《6光的偏振》教学设计(北京市省级优课)x-物理教案

光的偏振 大兴一中王明辉 一、教学分析1、教材分析《光的偏振》是《普通高中物理课程标准》选修模块3-4中第三主题“光”中的内容，其基本内容要求是“观察光的偏振现象”。本节课的教学内容综合了人教版、教科版3-4教材关于光的偏振的内容。两本教材均首先根据机械波的横波纵波实验对比，介绍偏振现象；再类比介绍“偏振片”及光的偏振，阐明“自然光”和“偏振光”的概念，从而通过实验表明光是一种横波，进而介绍偏振现象在生活中的应用。教科版将“光的衍射和偏振”设计为一课时，考虑两个现象联系不大，而且对偏振现象的理解以及光偏振的应用推广，本节课采用人教版的设计将“光的偏振”单设为一课时内容。同时考虑到学生的接受情况未将人教版中光偏振在液晶中的使用作为课堂教学内容，而是将两本教材的拓展材料立体电影的原理变为课堂内容，将液晶中的偏振作为课堂延伸，让学生课下自己调查、探究解决。光的偏振的知识点是在机械波的形成和传播、波的衍射和干涉、光的干涉和衍射的基础上安排的。本节课通过介绍光波作为横波具有偏振现象，及光的偏振在生产、生活、科技等方面的应用，有利于加深学生对光的波动性，特别是对光是横波的理解。学情分析高中二年级学生，已经掌握了机械波的形成和传播、波的衍射和干涉、光的干涉和衍射的基础知识，知道光是一种波。学生已经具有一定的观察、类比和分析推理能力，具有初步的抽象思维和科学探究能力。学生在生活中可能已经见到过光的偏振现象，但对于光的偏振知识仍是比较陌生的。本节教学内容既有物理基础知识，又联系实际生活，学生通过观察体验、动手实践及实验探究过程可以体会光的偏振现象及其在生活、生产、科技中的应用，体会物理学的科学美，这有助于学生提高科学素养同时，提升人文素养。二、教学目标：1、知识与技能（1）知道振动中的偏振现象，知道只有横波才有偏振现象，知道光是横波；（2）知道偏振光和自然光的区别，初步了解光的偏振现象在生活、生产、技术中的应用。2、过程与方法（1）通过探究实验，学习科学研究的思维方法，体会科学发展的严密性。（2）通过光的偏振现象的探究，并应用科学知识解决实际问题，提高学生设计实验、观察总结的能力。3、情感、态度、价值观（1）通过分组活动培养其主动与他人合作、主动将自己的见解与他人交流的团队精神；（2）通过学习光的偏振现象在生活、生产、技术中的应用培养学生运用科学知识服务社会的意识。三、教学重难点1、重点：通过偏振现象说明光是横波2、难点：偏振现象，探究光的偏振四、设计思想本节课充分利用实验探究、小组交流合作等方法开展课堂教学。以立体电影引入课堂吸引学生的注意力，并且提出问题，让学生带着疑问投入学习，并在之后解决这个问题。让学生体会到理论应用于实际的快乐，并且进一步培养学生透过现象挖掘理论本质、善于思考的习惯。高二学生已经具有一定的抽象思维能力，但光的偏振现象对他们来说是完全陌生而又抽象的，而机械波的偏振现象相对形象些。故要本着由浅入深，新旧联系的原则去讲课，先做好机械波模拟实验，使学生认识机械波的偏振，进而认识偏振是横波特有的现象作为知识铺垫后然后再做光的偏振实验，有助于帮助学生理解偏振的概念，有效突破难点。在分析光的偏振实验时，要引导学生理解实验的设计思路且与机械波实验相类比。由于光的偏振现象的抽象性及学生的抽象思维能力有限，所以在教学中主要采用教师设疑，学生探讨的教学模式，让学生观察、思考、讨论，充分发表意见，这样既有利于突出重点，化解难点，又充分发挥了学生的主体性。在光偏振应用中，利用学生熟悉的器材、环境制作微视频，引起学生关注、激发学生的兴趣。并通过偏光镜和立体电影的介绍使学生了解光偏振的广泛应用。在课堂最后通过课堂延伸，将汽车远光灯的眩光消除、液晶屏原理设计为研究性课题，将课堂知识延伸到课外，使学生走出教室，可以继续进行自主性研究学习。五、教学方法情景设置、实验探究法、任务驱动法六、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图引入展示图片：问题1：你见过这个场景吗？在哪里？他们在做什么？问题2：大家有没有试过看3d电影时把眼镜摘下来直接观看？你看到什么景象？这时我们看到的影响是重叠模糊的。为什么3d电影看起来那么逼真、立体呢？为什么必须要带着眼镜去看呢？学习了这一节课你就会找到答案。要解决这个问题我们需要先了解机械波的某种现象。观察图片，回答问题通过生活中常见现象引起学生的兴趣，提出问题，使学生带着疑问投入学习复习回顾根据质点振动方向与波的传播方向关系可以将机械波分为横波和纵波。你能说出什么是横波、什么是纵波吗？提问：如果在绳和弹簧的前方分别放置一个相应尺寸的狭缝，振动能否通过狭缝继续传播？实验探究：现象：当缝和质点振动方向平行时，不影响振动传播。当缝和质点振动方向垂直时。振动被缝挡住。这种现象称之为偏振现象。在偏振现象中，狭缝对机械波起到了过滤和筛选的作用，它只允许质点振动方向与缝平行的波通过。这个方向称为透振方向。如果让纵波通过狭缝会不会存在偏振想象呢？实验结论：只有横波才能发生偏振现象这样如果我们知道一列波能发生偏振现象，它必然是横波，如果不发生偏振呢？它就是纵波。回忆、回答问题思考讨论观察实验，思考成因分析猜想、验证通过复习进一步回忆横波和纵波的区别演示实验，让学生直观感受、理解偏振现象。通过横纵波实验对比，理解偏振现象是横波特有的现象。探究光是横波还是纵波光的干涉、衍射现象多说明它是一种波，那么光波是横波还是纵波呢？你能否提供一种实验方法来探究一下？我们可以利用与光波相匹配的狭缝来进行实验。这样的装置叫偏振片。偏振片是一种由特定的材料制成，它上面有一个特殊的方向（叫做透振方向），只有振动方向与透振方向平行的光波才能通过偏振片。偏振片对光波的作用就像狭缝对于机械波的作用一样。实验探究：利用所给器材（两个偏振片）设计并操作实验，探究光是横波还是纵波。学生阐述实验设计方案及实验现象用一个偏振片观察液晶屏，旋转偏振片看到亮度发生变化用一个偏振片观察日光灯，旋转偏振片看到亮度几乎不变用两个偏振片观察日光灯，旋转一个偏振片看到亮度发生变化总结：通过旋转的偏振片，看到亮暗程度发生变化，说明光能发生偏振。所以光是横波.但是为什么观察日光灯时却没有看到偏振现象呢？自然光：由太阳、电灯等普通光源直接发出的光，包含了在垂直于传播方向上沿一切方向振动的光，而且沿各方向振动的光强度都相同。这种光称为自然光。自然光通过偏振片之后的光只沿某一特定方向振动，这样的光称为偏振光。如果再加一偏振片，接收屏上的亮暗程度就会发生变化。演示实验：自然光通过两个偏振片之后的光强度变化。如果大家通过旋转的偏振片观察接收屏上的亮光会有什么现象？光源发出的自然光经玻璃、水面、木质桌面反射、折射后的光线都是不同程度的偏振光。而且随着入射角的不同，光线的偏振程度不一样。学生实验：托起课本观察到背光照亮的表面，然后通过旋转的偏振片观察，看到什么现象？结合所学知识思考，设计实验方案设计并操作实验，观察实验现象了解自然光的概念，思考自己的实验观察实验思考问题提出问题通过探究性实验观察光的偏振现象体会偏振光的普遍存在光偏振的应用生物的生理机能与偏振光：简介蜜蜂、蚂蚁利用偏振光定位人眼不具有区别偏振光与自然光的功能，但是我们可以借助偏振片。视频播放：透过偏振片观察水面下的景物应用1：相机镜头、眼睛上偏振片的使用。展示使用前、后对比的照片。应用2：立体电影。小游戏：闭上一只眼睛，伸出食指，使指尖和同桌的指尖相对。睁开双眼，重新操作。解释左右眼的视觉差，以及立体电影原理。观察实验现象利用生活中的事物吸引学生的注意。提高学习兴趣小结什么是偏振现象？只有横波才能发生偏振光的偏振