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高中物理新课程教学设计案例 《光的干涉》 湖州中学 王水祥 【教材分析】 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”。 【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，机械波得干涉是以水波为例，形象具体可见，而光波就比较抽象，见到是亮暗相间条纹，不易理解其中的缘故，在教学安排上，要通过实验的对比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】 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。 过程与方法 在教学的主要设置了两个探究的问题 （1）在复习水波干涉的基础上，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。 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。 【教学过程】 课题引入： 师：在日常生活中，我们见到许多光学的现象，如彩虹：彩虹是如何形成？ 生：由于光的色散形成的。 师：又如“海市蜃楼”是如何形成？ 生：光的全反射形成。 师：如雨后地上油膜的彩色纹路又是如何形成？ 以及肥皂泡的彩色条纹又是如何形成？ 生：可能是光的折射形成的。 师：可以明确的说不是光的折射形成的，要知道形成的原因是什么，必须要知道光的本质是什么？ 新课教学： 师：这个问题一直以来都是物理学家争论的问题， 在17世纪以牛顿为代表的一派认为： “光是一种物质微粒，在均匀的介质中以一定的速度传播” 以惠更斯为代表的一派认为：“光是在空间传播的某种波” 你赞同谁的观点？ 学生：有赞成微粒说，也有赞成波动说的。 请学生说一说，赞同的原因。 师：干涉现象是波所特有的，假设光是一种波，则必然会观察到光的干涉现象。 我们在哪里还学过波的干涉？ 生：机械波的干涉 复习机械波的知识： 观察水波干涉的视频： 师：两列水波相遇时发生什么现象？ 学生：两列水波发生干涉现象。 师：什么是干涉现象？ 引导学生回答：频率相同的两列波叠加，是某些区域的振动加强， 某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开， 这种现象叫做波的干涉。 师：干涉所形成的图样叫做干涉图样 多媒体展示：请在图中标出两列波相遇时振动加强的区域和振动的减弱的区域 利用电脑在图中标出两列波相遇时振动加强的区域和振动的减弱的区域 师：过去我们曾经定量研究波的干涉， M点到两个波源的路程差满足什么条件时，该点的振动加强？ M点到两个波源的路程差满足什么条件时，该点的振动减弱？ 生：该点振动加强 该点振动减弱 师：产生稳定的干涉图样的条件是什么？ 生：两列波的波源频率相同，且振动情况完全相同。 师：如果要观察到光的干涉现象需要什么条件？ 生：首先要两个完全相同的光源。 师：实际上很能找到两个完全相同的光源，所以很难观察到光的干涉现象。 时间就这样过了一百多年，一直到1801年英国物理学家托马斯·杨在实验室里成功的观察到了光的干涉。 展示：托马斯·杨双缝干涉示意图 师：介绍实验装置，在挡板上开两条很窄的狭缝，当一束单色光投射到挡板时，两条狭缝 相当于两个完全相同的光源。下面我们就来做一做这个实验。 演示实验：双缝干涉实验 实验现象：亮暗相间等距的条纹 师：等距的含义是什么？ 师：相邻两条亮条纹（暗条纹）的中心线之间的距离相等， 不是指亮条纹（或暗条纹）的宽度。 师：如果你是托马斯·杨，你该如何解释光屏上出现的亮条纹（暗条纹）？ 光屏上出现亮条纹（或暗条纹）的条件是什么？ 小组讨论：形成共识，派代表阐述原因。 生：S1、S2相当与频率相同的波源，亮条纹是由于两列光波的波峰与波峰（或波谷与波谷）相遇的地方，暗条纹是由于两列光波的波峰与波谷相遇的地方。 S1和S2到光屏上某一点P1的光程差ΔS= P1S2－P1S1 当时，该点则出现亮条纹， 当时，该点则出现暗条纹 分