高中物理人教版 (新课标)选修33 光的干涉教案设计

【教学内容】                      光的干涉

【教材分析】

地位：本节课是本章的第一节课，本章是以光的波动性为主线，以光的干涉为重点进行编排的，所以这节课是本章的重点。光的干涉是光具有波动性的主要实验现象，本节内容的成功教学，将对学生关于光的本性的认知结构起到重要作用，在教学中介绍光的微粒说和波动说之争，以便引起学生对本节课的关注，同时在教学中体现新课程学习的理念：“自主学习、合作学习、探究学习”。另外光的干涉也是历年高考的重点，只有真正理解了光的干涉的条件、原因及规律，才能在高考中应对自如。

重点难点：本节的重点是光的干涉的产生条件、原因及图样中亮条纹和暗条纹的间距分析。教学中运用类比突破了干涉产生的条件和原因，利用实验和分组探究突破了为什么在屏上能出现亮暗条纹以及相邻条纹间距与波长λ、双缝间距d及双缝和屏间距L的关系这两大难点。

【学生分析】

学生已经学过机械波的干涉现象，光的干涉比起机械波来说要深奥得多。机械波得干涉(如水波的干涉)，形象具体可见，而光波就比较抽象。通过实验见到亮暗相间条纹，不易理解其中的缘故。在教学安排上，通过实验的展示和学生的自主探究，合作学习，使学生逐步认识到光的干涉条纹中所蕴涵的波动信息。

【教学目标】

1、    知识与技能：

（1）在学生已有几何光学知识的基础上引导学生回顾人类对光的本性的认识发展过程

（2）在复习机械波干涉的基础上使学生了解产生光的干涉的条件和杨氏实验的设计原理。

（3）使学生掌握在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件，并了解其有关计算，明确可以利用双缝干涉的关系测定光波的波长。

（4）通过干涉实验使学生对光的干涉现象加深认识。

2、       过程与方法

在教学的主要设置了两个探究的问题

（1）在机械波产生干涉现象的知识基础上，学生通过自主学习掌握光的干涉条件，在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件。

（2）小组合作学习探究相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距与什么因素有关。

3、       情感态度价值观

   培养学生合作的精神、团队的意识和集体的观念，培养学生循着科学家足迹自主探究科学知识的能力，从而真正实现使每个学生都得到发展的目标。

【教学构思】

课题引入：

图片展示：如光的直线传播、彩虹、“海市蜃楼”，通过自然界中光现象的丰富多彩，引发学生思考光的本质到底是什么？

新课教学：

一、两大学说之争 (通过学生的讨论引入课题，激发学生的探究热情) ：

介绍以牛顿为代表的微粒说和以惠更斯为代表的波动说，引发学生讨论：你赞同谁的观点？

二、光的干涉：

（一）提出假设(根据现象，提出猜想和假说，这是认识自然规律的第一个过程)：

光是一种波，则必然会观察到波的特有现象。

引导学生回顾：机械波的特有现象，通过类比，促进学生的知识迁移，寻求解决问题的方法。即只要能看到光的干涉现象，就能说明光具有波动性

（二）实验探究(通过探究让学生掌握进行科学研究的一般方法)：

1、通过类比和学史介绍，让学生了解寻找两个能相互干涉的光源很困难，培养学生的科学精神。

2、介绍：介绍托马斯·杨双缝干涉实验装置，引出相干光源的概念。

3、演示实验：双缝干涉实验

（三）得出结论：通过双缝干涉实验现象说明光具有波动性。

（四）探究规律(在结论的基础上让学生寻找规律,以便能进一步应用,解决实际问题)：

通过实验现象、实验资料、课本彩图及现代媒体技术等多种途径，引导学生分组探究两个问题：

1、小组讨论：光的干涉图样有什么特征？

注意回顾机械波的干涉，促进学生理解光的波动性。

2、分组探究：

从三个不同角度研究实验出现的问题，突破难点，使学生初步掌握科学探究的一般方法。使课堂再次达到一个新的高潮。

先请学生猜想：影响干涉图样相邻亮条纹（或暗条纹）间距Δx的因素

研究方法：控制变量法

研究途径：

（1）利用现有实验资料探究：

学生参阅课本彩图，研究其他条件不变，双缝间距d改变，Δx如何改变。

（2）实验演示：其他条件不变双缝与屏的距离L与△X的定性关系

数学方法（多媒体辅助演示）：用干涉图样可以定性说明L与△X的关系

（3）学生自主探究：波长λ、相干光源距离d与△X的关系。

探究工具：几张干涉图样、直尺、两种颜色的记号笔。

探究方法：控制变量法、归纳法找出规律

小组探究的结果：双缝的间距d越小，屏到挡板间的距离L越大，光的波长λ越大

                则相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距Δx越大。

3、最后说明理论也可以证明： 

学生课后自主探究，给学生留有进一步探究的空间，促进学生自主探究热情

（五）规律应用(这是科学研究的最后阶段,也是人们进行科学研究的最终目标)：

1、测光的波长：设计一测量某种可见光波长的方案？

（1）学生小组讨论，引导学生说明：实验原理、装置、及测量方法。

（2）学生代表小结：

（3）实例应用：双缝的间距d=0.18mm，光屏到档板的距离L=90cm，相邻两条亮条纹的间距Δx =3. 50mm，则此单色光的波长为多少？

（4）各种色光的波长测定及介绍：

学生阅读课本表格并小结：红光波长最大，紫光波长最小。因此红光的干涉条纹间距最大，紫光最小

2、白光的干涉现象：

引导学生思考：如果用白光做双缝干涉实验，在屏上会出现什么现象？

媒体展示：

运用已学知识解决问题，提高学生解决问题的能力

复习巩固

师生回顾本节课重点内容，及时巩固。

课后反思（留给学生进一步探究的空间，激发自主探究热情）

1、中央亮条纹为什么是白的来两侧的为彩色条纹？

2、两侧彩色条纹的分布有没有规律？红色在外还是紫色在外侧？

【学生学法】

教学过程中注意了学生学习方法的点拨，通过学案的形式呈现给学生。考虑到光的干涉的抽象性，首先让学生课前预习机械波的相关内容，以便通过类比的方法促进学生知的正迁移。在新课教学中注意通过演示实验、教材中的实验资料和课件不断地引导学生进行观察、讨论，并进行类比和抽象概括，使学生在学到知识的同时更重视了过程的学习，体现了新程理念。为了学生进一步掌握数学方法和比较的方法，在学案中设计了波的干涉的对比图样，从而让学生有了一个自主探究的空间。真下做到了授人以“渔”而不是授经以“鱼”。

【教学方法】

本节课力求遵循人类认识光的本性的历史过程，从人类认识自然科学的基本规律去设计教学。基本的课堂结构是：多彩的光现象→提出问题→建立假说→探究验证→得出结论→寻找规律→规律应用。

具体的教学方法中采用了类比、实验演示、分组探究等教学方法。新的知识总是建立在旧的知识框架基础之上的，教学设计的时候要加以充分考虑，本节课准备了学案，让学生能回顾机械波的特有现象，复习机械的干涉，为教学过程中运用类比方法，促进知识的迁移打下了基础。为了加强学生对光的干涉现象的感性认识，本节课用了学生熟悉的玩具激光光源，成功地演示出了双缝干涉现象。这样学生对实验器材熟悉，既使实验现象更为明显，同时也增加了实验的可信度，极大地调动了学生的学习热情，增加了学生的感性认识。同时还充分利用了学生身边随手可得课本资源，对教材上的实验插图进行反复研究，突破了教学难点。在分组探究的过程中同时运用了多种常见的探究方法，从不同的角度研究问题，既促进了学生对所学内容的理解，同时又使学生在学习过程中学会了基本的科学探究的方法，这也是本节课的亮点之一。

【媒体运用】

本节课虽然只采用了简单的PPT课件，但现代媒体技术的应用一方面弥补了传统演示实验的不足，在不影响可信度的同时使实验现象更为明显，增加了学生观察实验现象的时间，加深了学生对实验现象的认识和理解。另一方面现代媒体技术的应用也提高了教学效率，极大地促进了学生的学习兴趣。