光的干涉教学设计

《光的干涉》教案【课题】光的干涉【教学时间】1课时【教学对象】高三年级学生【教材】粤教版高中物理选修3-4第四章第4节【教学内容分析】1.教材的地位和作用本节的主要内容是介绍光的属性之一——光的干涉。光的干涉属于近代物理知识，是学生进一步探究光的本性的基础。同时通过建立相位和周期的联系，光程差和相位差的联系，可以培养学生将物理问题数学化，从数学公式中了解物理含义的能力。2.课程标准对本节的要求观察光的干涉现象。知道产生干涉现象的条件。3.教材内容安排本节从肥皂泡上的彩色条纹入手，介绍光的干涉现象，利用双缝干涉现象，介绍光的干涉的特征，然后将光的干涉与机械波的干涉进行类比，介绍光产生干涉的条件和光产生干涉明条纹与暗条纹的公式，并将此公式应用于双缝干涉，得出双缝干涉现象中相邻明（或暗）条纹之间的距离公式。最后呼应节首，利用光的干涉知识，分析肥皂泡彩色条纹的成因。4.教材的特点第一、注重知识间的前后联系和连贯。通过与机械波的干涉的类比，总结光产生干涉的条件及产生明暗条纹的条件。第二、培养学生将物理问题数学化的能力。第三、重视物理知识与生活的联系，培养学生从生活中的现象中寻找物理规律的兴趣。5.对教材的处理光的干涉现象在生活中并不常见，可以通过与学生常见的机械波的干涉现象进行比较与分析，加深学生理解。本节中的“光程差”往往不容易被学生理解，可以通过与“光的传播路程”作比较，利用相位差的概念，将两者联系起来加以说明。通过学生讨论后提出问题，并结合双缝干涉实验、薄膜干涉实验，将抽象问题可视化，培养学生观察分析的能力，提升学生学习物理的兴趣。【学生情况分析】1.学生的兴趣学生具有强烈的好奇心和求知欲，对观察演示实验及动手操作具有极大的兴趣。2.学生的知识基础学生已经学习过光学的一些基本知识，以及机械波的干涉的相关知识。学生在生活中缺乏对光的干涉现象的直观经验，但是具有对水波、声波等机械波干涉的经验与理论。学生对于“光程差”不易理解，但对“光的传播路程”和相位差有一定的理解。3.学生的认知特点高三学生已有一定的自主构建新知识框架的能力，可以从已感知的机械波干涉现象与规律延伸至待认定的光是波的推想。高三学生已有一定的物理学科方法，如观察与分析实验，假说方法，从现象中归纳规律等。具备了一定的分析问题、解决问题的能力，因此在本节中引导学生从实验中发现问题，找出其解决方法，以理解光的干涉的条件。【教学目标】1.知识与技能（1）了解光的干涉及特点。（2）知道光产生干涉的条件。（3）会分析薄膜上的干涉条纹及其特点。2.过程与方法（1）通过光的干涉与机械波的干涉的比较，学会比较分析的方法。（2）通过对光的干涉条件的数学表达式的理解，学会将物理问题数学化，寻求数学问题的物理意义的方法。（3）培养将所学知识应用于实践的能力。3.情感态度与价值观通过利用光的干涉公式分析薄膜的实例，让学生学会关心生活中的问题，并应用所学的知识去解决。【教学重难点】1.教学重点了解光的干涉及特点，知道光产生干涉的条件。2.教学难点理解“光程差”的概念，用波动理论解释光产生明暗条纹的原理。【教学策略设计】1.教学组织形式新课程提倡以自主、合作、探究的教学组织形式来进行课堂教学，本节课采用讨论交流的形式，充分调动学生在物理课堂中的主动性，培养学生的合作意识。通过课堂演示实验与学生动手实验相结合，贯穿探究的思想，让学生体验科学家探索科学的乐趣与经历。2.教学方法（1）讨论法在教师的指导下，学生以小组为单位，围绕光的干涉特点、光产生干涉的条件等中心问题各抒己见，以培养合作精神，激发学生的学习兴趣，提高学生学习的独立性。（2）探究法教师创设出情景，由学生主动发现并提出问题，并在教师的引导下集中于一或两个问题进行共同讨论。然后通过一系列观察、测量、比较、分析等活动，收集与问题有关的信息资料，形成一个假说并提出解决问题的方案，最后对问题形成一个合理的解释，得出结论或规律。探究法可以使学生更准确地认识客观世界和科学的真实，培养和发展学生从事研究必要的探究能力，掌握科学的思维方法，有利于学生科学概念的形成，并能激发学生学习的兴趣，培养良好的个性品质。（3）演示法教师在课堂上通过展示双缝干涉实验，让学生通过观察获得光的干涉现象的感性认识。3.学法指导“授人以鱼，供一饭之需；授人以渔，则终身受用。”教法的实质是学法，教学过程实质上时学生的学习过程，教学设计实质是学生学习方法的设计。教学过程中学生的认知体验、情感体验以及道德体验决定着教学的最终结果。首先，通过一个薄膜干涉的实验引起学生兴趣，并介绍“微粒说”与“波动说”的交锋，激发学生的好奇心与求知欲。接着，通过演示双缝干涉实验，引导学生讨论光的干涉现象和条件，解决本节的重点。再通过教师与学生交流讨论光的干涉条纹特征，用波动理论解释明暗条纹形成的原理。然后由学生动手实验，自制双缝观察光的干涉现象，并尝试观察和解释复色光源的干涉。最后，由学生讨论分析薄膜干涉的成因及光的干涉在生活中的应用。4.教学媒体设计【教学流程图】【教学过程设计】教学环节和教学内容教师活动学生活动设计意图【创设情境引出问题】演示“薄膜干涉”实验，激发学生的兴趣。介绍“粒子说”与“波动说”两大学说，提出光的本性的问题演示水波干涉实验提问：产生了什么现象？提问：光是不是一种波？如果光是一种波，波的特性是什么？如何用实验验证光是一种波？机械波的干涉有什么现象？答：产生了彩色条纹。答：波的特性是干涉、衍射。如果光能够产生干涉、衍射等现象，光就是一种波。机械波的干涉会形成一种创设情境，引出问题观察实验，交流讨论分析问题，得出结论深化理解，巩固拓展规律应用，总结提高介绍“粒子说”与“波动说”两大学说，提出光的本性的问题演示双缝干涉实验，讨论光的干涉现象及光的干涉条件讨论光的干涉条纹的特征，用波动理论解释明暗条纹形成的原理自制双缝观察光的干涉现象，并尝试观察和解释复色光源的干涉解释薄膜干涉的成因，讨论光的干涉在生活中的应用，总结加强和减弱相间的图样。【观察实验交流讨论】用两束激光照射在墙壁上，没有产生干涉现象。演示双缝干涉实验提问：为什么没有产生干涉现象？是否证明了光不是一种波？产生干涉的条件是什么？为什么同色的激光频率不同？提问：双缝的作用是什么？产生了什么现象？说明了什么？答：产生干涉的条件是频率相同。每一种可见光都有一定的频率范围。答：双缝的作用是提供相干光源。产生了明暗相间的条纹。条纹间距相等。说明光是一种波。【分析问题得出结论】利用动画演示光产生干涉过程，用波动理论解释明暗条纹形成原理。提问：光波的波峰与波谷是如何分布的？波峰相遇处为加强区还是减弱区？波谷呢？对于双缝中垂线与光屏交点，光程差为多少？中垂线以上和中垂线以下有什么不同？对于第一个峰谷相遇点，光程差为多少？这里是加强区还是减弱区？答：波峰、波谷相间分布。峰峰、谷谷相遇均为加强区。峰谷相遇为减弱区。光程差为0.没有不同，两侧图样具有对称性。。减弱区。总结结论紧接着的是什么和什么的相遇点？光程差为多少？这里是加强区还是减弱区？（1）加强区与减弱区相互间隔，且相对稳定。（2）产生亮纹与暗纹的条件：亮纹：光程差是半波长的偶数倍(2n)(n=0,1,2,…)暗纹：光程差是半波长的奇数倍(2n-1)(n=1,2,3,…)是峰峰（谷谷）相遇。光程差为。加强区。【深化理解巩固拓展】学生自制双缝观察光的干涉现象用自制双缝观察日光灯强调双缝间距要尽量小。提问：干涉条纹间距与双缝间距及双缝至光屏的距离有什么关系？总结：提问：观察到什么现象？为什么会出现彩色条纹？彩色条纹有什么特点？（中央是什么条纹？为什么？）用自制的双缝观察单色光的干涉现象。答：干涉条纹间距与双缝间距成反比，与双缝至光屏距离成正比。答：彩色条纹。白光是由七种颜色的单色光组成，每种光的波长不同，条纹间距也不用。中央是白色明纹。因为任何颜色的光在中央都是加强区。【规律应用总结提高】学生自制薄膜，观察干涉现象。光的干涉在生活中的应用总结本节主要知识点介绍手机“牛顿环”，请同学们回去自己查找相关资料，解释这一现象。提问：金属圈在什么方向时薄膜干涉现象最明显？为什么？提问：在薄膜干涉中，光程差是如何产生的？提问：薄膜干涉在生活中有哪些应用？答：竖直时。薄膜厚度不同。答：来自前后两个面的反射光所走的路程差不同【板书设计】本教学设计创新之处