第四章光单元教学建议课件高二下学期物理人教版选择性

2024高二物理选择性必修1第四章《光》单元教学建议2024.301素养发展价值分析0203目录单元教学设计的实施建议单元课标要求立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元课标要求011.3.1通过实验，理解光的折射定律。会测量材料的折射率。1.3.2知道光的全反射现象及其产生的条件。初步了解光纤的工作原理、光纤技术在生产生活中的应用。1.3.3观察光的干涉、衍射和偏振现象，了解这些现象产生的条件，知道其在生产生活中的应用。知道光是横波，会用双缝干涉实验测量光的波长。1.3.4通过实验，了解激光的特性。能举例说明激光技术在生产生活中的应用。《第四章光》立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元课标要求01

例1演示光沿水柱（或弯曲的玻璃柱）的传播。

例2观察光缆的结构，分析光的全反射在光纤中是如何产生的。

例3演示双缝干涉和单缝衍射现象，观察双缝干涉和单缝衍射图样，并以此说明光具有波的性质。

例4利用生活中的器材设计实验，观察光的薄膜干涉现象，讨论薄膜干

涉的原因。《第四章光》立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction素养发展价值分析02学科核心素养具体内容学业要求物理观念通过实验、联系生活实际等方式学习光的全反射和折射现象，通过学习衍射、干涉和偏振等现象，加深对光的波动性的了解，深化对光的认识，为后续结合进一步学习，促进“光具有波粒二象性”这一物理观念的形成。能用光的全反射和折射定律分析和解释现象，解决相关问题知道光的干涉，衍射和偏振现象及其应用，认识光的波动性。知道光是横波科学思维通过学习光的反射、折射、衍射、干涉和偏振等现象确认光是波，增强证据意识，提升科学论证能力。通过解释光的直线传播和对光的偏振的学习，促进模型建构、科学推理、质疑创新等科学思维的发展。能用光的传播的几何模型和波动模型进行科学推理和论证。立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction素养发展价值分析02学科核心素养重点内容物理观念1.物质观：“物理观念”是物理概念和规律等在头脑中的提炼与升华光的反射、折射、折射率、全反射、双缝干涉、薄膜干涉、光的衍射、光的衍射和激光。2.能量观：从物理学视角形成的关于能量等的基本认识光的反射、折射、全反射、干涉、衍射和偏振。科学思维模型建构、科学推理

1.构建模型，推导、测量折射率，推导临界角2.构建模型，理解全反射棱镜、光导纤维3.构建模型，推导干涉条纹和光的波长之间的关系4.构建模型，理解光的偏振及应用.立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction素养发展价值分析02立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction素养发展价值分析02学科核心素养具体内容学业要求科学探究通过实验测定材料（如玻璃）的折射率、利用双缝干涉实验测定光的波长，让学生体会和掌握测量微观量的思想和方法，利用不同的方法和手段分析和处理信息。能完成测定材料的折射率和测量光的波长的实验，学会用不同的方法测量折射率，掌握测量微观量的思想和方法。科学态度与责任通过了解激光技术在生产生活中的应用，理解物理学与技术、社会发展的关系，形成良好的科学态度与责任感。通过对光及其应用的学习认识到物理研究是建立在观察和实验基础上的一项创造性工作，在研究中必须坚持实事求是的态度。立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction素养发展价值分析02学科核心素养重点内容物理探究真实情境—提出问题---利用问题串---建构模型----实验探究（理论推导）----利用证据分析---结论（规律）---实际运用科学态度与责任

1.折射定律（斯涅耳数据分析）2.测量玻璃折射率实验3.全反射棱镜、内窥镜、光纤通信立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction素养发展价值分析02立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction素养发展价值分析02立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议031、通过光的波动性的学习培养学生的抽象思维能力，帮助学生形成物理观念

本章所涉及的光现象学生比较熟悉，但对于隐藏其后的道理却难以理解。这是很自然的，因为从光学发展的历史看，人们对于光的本性的认识经历了漫长的过程，其间有着不断的争论。对于学生来说，这是一个挑战，同时也是锻炼抽象思维能力、形成物理观念(特别是提升运动观念)的良好机会。

光波的干涉条纹、衍射图样和偏振现象，非常稳定并且一目了然，在揭示波的叠加和干涉效应等方面，光波比其他波动更有优势。

本章教材教学过程中，注意在认真观察实验事实的基础上加强抽象思维能力的培养。例如，学生头脑中“光沿直线传播”的认识是根深蒂固的，教学过程中通过对于生活中常见的光的干涉和衍射现象的分析，打破这种思维惯性，并在更高的层次上认识到光沿直线传播只是衍射的一种特殊情况。在“科学漫步”栏目中介绍了“光的本性”，使学生认识到，光既具有波动性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性。立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议032、强调实验的教学功能

本章内容多是围绕实验(包括演示实验、学生实验、课后小实验等)展开，通过对实验现象的研究，发现其中的物理规律，再上升为理论，最后介绍再其具体应用。

在光的折射教学中，可以让学生观察入射角发生改变时的折射情况，比较折射角和入射角，找出它们之间的关系，概括总结得岀折射定律，然后通过“测量玻璃的折射率”的实验加强对折射定律的理解。

在光的干涉教学中，让学生充分观察干涉图样，再类比前面讲过的机械波，应用波的叠加知识进行分析、推理，理解图样是怎样形成的，通过“用双缝干涉测量光的波长”的实验加强这一认识。

在光的衍射、偏振的教学中，也应该让学生充分观察实验现象，了解这些现象产生的条件，加深对这些现象的认识。立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议033、强调物理内容与生活、现代科技发展的联系

人类对光现象的研究不仅极大地丰富了光学知识，还深刻影响了我们的社会生活。介绍光导纤维和激光技术对我们生活的重大影响，“科学漫步”栏目中“X射线衍射与双螺旋”“立体电影和偏振光”等，展现科学、技术与社会之间相互联系。向学生介绍物理知识及其在生活、技术中的应用，既很好地说明了物理与生活息息相关，也大大地开阔了学生的视野。4、体现自主学习和教学方式的多样化本章中有许多学生活动，例如，用塑料瓶做水流导光实验、用肥皂膜做薄膜干涉实验和用偏振片观察光的偏振现象等。利用生活中常见的材料，易于操作。注意与信息技术的整合，“拓展学习”栏目中利用光传感器做双缝干涉的实验等内容。侧重介绍其工作原理，拓展师生做物理实验的思路。有条件的学校可以安排这些实验。教学中可以灵活处理，既可以作为课堂演示，又可以作为随堂的学生实验，还可作为学生探究活动。同时，阅读材料加强了开放性，既为学生的自主学习创造了条件，教学方式可多样化。立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03单元主题组合分析第四章光1.光的折射

（实验：测量玻璃的折射率）2.全反射3.光的干涉4.实验：用双缝干涉测量光的波长5.光的衍射6.光的偏振

激光几何光学第四章光物理光学（1）全反射测量玻璃的折射率光的干涉光的衍射光的反射光的偏振用双缝干涉实验测量光的波长激光光的折射光具有波粒二象性立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03主题一几何光学任务教材内容课时建议任务一：回顾光的反射现象，探究光的折射定律，

完成折射率的测定实验第1节2任务二：探讨光发生全反射的条件以及相关应用第2节1立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03主题二物理光学（1）波动光学任务教材内容课时建议任务三：了解干涉现象的物理过程，加深对光的波动性的认识第3节1任务四：学生实验“用双缝干涉测量光的波长”第4节1任务五：观察光的衍射现象，利用光的衍射现象进一步证明了光具有波动性。第5节1立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03主题三光的波动性应用任务教材内容课时建议任务六：通过光的偏振现象，说明光是横波。加深光的波动性认识。了解光的偏振和激光在生产、生活、科技等方面的应用。第6节1+1节复习小结，共8节立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03情境问题串1活动目标光的反射与折射1.回顾光的反射知识，光在反射时遵从反射定律，光在折射时遵从什么规律呢？2.折射光线、入射光线、法线的位置关系如何？3.观察，光垂直入射时，入射角、折射角多大？4.入射角与折射角成正比吗？5.分析数据，你猜想一下，入射角与折射角的关系？6.光在折射时，折射角与入射角之间会有什么定量的关系？7.折射率是衡量材料光学性能的重要指标取决于什么？8.如何测量玻璃的折射率？观察折射现象；分析折射现象；探究折射规律；介绍折射现象定量探究；讨论测量介质折射率的方案；完成测量玻璃的折射率实验；利用折射定律解决实际问题

让学生能在折射实验现象的基础上，经过分析和推理得岀定性结论；再通过实验探究，分析实验数据，发现特点和规律，得出定量结论

任务一：回顾光的反射现象，探究光的折射定律，

完成折射率的测定实验立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03情境问题串2活动目标测定玻璃的折射率1.介质的折射率与入射角的正弦成正比、与折射角的正弦成反比吗？2.不同介质中的折射率相同吗？3.折射率是描述什么的物理量？4.光在不同介质中的速度一样吗？5.介质的折射率由什么决定？6.如何测量玻璃的折射率？7.减少测量误差的方法有哪些？观察折射现象；分析折射现象；探究折射规律；介绍折射现象定量探究；讨论测量介质折射率的方案；完成测量玻璃的折射率实验；利用折射定律解决实际问题

让学生能在折射实验现象的基础上，经过分析和推理得岀定性结论；再通过实验探究，分析实验数据，发现特点和规律，得出定量结论

任务一：回顾光的反射现象，探究光的折射定律，

完成折射率的测定实验立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03活动目标活动层次具体活动折射定律测量介质折射率基础回顾反射现象，认识折射现象，了解定量的折射规律，会判定折射光线和折射角的特征。初步掌握折射定律，并解释一些折射现象。完成实验测得玻璃的折射率。提高定性观察折射角怎样随入射角变化的基础上，转向定量研究得出折射定律，并可以利用定律解决一般问题，探究不同的方法测定不同介质的折射率。任务一：回顾光的反射现象，探究光的折射定律，完成折射率的测定实验立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03情境问题串活动目标全反射现象1.水中的气泡看上去特别明亮，这是为什么呢？

2.观察光由玻璃射入空气发生什么现象？3.三条光线的亮度有什么不同？4.（逐渐增大入射角），观察三条光线的亮度有什么变化？5.（增大到临界角），观察到了什么现象？此时光的强度如何？

此时如何计算玻璃的折射率？6.继续增大入射角呢，你观察到什么现象？7.逐渐减小入射角，什么时候折射光线出现？8.继续减小入射角，你观察到什么现象？光的强度如何变化？9.观察光由空气射入玻璃，逐渐增大入射角，还能看到全反射现象吗？10.请你总结，什么情况下发生全反射？11.设计实验探究玻璃砖的全反射临界角，并结合前面的学习探究其与什么物理量有关？展示现象引出全反射的话题；演示半圆形玻璃砖的光路实验引出全反射的定义和临界角的概念；观察：随着入射角逐渐增大，反射光线和折射光线的角度和亮度发生变化；讨论：反射光的角度和亮度的变化规律；利用全反射规律揭示相关应用和现象。探究实验：测量玻璃砖的临界角，并讨论研究临界角的取决的物理量。利用折射定律推导临界角与折射率的关系。培养学生通过观察生活现象提出物理问题的科学探究素养，通过演示实验，引导学生全面、全程观察。会用数学表达式描述全反射原理及其应用，开阔学生视野，加深对全反射的理解和运用。任务二：探讨光发生全反射的条件以及相关应用立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03活动目标活动层次具体活动认识全反射现象、掌握全反射规律，会解释全反射应用。基础知道光密介质和光疏介质的概念，认识光的全反射现象。知道全反射棱镜及其应用。初步了解光导纤维的工作原理及光纤技术对社会经济生活的重大影响。提高理解光密介质和光疏介质的相对性，学生自主探究定性定量分析光的全反射现象。掌握全反射棱镜的原理及其应用。会分析光导纤维的工作原理。能从能量的角度解析全反射。任务二：探讨光发生全反射的条件以及相关应用立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03全反射应用立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议034.图4.2-12为光导纤维（可简化为长玻璃丝）的示意图，玻璃丝长为

l，折射率为n（n<√2），AB代表端面。为使光能从玻璃丝的AB端面传播到另一端面，求光在端面AB上的入射角应满足的条件。立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03情境问题串活动目标双缝干涉薄膜干涉学生观察：红色激光照射干涉板的两条平行狭缝，在教室墙壁上形成干涉条纹。1.你看到的条纹有何特点？条纹间距相等吗？明暗相间吗？2.类比水波干涉，请解释明暗条纹是如何形成的？3.类比水波干涉，明条纹处，始终是峰峰相遇吗？4.类比水波干涉，暗条纹处，是谷谷相遇吗？5.双缝向墙壁移动，还会有明暗相间的条纹吗？（学生回答后，实验检验）6.白板向双缝移动后，条纹间距是如何变化的？演示墙壁上形成的干涉条纹引入问题；讨论条纹特点，利用类比法，做猜测原因；借助物理学史，介绍杨氏干涉实验；观察演示实验，明确条纹间距的影响因素；理论推导产生明暗条纹的条件和相邻两个亮(暗)条纹中心间距与波长的关系；分析薄膜干涉的原理及应用。了解相干光源，知道光的干涉条件，知道杨氏干涉实验的设计原理通过光的双缝干涉实验，认识双缝干涉图样的特征。知道光的路程差的概念，知道产生明暗条纹的条件和相邻两个亮(暗)条纹中心间距与波长的关系。知道薄膜干涉的原理并能解释一些现象。任务三：了解干涉现象的物理过程，加深对光的波动性的认识立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03活动目标活动层次具体活动理解和掌握光的干涉，并能识别干涉图样，利用规律测量光的波长。基础了解相干光源，知道光的干涉条件，认识双缝干涉图样的特征。知道产生明暗条纹的条件和相邻两个亮(暗)条纹中心间距与波长的关系。知道薄膜干涉的原理。中等掌握的干涉条件，理解杨氏干涉实验的设计原理。识别双缝干涉图样的特征。可根据光的路程差推导产生明暗条纹的条件和相邻两个亮(暗)条纹中心间距与波长的关系。理解薄膜干涉的原理并能解释一些现象。提高学生自主探究干涉现象的形成原理，会利用产生明暗条纹的条件和相邻两个亮(暗)条纹中心间距与波长的关系计算光波的波长。能理解干涉的应用，并能解释之。任务三：了解干涉现象的物理过程，加深对光的波动性的认识立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03建模构建模型，推导干涉条纹和光的波长之间的关系立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03情境问题串活动目标学生实验1.干涉条纹的间距和光的波长之间的关系?(即∆x＝λL/d)2.实验原理是什么？3.L如何测量？4.∆x如何测量？5.减小∆x测量误差的方法？回忆双缝于涉条纹的间距和光的波长之间的关系；分析讨论实验思路，阅读教材形成实验思路；再分析用双缝干涉测量光的波长所需要的物理量的测量；制订实验方案；展示小组实验过程及数据分析；引导学生自主完成实验。会根据干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，确定测量光的波长的实验思路。能设计实验方案并正确操作实验器材，得到明显的干涉条纹。两种测量头的操作和读数规则，并获得数据。对测量数据进行整理，得到波长的测量值。任务四：学生实验“用双缝干涉测量光的波长”立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03活动目标活动层次具体活动分析讨论实验思路，制订实验方案，引导学生最大限度地自主完成实验。得到波长的测量值。基础根据干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，确定测量光的波长的实验思路；正确操作实验器材，得到明显的干涉条纹。能获得数据；利用测量数据，得到波长的测量值。提高根据干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，研讨测量光的波长的实验思路。小组研讨确定测量光的波长的实验思路。设计实验方案并正确操作实验器材，得到明显的干涉条纹。获得数据；整理测量数据，得到波长的测量值。并进行减少误差的讨论分析，了解其它测量方法。任务四：学生实验“用双缝干涉测量光的波长”立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03情境问题串活动目标“闻其声而不见其人？”1.唐王维《鹿柴》诗前两句是什么意思？有什么物理原理吗？学生观察：用红色激光照射衍射光栅的单缝，在墙壁上形成衍射条纹。2.你看到的条纹有何特点？条纹间距相等吗？明暗相间吗？3.对比双缝干涉条纹，这两种图样有何不同？4.联系干涉条纹，衍射条纹为何也是明暗相间？提出问题，思考不容易观察到光的衍射现象的原因；观察衍射实验，说明光的衍射现象及发生衍射的条件。定性分析在分析产生明显衍射现象条件，讨论

“明显”“差不多”的含义，结论：“产生明显的衍射现象，障碍物或小孔必须很小。”了解光的衍射概念及产生明显衍射现象的条件。知道衍射、衍射光栅在生产生活以及科学技术中的应用，了解科学、技术和社会的关系。通过光的衍射的学习，对光的直线传播现象提出质疑，会从不同角度思考物理问题。任务五：观察光的衍射现象，利用光的衍射现象进一步证明了光具有波动性。立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03活动目标活动层次具体活动光的衍射现象进一步证明了光具有波动性，对发展光的波动理论起了重要的作用。基础观察图样，知道衍射条纹的特征，能区分干涉与衍射图样，知道形成明显衍射现象的条件。知道衍射现象证明了光具有波动性。提高掌握光的衍射概念及产生明显衍射现象的条件。可以区分干涉与衍射图样了解衍射、衍射光栅在生产生活以及科学技术中的应用，了解科学、技术和社会的关系。通过光的衍射的学习，对光的直线传播现象提出质疑，会从不同角度思考物理问题。任务五：观察光的衍射现象，利用光的衍射现象进一步证明了光具有波动性。立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03类比建立模型0.16mm0.08mm0.04mm0.02mm实验观察立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03

光的直进，是几何光学的基础，光的衍射现象并没有完全否定光的直进，而是指出了光的直进的适用范围，即它的局限性。⑴光在没有障碍物的均匀介质中是沿直线传播的；⑵在障碍物的尺寸比光的波长大得多的情况下，衍射现象不明显，也可以认为光是沿直线传播的。⑶在障碍物的尺寸可以跟光的波长相比，甚至比光的波长还小时，衍射现象十分明显，这时就不能说光沿直线传播了。质疑与创新立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03圆孔衍射三角孔衍射方孔衍射立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03情境问题串活动目标立体电影1.为什么在观看立体电影时，观众要戴上特制的眼镜，如果不戴这副眼镜，银幕上的图像就模糊不清了？2.机械波分为横波和纵波，如何判定？3.光具有波动性，是横波还是纵波？4.如何检验你的猜测？5.偏振片P、Q的作用是什么？6.光的偏振说明什么？7.激光有什么特点？创设了情境，提出问题；现场演示光的偏振；展示绳波的偏振；类比建模引起讨论；再次“观察光的偏振现象”；分析光的偏振实验结论；介绍偏振现象的应用；介绍激光的特点及其应用通过观察光的偏振现象，知道光是橫波；知道偏振光和自然光的区别，能运用偏振知识解释生活中的一些常见光学现象；了解激光的特性，能举例说明激光技术在生产生活中的应用。任务六：光的偏振和激光立足新课标，培养核心素养产品介绍Productintroduction单元教学设计的实施建议03活动目标活动层次具体活动光的偏振现象证明光是横波，加深对光的波动性的理解。了解光的偏振在生产、生活、科技等方面的应用。了解激光的产生机理，激光的特点及其应用。基础通过观察光的偏振现象，知道光是橫波。知道偏振光和自然光的区别，能运用偏振知识解释生活中的一些常见光学现象。了解激光的特性，能举例说明激光技术在生产生活中的应用。提高通过建模类比机械横波分析光的偏振现象，说明光是橫波。理解偏振光和自然光的区别，并懂得如何获