高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册6 光的偏振 激光教学设计

选择性必修一 第四章 第6节 光的偏振

一、深度学习的五个特征：

联想与结构，即关注个体经验，并通过学习活动对经验和知识进行整合与结构化；

活动与体验，即亲身经历知识的发现、形成、发展过程；

本质与变式，即把握知识的内在联系和本质；

迁移与创造，即知识、方法迁移到新的情境中去；

价值与评判，即建立知识间有意义关联，对所学知识进行质疑、批判与评价。

二、核心素养教学目标

三、重难点分析

重难点1：理解什么是偏振现象

原因：偏振是区别横波、纵波的一个重要依据，也是学生接触的一个新概念。本节课主要讲解光的偏振现象，但是对于光，我们看不见、摸不着，无法让学生观察，所以通过学生较为熟悉的机械波入手，帮助学生理解偏振现象。

重难点2：理解光为什么是横波

光，看不见、摸不着，不能像机械波一样通过肉眼就可以观察出是横波还是纵波，所以对于光是横波还是纵波，需要进一步探究。借助偏振片，通过类比机械波的实验，可以帮助学生更好的观察光的偏振现象。

重难点3：能运用偏振知识解释生活中常见的光学现象。

    知识迁移能力是要培养学生的重要能力，物理来源于生活又应用于生活，我们要让学生能够学以致用，解释生活中常见的现象，让学生深深体会到物理在实际中的应用，激发学生的兴趣，提升他们对物理、对科学的热爱。

四、教学流程设计

环节1.真实情境,提出问题: 观看立体电影为什么要佩戴3D眼镜？

教师活动：同学们都看过立体电影吧？在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这幅眼镜，银幕上的图像就模糊不清了。有谁研究过，这是为什么吗？

环节2.观察实验，得出结论：什么是偏振现象

教师活动1：前面一章我们学习了波，按照质点振动方向和波传播方向的位置关系，我们把波分为哪两类？什么时候横波，什么时候纵波？

学生活动1：横波和纵波。振动方向与传播方向在同一直线上为纵波，振动方向与传播方向垂直为横波。

教师活动2：请两位同学一起完成一个实验。用一根绳子，让学生演示一个质点沿水平方向振动的横波。（演示,但是由于抖动的手不能完全保证水平抖动，水平的绳波并不好）

教师活动3：你们觉得这是质点水平振动的横波吗？还有要挑战的同学吗？

学生活动3：其他同学挑战

教师活动4：这几位同学为什么抖不出沿水平方向振动的横波？如何解决这个问题？

学生活动4：手不能保证只沿着水平方向抖动。放水平地面上演示。

教师活动5：现在这列波，是只有水平振动的横波，如何证明只有水平振动的横波，没有其他方向的？小组讨论方案。

学生活动5：小组讨论后提出方案：后面放一个狭缝，先水平方向放置，波能过去；再把狭缝竖直放置，不能传过去，说明只有左右振动的横波。

教师活动6：我们知道，波传播的是形式和能量，我们可以通过看波形和振幅大小来判断波是否穿过狭缝。我们平时画的横波都是上下振动的，其实，在垂直于横波传播方向上，质点可以沿任意方向振动。绳子末端固定，这些振动方向不同的横波，他们的传播方向是相同的。

得出概念：不同的横波，传播方向相同，质点振动方向也可能不同，偏于某个方向，这种现象称为“偏振现象”。偏振是横波特有的现象。

环节3. 通过类比，解释新知：光是横波

每个小组有两个偏振片，偏振片和带有狭缝的纸板一样，它们由特定的材料制成，每个偏振片都有一个特定的方向，这个方向叫做“透振方向”。

教师活动1：如何判断光是否可以穿过偏振片？

学生活动1：能穿过去，可以看到亮光，不能穿过去，完全黑暗。

教师活动2：现在小组为单位，利用手中的偏振片，证明光是横波还是纵波？讨论给出方案。

学生活动2：通过小组讨论展示，最后得出结论：光是横波。

环节4.深化理解，迁移应用：用偏振知识解释生活中的常见现象。

第一个偏振片的作用是使自然光变成偏振光，所以叫作“起偏器”；而第二个偏振片，能够帮助我们辨别偏振光，所以叫作“检偏器”。

日光灯发出的光，包含着在垂直传播方向上沿一切方向振动的光；

实际上，太阳以及日光灯、发光二极管等普通光源发出的光，都包含着在垂直传播方向上沿一切方向振动的光，这种光叫“自然光”。自然光在通过偏振片时，只有振动方向与偏振片的透振方向一致的光才能顺利通过，也就是说，通过偏振片的光，在垂直于传播方向的平面上沿着某个特定的方向振动，这种光叫作“偏振光”。

教师活动1：每组有两个偏振片，现在，每人拿一个偏振片，旋转着观察前面的液晶显示屏。

你们观察到了什么现象？说明什么问题？

学生活动1：显示屏有亮暗变化，有个方向几乎看不见显示屏亮度。说明液晶显示屏的光是偏振光。

教师活动2：其实，偏振光并不罕见，自然光在玻璃、水面、木质桌面等表面反射时，反射光和折射光都是偏振光。这里给大家拓展一个知识：反射光和折射光的偏振程度，随着入射角的变化而变化。一般情况下，反射光是一部分自然光和一部分垂直于纸面方向的偏振光的叠加，而折射光是一部分自然光和一部分平行于纸面方向的偏振光的叠加，这种偏振光叫作“部分偏振光”，用偏振片也可以辨别出来。而当入射角为某一特定值的时候，反射光和折射光互相垂直，这时反射光只有垂直于纸面方向的偏振光，没有自然光了，而折射光还是部分偏振光。

现场演示拍摄偏振光的实验。学生观察。

教师活动3：除了液晶显示屏，相机的偏振滤光片等，偏振现象在生活中还有很多应用：比如红外偏振光治疗，汽车车灯的设计等，当然，还有我们前面提到的立体电影。

人的两只眼睛同时观察一个物体时，两眼看到的两个像并不完全相同，左眼看到物体的左侧面较多，右眼看到物体的右侧面较多，这两个像经过大脑综合以后就能区分物体的前后，远近，从而产生立体感。学完偏振的知识，你们试着讨论一下立体电影的原理是什么。

学生活动3：同时用两台摄影机拍摄电影，一台摄影机的镜头前放一个水平方向的偏振片，另一台镜头前则放一个竖直方向的偏振片，这样拍摄出的两部影片，一部有水平方向的偏振光，另一部有竖直方向的偏振光。然后我们观看电影时，佩戴的3D眼镜，一个眼镜片是水平方向的偏振片，另一个是竖直方向的偏振片，这样我们左右眼就看见了重叠的两部影片，经过大脑分析，就产生了立体感。