化信息系統(tǒng)在科學(xué)試驗(yàn)中的重要探討作用。三、學(xué)生分析1.學(xué)習(xí)本節(jié)課前學(xué)生雖然已經(jīng)學(xué)習(xí)了《光的干涉》，對(duì)干涉圖像及確定條紋間距的條件有了肯定的了解，但尚未形成條紋間距的表達(dá)式，通過(guò)對(duì)干涉現(xiàn)象的視察及相鄰干涉條紋間距影響因素的探討，可進(jìn)一步駕馭試驗(yàn)原理與試驗(yàn)方法。2.通過(guò)對(duì)激光干涉試驗(yàn)與白熾燈干涉試驗(yàn)的對(duì)比與分析，駕馭各試驗(yàn)器材的功能及其運(yùn)用方法，由淺入深、由簡(jiǎn)潔到困難，有助于學(xué)生的理解與駕馭，并在對(duì)比中加深學(xué)生印象，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)愛好，為后續(xù)快速駕馭如何調(diào)出光明和清楚的干涉條紋奠定基礎(chǔ)。3.學(xué)生利用所學(xué)的干涉規(guī)律進(jìn)行試驗(yàn)操作與視察，并測(cè)量光波波長(zhǎng)，在實(shí)踐過(guò)程中，有效促進(jìn)學(xué)問的建構(gòu)，體驗(yàn)學(xué)習(xí)物理的歡樂和價(jià)值，進(jìn)一步培育物理學(xué)習(xí)與綜合實(shí)踐實(shí)力。四、教學(xué)目標(biāo) 1.物理觀念：(1)了解試驗(yàn)裝置，知道試驗(yàn)原理及須要測(cè)量的物理量，(2)知道測(cè)量頭的運(yùn)用方法，會(huì)測(cè)量明條紋的間距，(3)知道濾光片和遮光筒的作用，理解試驗(yàn)中為了滿意干涉條件采納的方法，(4)知道獲得志向干涉條紋的試驗(yàn)操作要求，2.科學(xué)思維：(1)會(huì)用限制變量的方法，分別探討光的顏色、雙縫距離和雙縫與屏之間距離等與條紋間距的關(guān)系，(2)會(huì)用累積法，削減試驗(yàn)中的偶然誤差，3.試驗(yàn)探究：(1)經(jīng)驗(yàn)試驗(yàn)過(guò)程，體會(huì)條紋間距測(cè)量時(shí)的試驗(yàn)方法。(2)會(huì)依據(jù)試驗(yàn)原理獨(dú)立設(shè)計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表并記錄數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提升學(xué)生的科學(xué)探究意識(shí)、方案設(shè)計(jì)實(shí)力和分析數(shù)據(jù)實(shí)力。(3)會(huì)依據(jù)給出的波長(zhǎng)表達(dá)式計(jì)算不同顏色光的波長(zhǎng)。4．科學(xué)看法與責(zé)任：(1)經(jīng)驗(yàn)科學(xué)探究與學(xué)問建構(gòu)過(guò)程，培育學(xué)生的科學(xué)探討看法和團(tuán)體合作意識(shí)，體驗(yàn)探究科學(xué)的艱辛與喜悅。(2)通過(guò)探究學(xué)習(xí)活動(dòng)，懂得嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)看法的重要性，增加理論聯(lián)系實(shí)際的自覺性。五、教學(xué)用具1.學(xué)生器材：激光筆（紅光、綠光）、光屏雙縫板、學(xué)生試驗(yàn)配套儀器2.演示儀器：強(qiáng)激光筆、雙縫板、光屏3.多媒體設(shè)備、光傳感器六、教學(xué)過(guò)程老師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖環(huán)節(jié)一.定性探討干涉條紋間距影響因素:1.演示試驗(yàn)：將激光透過(guò)雙縫后的干涉圖投在光屏上，并漸漸變更光屏到雙縫的距離，引導(dǎo)學(xué)生視察干涉圖像，并思索干涉條紋間距的影響因素。2.提問：干涉條紋的間距可能與哪些因素有關(guān)？一.視察與思索：視察干涉圖像并揣測(cè)條紋間距影響因素。二.分組探究試驗(yàn)：1.依據(jù)揣測(cè)，分組試驗(yàn)，用限制變量法探究條紋間距的影響因素。2.匯報(bào)試驗(yàn)方案及試驗(yàn)結(jié)論。一.通過(guò)對(duì)干涉圖像的視察及其條紋間距影響因素的定性探究，激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步探討條紋間距表達(dá)式的新奇心與求知欲。二.利用激光試驗(yàn)視察干涉現(xiàn)象，有助于學(xué)生了解試驗(yàn)裝置、試驗(yàn)原理，把握試驗(yàn)關(guān)鍵、化解試驗(yàn)障礙。環(huán)節(jié)二.試驗(yàn)測(cè)量光波波長(zhǎng):1.在激光雙縫干涉試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，引導(dǎo)學(xué)生如何將白熾燈光轉(zhuǎn)化成符合試驗(yàn)要求的相干光源。2.引導(dǎo)學(xué)生了解試驗(yàn)裝置及相應(yīng)試驗(yàn)功能。3.引導(dǎo)學(xué)生利用試驗(yàn)原理，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案。4.引導(dǎo)學(xué)生視察兩套已經(jīng)放置好的試驗(yàn)器具中的試驗(yàn)現(xiàn)象，激發(fā)學(xué)生思索怎樣才能調(diào)出光明而又清楚的干涉條紋。5.引導(dǎo)學(xué)生了解試驗(yàn)留意事項(xiàng)并指導(dǎo)學(xué)生有效開展測(cè)量試驗(yàn)。6.提問：如何有效削減試驗(yàn)誤差？7.展示紅光與綠光的波長(zhǎng)范圍一.相識(shí)試驗(yàn)裝置:在激光雙縫干涉試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，基于激光光源與白熾燈光源的區(qū)分，了解各試驗(yàn)裝置的功能，思索并設(shè)計(jì)試驗(yàn)裝置。二.了解試驗(yàn)留意事項(xiàng)：視察兩套試驗(yàn)器材，有的能看到光明的干涉條紋，而有的卻漆黑一片，思索試驗(yàn)留意事項(xiàng)。二.設(shè)計(jì)并完成試驗(yàn):1.依據(jù)試驗(yàn)原理，確定待測(cè)物理量，駕馭累積法，并設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案。2.組裝并調(diào)整試驗(yàn)儀器，視察試驗(yàn)現(xiàn)象，測(cè)量并記錄試驗(yàn)數(shù)據(jù)。三.匯報(bào)試驗(yàn):1.匯報(bào)試驗(yàn)結(jié)果，探討試驗(yàn)過(guò)程中相關(guān)數(shù)據(jù)中是否存在問題，探討削減試驗(yàn)誤差的有效方法，優(yōu)化試驗(yàn)方案。2.對(duì)比波長(zhǎng)試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)與參考值，感受試驗(yàn)測(cè)量的物理價(jià)值與試驗(yàn)成就感。一.通過(guò)對(duì)比激光光源與白熾燈光源的差異，有效引導(dǎo)學(xué)生了解各試驗(yàn)器具功能及運(yùn)用方法、試驗(yàn)留意事項(xiàng)，并培育學(xué)生分析問題、解決問題的實(shí)力。二.通過(guò)對(duì)試驗(yàn)方案的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)過(guò)程的體驗(yàn)、試驗(yàn)現(xiàn)象的視察、試驗(yàn)問題的處理，進(jìn)一步促進(jìn)學(xué)生對(duì)試驗(yàn)原理的理解，有效提升學(xué)生的綜合物理實(shí)力，培育科學(xué)探討看法和團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。三.通過(guò)試驗(yàn)匯報(bào)的方式，幫助學(xué)生了解自己存在的問題，如讀數(shù)問題、操作問題，并駕馭有效削減試驗(yàn)誤差的方法。四.通過(guò)對(duì)比學(xué)生的試驗(yàn)波長(zhǎng)測(cè)量結(jié)果與波長(zhǎng)的參考值范圍，讓學(xué)生感受試驗(yàn)的物理價(jià)值及試驗(yàn)成就感。環(huán)節(jié)三.用傳感器做雙縫干涉的試驗(yàn)1.了解傳感器測(cè)量波長(zhǎng)。2.激勵(lì)學(xué)生在完成課外激光波長(zhǎng)測(cè)量任務(wù)后，用數(shù)字化傳感器測(cè)量激光波長(zhǎng)驗(yàn)證明驗(yàn)的精確性，并從中體驗(yàn)數(shù)字化傳感器在物理試驗(yàn)中的高效性，感受數(shù)字化信息系統(tǒng)在科學(xué)試驗(yàn)中的重要探討作用。一.視察：了解傳感器測(cè)量光波波長(zhǎng)二.體會(huì)：體會(huì)數(shù)字化傳感器在物理試驗(yàn)中的高效性，感受數(shù)字化信息系統(tǒng)在科學(xué)試驗(yàn)中的重要探討作用。感受數(shù)字化信息系統(tǒng)在科學(xué)試驗(yàn)中的高效性和重要探討作用。環(huán)節(jié)四.小結(jié)老師提問：1.通過(guò)這堂課的學(xué)習(xí)，你學(xué)到了什么？2.在本試驗(yàn)中你用到了哪些物理方法？3.在本試驗(yàn)中，你認(rèn)為試驗(yàn)勝利的關(guān)鍵是什么？4.引起本次試驗(yàn)誤差的因素有哪些？如何削減試驗(yàn)誤差？思索并回答老師問題引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)所學(xué)學(xué)問及試驗(yàn)方法，體會(huì)嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)探討看法和團(tuán)體合作意識(shí)在科學(xué)探討中的重要性，體驗(yàn)探究科學(xué)的艱辛與喜悅。環(huán)節(jié)五.布置作業(yè)課外測(cè)量激光波長(zhǎng)，練習(xí)運(yùn)用光傳感器測(cè)量激光波長(zhǎng)七.教學(xué)流程設(shè)計(jì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)：試驗(yàn)數(shù)據(jù)：累積法測(cè)量相鄰干涉條紋的間距試驗(yàn)留意事項(xiàng)：思索并探討如何才能得到光明而又清楚的干涉圖像試驗(yàn)原理試驗(yàn)器材：對(duì)比白熾燈與激光的區(qū)分，駕馭器材的功能與運(yùn)用方