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        “光的干涉”教學設(shè)計

        2009-04-15 08:10:26張畢生
        物理教學探討 2009年3期
        關(guān)鍵詞:雙縫設(shè)計說明圖樣

        張畢生

        如皋市丁堰中學,江蘇省南通市226521

        1 教學分析

        1.1 教材分析

        光的干涉是《光的波動性》這章的重點內(nèi)容,也是歷年高考的重點。教材分兩節(jié)分別從定性和定量兩個方面展開討論,力求再現(xiàn)科學家對光的波動性認識的探究過程。第一節(jié)主要從實驗角度研究產(chǎn)生雙縫干涉的條件及原因,第二節(jié)則從理論上推導了亮條紋和暗條紋的間距規(guī)律,進一步讓學生通過實驗測量波長。

        教材中要求通過學生小實驗,觀察雙縫干涉現(xiàn)象,總結(jié)相干條件;通過與機械波的類比,分析產(chǎn)生亮條紋和暗條紋的原因。正確理解光的干涉,對學生認識光的本性有重要作用,同時促進學生對研究性學習方法的理解。

        1.2 學情分析

        學生已經(jīng)學過機械波的干涉現(xiàn)象,但機械波的干涉(如水波的干涉)形象具體,而光波的干涉較抽象,可通過實驗和媒體輔助增加學生的感性認識。為了滲透研究方法,激發(fā)學生學習熱情,可開展小組實驗和學生自主探究學習,使學生逐步認識和理解光的干涉。

        2 教學目標

        2.1 知識與技能

        (1)在學生已有幾何光學知識的基礎(chǔ)上引導學生回顧人類對光的本性的認識發(fā)展過程。

        (2)在復習機械波干涉的基礎(chǔ)上使學生了解產(chǎn)生光的干涉的條件和楊氏實驗的設(shè)計原理。(3)使學生掌握在雙縫干涉實驗中產(chǎn)生亮條紋和暗條紋的原因及條件,知道相干光源并了解影響條紋間距的相關(guān)因素。

        2.2 過程與方法

        在教學中主要設(shè)置了兩個探究問題:

        (1)在機械波產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的知識基礎(chǔ)上,學生通過自主學習掌握光的干涉條件及在雙縫干涉實驗中產(chǎn)生亮條紋和暗條紋的原因及條件。

        (2)通過多種方法分組探究相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的間距與哪些因素有關(guān)。

        2.3 情感態(tài)度價值觀

        培養(yǎng)學生合作的精神、團隊的意識和集體的觀念,滲透學生循著科學家足跡自主探究科學知識的方法。

        3 教學重點

        (1)使學生知道雙縫干涉產(chǎn)生的條件,掌握干涉圖樣的特征。

        (2)理解雙縫干涉實驗中產(chǎn)生亮條紋和暗條紋的條件。

        (3)知道影響雙縫干涉圖樣中相鄰亮條紋(或暗條紋)間距的因素。

        4 教學難點

        (1)理解雙縫干涉圖樣中亮條紋和暗條紋產(chǎn)生的原因。

        (2)知道影響雙縫干涉圖樣中相鄰亮條紋(或暗條紋)間距的因素。

        5 教學方法

        類比、實驗、分組探究。

        6 教學工具

        PPT課件、玩具激光光源、玻璃片、刀片(或雙縫)。

        7 教學過程

        7.1 課題引入

        問:在日常生活中,我們見到許多光學現(xiàn)象,這些自然現(xiàn)象是如何形成的?

        PPT圖片展示日食、月食、彩虹、海市蜃樓等情景圖片。

        設(shè)計說明:通過現(xiàn)象的描述與觀察,創(chuàng)設(shè)物理情境。

        7.2 新課教學

        (1)介紹兩大學說之爭: 以牛頓為代表的微粒說和以惠更斯為代表的波動說。

        學生討論:你贊同誰的觀點?并說一說贊同的理由。

        設(shè)計說明:通過學生的討論引入課題,激發(fā)學生的探究熱情。

        (2)光的干涉

        ①假設(shè)

        光是一種波,則必然會觀察到波的特有現(xiàn)象。

        學生回顧:機械波的特有現(xiàn)象,如干涉、衍涉等。

        引導:只要能看到光的干涉現(xiàn)象,就能說明光具有波動性。

        設(shè)計說明:提出猜想和假說,滲透研究方法。

        ②實驗探究

        設(shè)問:我們怎樣才能使兩列光相遇時,發(fā)生干涉現(xiàn)象?

        猜想:兩束普通光源相遇,能否產(chǎn)生干涉現(xiàn)象?兩束激光相遇呢?

        學生動手實驗并討論回答:不能。

        問:能否看到干涉現(xiàn)象?產(chǎn)生干涉現(xiàn)象有什么條件?

        引導學生閱讀教材55頁中關(guān)于托馬斯?楊雙縫干涉實驗的介紹。

        師生總結(jié):在擋板上開兩條很窄的狹縫,當一束單色光投射到擋板時,兩條狹縫相當于兩個完全相同的光源,即相干光源。

        問:現(xiàn)在你能通過準備的器材觀察光的干涉現(xiàn)象嗎?

        學生動手實驗:學生用刀片和玻璃片制作雙縫,并觀察光的雙縫干涉實驗。

        設(shè)計說明:通過實驗探究激發(fā)學生熱情,培養(yǎng)動手能力。

        ③實驗總結(jié)

        問:光通過雙縫后墻上出現(xiàn)了什么現(xiàn)象?你能解釋這一現(xiàn)象嗎?

        引導學生參閱課本彩圖中的雙縫干涉圖樣。

        師生小結(jié):亮條紋說明振動加強,暗條紋說明振動減弱,因此光具有波動性。

        小組討論:光的干涉圖樣有什么特征?

        PPT展示圖片,學生觀察并總結(jié)干涉圖樣的特征:中央亮條紋,兩邊是明暗相同、間距相等的條紋。

        問(現(xiàn)象解釋):聯(lián)系機械波的干涉,你如何解釋光屏上出現(xiàn)的亮條紋(暗條紋)?

        光屏上何處出現(xiàn)亮條紋,何處出現(xiàn)暗條紋?你能找到規(guī)律嗎?

        小組討論:形成共識后,由各小組的代表闡述原因。

        PPT動畫演示:Δx=2n?λ2時,波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇;

        Δx=(2n+1)?λ2 時,波峰與波谷相遇。

        圖樣分析:

        光屏上出現(xiàn)亮條紋(或暗條紋)的條件:

        亮條紋:Δx=2n?λ2(n=0、1、2、3…)。

        暗條紋:Δx=(2n+1)?λ2(n=0、1、2、3…)。

        設(shè)計說明:小組合作探究,分析實驗現(xiàn)象,總結(jié)規(guī)律;動畫演示,增加感性認識,突破重難點。

        ④實驗反思

        小組間交換雙縫玻片再進行實驗,比較實驗現(xiàn)象是否相同,有什么區(qū)別?

        過渡設(shè)問:干涉圖樣相鄰亮條紋(或暗條紋)間距Δx與哪些因素有關(guān)?

        設(shè)計說明:通過對實驗結(jié)果的進一步反思,提出新的研究問題。

        ⑤分組探究產(chǎn)生的問題

        猜想:影響干涉圖樣相鄰亮條紋(或暗條紋)間距Δx的因素。

        物理方法:控制變量法、歸納法。

        研究方法:(引導各小組任選用一種方法)。

        Ⅰ.文獻資料法

        學生參閱教材59頁中的彩圖,通過對比分析得出結(jié)論。

        Ⅱ.實驗方法

        通過實驗控制雙縫間距d或雙縫與屏的距離L,定性觀察實驗現(xiàn)象。

        Ⅲ.數(shù)學方法

        PPT演示示范:用干涉圖樣從幾何角度可以定性說明Δx與L的關(guān)系。

        其他條件不變,波長λ增大,Δx如何變化?

        探究工具:兩張干涉圖樣(如圖1)、直尺、兩種顏色的記號筆。お

        結(jié)果交流:

        雙縫的間距d越小,相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的間距Δx越大。

        屏到擋板間的距離L越大,相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的間距Δx越大。

        光的波長λ越大,相鄰兩條亮條紋(或暗條紋)的間距Δx越大。

        設(shè)計說明:應(yīng)用了控制變量、比較等多種方法處理問題;滲透了文獻資料法、實驗方法、數(shù)學方法三種研究性學習方法。

        7.3 鞏固與應(yīng)用

        學生自主完成教材57頁中的問題與練習3,并小結(jié)本課學習內(nèi)容。

        設(shè)計說明:應(yīng)用本節(jié)知識,鞏固重點知識。

        7.4 學生課后思考

        (1)光的干涉實驗中各小組的實驗現(xiàn)象效果不同,利用身邊的材料,你能總結(jié)出在哪些情況下實驗現(xiàn)象比較明顯嗎?

        (2)白光能否產(chǎn)生光的干涉現(xiàn)象,你能設(shè)計一種實驗方案嗎?請猜想你將看到的現(xiàn)象。

        設(shè)計說明:給學生進一步探究的空間,為學習下一節(jié)內(nèi)容打下良好的基礎(chǔ)。

        8 教學反思

        8.1 進行了學法指導

        教學過程中注意了學生學習方法的點撥,通過演示實驗、課件等引導學生進行觀察、討論,并進行類比和抽象概括,使學生在學到知識的同時體會了過程的學習。在分組探究的過程中采取了多種探究方法,從不同的角度研究問題,使學生在理解所學內(nèi)容的同時掌握了基本的科學探究方法。

        8.2 融合了多種教學方法

        教學過程中采用了類比、實驗演示、分組探究等方法。本節(jié)課開始時,讓學生回顧機械波的干涉,為教學過程中運用類比方法,促進知識的正遷移打下基礎(chǔ)。為了加強學生對光的干涉現(xiàn)象的感性認識,用學生熟悉的玩具激光光源,成功地進行了雙縫干涉實驗,增加了學生的感性認識,極大地調(diào)動了學生的學習熱情。充分利用了學生身邊資源,對教材上的實驗插圖進行反復研究,突破了教學難點。在學案中設(shè)計了波的干涉的對比圖樣,用數(shù)學方法和比較的方法讓學生有了一個自主探究的空間。

        8.3 滲透了科學思想教育

        本節(jié)課從人類認識光的本性的歷史過程出發(fā)設(shè)計教學,體現(xiàn)了物理學的基本思想。教學的基本過程是:觀察現(xiàn)象→提出問題→建立假說→探究驗證→得出結(jié)論→發(fā)現(xiàn)新問題→尋找規(guī)律→總結(jié)應(yīng)用。

        8.4 媒體教學提高了教學效率

        本節(jié)課采用了PPT課件,作為現(xiàn)代媒體技術(shù),它彌補了傳統(tǒng)演示實驗的不足,在不影響可信度的同時使實驗現(xiàn)象更為明顯,增加了學生觀察實驗現(xiàn)象的時間,加深了學生對實驗現(xiàn)象的認識和理解,突出了教學重點。同時,現(xiàn)代媒體技術(shù)的應(yīng)用提高了教學效率,極大地促進了學生的學習興趣。

        8.5 反思與不足

        學生動手能力較弱,教學時間顯得有些倉促,學生分組還需從學生智力結(jié)構(gòu)角度作進一步優(yōu)化組合,以充分調(diào)動小組中每個學生的學習積極性。今后的教學中應(yīng)注意細節(jié),努力體現(xiàn)新課改理念,最大限度地提高課堂效益。

        (欄目編輯趙保鋼)

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