光的干涉教学设计

1、第五届东芝杯中国师范大学理科师范生教学技能创新大赛参赛教案 光的干涉广东省第五届高校师范生教学技能大赛物理教学技能参赛教案光的干涉教学设计 教材选用 人教版普通高中课程标准实验教科书物理选修3-4第十三章第三节。 教学内容分析（一）作用与地位本节是在机械波的基础上展开的，上承几何光学，也是后面学习光的衍射等知识的基础，本节揭示了光的波动性，促使人类对光的本性有更进一步的认识。同时也与选修3-5光电效应共同构成光的波粒二象性，所以本节具有重要的研究意义。（二）课程标准 1、观察光的干涉现象；2、知道产生干涉现象的条件。（三）课程特点课程标准是课程的宏观结构，教材是课程的微观结构。从教材特点看，本

2、节通过提出猜想：如果光真的是一种波；随后进行杨氏双缝实验，通过得到干涉图样，进而证明光是一种波；最后讨论路程差与半波长的关系，得出明暗条纹出现的条件。但教材中并没有突出“空间”干涉；双缝干涉实验的示意图并没有采用形象化的展示，从而影响了学生对光的干涉机理的理解；增加了学习的难度，所以我对教材做了以下的处理：1.增加创新演示实验，利用丁达尔效应展示干涉通路，有助于学生对物理规律的深刻理解；2. 通过演示光波直观图示，形象的展示光波的干涉机理，化抽象的光波为直观；3.增强教学中的逻辑性，注重知识的构建过程； 学生情况分析（一）思维特点按皮亚杰的理论,高二学生正处在形式运算的思维阶段, 遵循从简单到

3、复杂，从直观到抽象的认知规律，但是他们的抽象思维能力还不够强,常常会需要具体的表象或类比于相似的具体经验来支持思维过程。（二）知识基础学生已经学习了机械波的内容,对机械波的干涉和波的叠加原理有一定认识。（三）认知困难但学生知识的迁移能力相对薄弱，且光的干涉机理比较抽象，加之对光干涉无本质的认识。 教学目标分析（一）知识与技能 （1）知道光产生干涉的条件，知道光是一种波；（2）知道光的干涉现象和干涉条纹的分布特点；（3）知道路程差与明暗条纹之间的关系。（二）过程与方法 （1）通过光的干涉与机械波干涉的类比，培养学生比较分析的能力和知识迁移的能力。（三）情感、态度、价值观 （1）通过观察实验，培养

4、学生实事求是的科学态度。（2）通过了解杨氏双缝干涉实验，培养学生的物理学史情怀，增加对物理学的热爱。教学重难点重点：光的干涉特点和产生条件 重点：明暗条纹产生的原因 教学策略分析一、教学方法主要采用实验法、讲授法、并辅以提问法等教法，把教学过程设计成以激发学生兴趣的吹肥皂泡实验为切入点，以观察实验和已有知识为基础，以“为什么肥皂泡表面的条纹始怎么形成的？”等问题为主线的师生对话活动， （1） 实验法通过探究杨氏双缝实验，观察光干涉的特点，得出光是一种波；通过创新演示实验，利用丁达尔效应显现干涉通路，展示光干涉的空间性，进一步理解光的波动性；通过演示直观图示模拟波在空间P点的三种叠加情况（峰峰、

5、谷谷、峰谷），理解光的干涉机理。（2）讲授法通过已熟悉的机械波干涉，迁移到光干涉问题的新情境中来，加强学生知识的迁移能力。二、学法指导在学法指导上，注重引导学生合作实验探究，观察思考，多自主讨论，重视分析归纳，使学生自主发现问题，解决问题，在获取新知识的同时提高合作意识，独立思考，易迁移，领会物理学的思想。 教学准备教具：肥皂水、激光笔、双缝、支架、水槽、清水、牛奶、自制教具等。多媒体：PPT、图片、图示模型、动画、视频等 创新之处l 实验创新 本节课除去导入新课使用的趣味实验和双缝实验外，设计了两个实验。实验1 传统的双缝干涉实验不能明显的展示干涉具有空间性，但通过往清水中加入牛奶，利用丁达

6、尔效应显示干涉通路，进一步加深学生对光波动性的认识。实验2 课本中光干涉的插图并没有让学生清晰的认识到干涉的机理，通过利用演示实验，制作两列波在空间某点P的三种叠加情况（波峰与波峰叠加、波谷与波谷叠加、波峰与波谷叠加），直观展示光波叠加的实际过程，让学生更好的理解明暗条纹产生的原因。 教学流程讨论分析实验现象，证明光是一种波 演示直观波形图示，类比迁移，理解光的干涉产生机理培养物理学史情怀，增强对物理学的热爱提出猜想，进行双缝干涉实验探究 创设情景，引入课题回顾课前设疑，解释薄膜干涉原理深化实验，利用丁达尔效应显示干涉通路，凸显干涉的空间性 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

7、图一、创设情境，引入课题：介绍器材：肥皂水、塑料圈演示实验：吹泡泡二、创新演示实验 展示空间干涉1学习物理学史，增强对物理学的热爱 介绍以牛顿为代表的物理学家认为光是粒子性的，以惠更斯为代表的物理家提出了波动性及托马斯杨实验。2.进行实验探究，观察实验现象实验器材：绿色激光、双缝片、光屏介绍实验装置，进行双缝干涉实验。观察实验，总结现象：中间是明条纹，并且出现明暗相间的条纹。光干涉条件：频率、相位差、振动方向相同。实验结论：光是一种波。干涉图样特点：出现中央亮纹，亮度往两边变暗；明(暗)条纹的宽度相同。3.演示创新实验，展示空间干涉前后移动激光笔，引导学生观察干涉图样。实验器材：单色激光、双缝

8、、牛奶、水槽、水。利用丁达尔现象演示光干涉通路。更进一步地认识光的波动性。得出结论：光在整个叠加空间区域内都发生干涉。三、演示形象图示，理解干涉原理 通过演示直观的光波叠加图示：通过类比机械波的叠加图示，在空间某点P，恰好两列相干波波峰与波峰叠加，由于波峰的振幅最大，且振动方向相同，叠加时振幅更大，则相干加强，以此迁移到抽象的光波，在光屏该处则为明条纹，同理波谷与波谷在此处叠加也为明条纹，波峰与波谷则为暗条纹。机械波波峰与波峰叠加，相干加强光波波峰与波峰叠加相干加强，为明条纹（同理谷谷叠加也为明条纹，没有展示叠加图示）光波峰谷叠加相消为暗条纹回顾课前设疑：肥皂泡表面的条纹是如何形成的？由于气泡

9、上下表面对光产生了反射和折射，从而形成了干涉，而且白光是由多种颜色复合而成的，不同波长的折射情况不同，所以就形成多种颜色的条纹，我们也通常把这种干涉称之为薄膜干涉。提问：你在泡泡的表面观察到了什么现象？提问：泡泡表面的条纹是如何形成的？进入新课学习一起简单回顾人类对光的认识过程。引导学生探究托杨氏双缝干涉实验。实验前提问：你支持谁的观点？提问：你在实验中观察到了什么实验现象？提问： 能不能尝试着去解释你所观察到的实验现象？ 引导学生观察实验实验后提问:为什么会出现那么多道光,而且是明暗明暗相间？ 假设光是粒子或者是波，那么光是不是就会有粒子或者波的特有现象？ 波特有的现象是什么？两列波发生干涉

10、的条件是什么？ 教室的两盏灯，用双缝能否观察到干涉图样？提问：干涉图样就像凸透镜成像一样，只在光屏处成一个最清晰的像吗? 那光在空间中的干涉情况是怎样的呢？ 引导学生观察实验现象提问：为什么会出现一会为明条纹，一会为暗条纹，他们又是如何形成的呢？提问：波源1它的传播方向是这样的，到达空间P点时是波峰，波源2传播的方向是这样的，同时到达空间P点时也是波峰，则在此处就？假设这里有一束激光经过一个双缝，再在这里加一道光屏，那P点出现的就是？提问：如果这里是波谷与波谷呢？提问：那波源1是波峰在P点，而波源2是波谷在P点，那叠加后就？在光屏处就出现？ 回答问题回答两道光回答问题：不是思考讨论回答问题：干

11、涉和衍射回答问题：频率、相位、振动方向都相同；回答问题：有回答是，有回答不是；回答问题：有回答能，有回答不能；回答问题：也能，是，想；回答提问：首先要知道干涉是如何产生的。回答提问：波峰与波峰叠加，波谷与波谷叠加，波峰与波谷叠加三种；回答提问：相干加强，明条纹；回答提问：也是出现明条纹；回答问题：相干相消，出现暗条纹；以情激学、以趣导学，激发学生探究光干涉的欲望。通过物理学史教育，增强学生对物理学发展的认识和加强对物理学的热爱。突破学生固有的思维，让学生在空间观察到明暗相见的条纹，化抽象为直观，凸显光干涉的空间特点，更进一步地认识光的波动性。遵循学生从直观到抽象的认知规律和注重学生知识的迁移，从直观的光波叠加图示入手，一步步引导学生