“光的干涉”教學(xué)設(shè)計

張畢生

如皋市丁堰中學(xué)，江蘇省南通市226521

1 教學(xué)分析

1．1 教材分析

光的干涉是《光的波動性》這章的重點內(nèi)容，也是歷年高考的重點。教材分兩節(jié)分別從定性和定量兩個方面展開討論，力求再現(xiàn)科學(xué)家對光的波動性認(rèn)識的探究過程。第一節(jié)主要從實驗角度研究產(chǎn)生雙縫干涉的條件及原因，第二節(jié)則從理論上推導(dǎo)了亮條紋和暗條紋的間距規(guī)律，進一步讓學(xué)生通過實驗測量波長。

教材中要求通過學(xué)生小實驗，觀察雙縫干涉現(xiàn)象，總結(jié)相干條件；通過與機械波的類比，分析產(chǎn)生亮條紋和暗條紋的原因。正確理解光的干涉，對學(xué)生認(rèn)識光的本性有重要作用，同時促進學(xué)生對研究性學(xué)習(xí)方法的理解。

1.2 學(xué)情分析

學(xué)生已經(jīng)學(xué)過機械波的干涉現(xiàn)象，但機械波的干涉(如水波的干涉)形象具體，而光波的干涉較抽象，可通過實驗和媒體輔助增加學(xué)生的感性認(rèn)識。為了滲透研究方法，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)熱情，可開展小組實驗和學(xué)生自主探究學(xué)習(xí)，使學(xué)生逐步認(rèn)識和理解光的干涉。

2 教學(xué)目標(biāo)

2.1 知識與技能

（1）在學(xué)生已有幾何光學(xué)知識的基礎(chǔ)上引導(dǎo)學(xué)生回顧人類對光的本性的認(rèn)識發(fā)展過程。

（2）在復(fù)習(xí)機械波干涉的基礎(chǔ)上使學(xué)生了解產(chǎn)生光的干涉的條件和楊氏實驗的設(shè)計原理。（3）使學(xué)生掌握在雙縫干涉實驗中產(chǎn)生亮條紋和暗條紋的原因及條件，知道相干光源并了解影響條紋間距的相關(guān)因素。

2.2 過程與方法

在教學(xué)中主要設(shè)置了兩個探究問題：

（1）在機械波產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的知識基礎(chǔ)上，學(xué)生通過自主學(xué)習(xí)掌握光的干涉條件及在雙縫干涉實驗中產(chǎn)生亮條紋和暗條紋的原因及條件。

（2）通過多種方法分組探究相鄰兩條亮條紋（或暗條紋）的間距與哪些因素有關(guān)。

2.3 情感態(tài)度價值觀

培養(yǎng)學(xué)生合作的精神、團隊的意識和集體的觀念，滲透學(xué)生循著科學(xué)家足跡自主探究科學(xué)知識的方法。

3 教學(xué)重點

（1）使學(xué)生知道雙縫干涉產(chǎn)生的條件，掌握干涉圖樣的特征。

（2）理解雙縫干涉實驗中產(chǎn)生亮條紋和暗條紋的條件。

（3）知道影響雙縫干涉圖樣中相鄰亮條紋(或暗條紋)間距的因素。

4 教學(xué)難點

(1)理解雙縫干涉圖樣中亮條紋和暗條紋產(chǎn)生的原因。

(2)知道影響雙縫干涉圖樣中相鄰亮條紋(或暗條紋)間距的因素。

5 教學(xué)方法

類比、實驗、分組探究。

6 教學(xué)工具

PPT課件、玩具激光光源、玻璃片、刀片（或雙縫）。

7 教學(xué)過程

7.1 課題引入

問：在日常生活中，我們見到許多光學(xué)現(xiàn)象，這些自然現(xiàn)象是如何形成的？

PPT圖片展示日食、月食、彩虹、海市蜃樓等情景圖片。

設(shè)計說明：通過現(xiàn)象的描述與觀察，創(chuàng)設(shè)物理情境。

7.2 新課教學(xué)

(1)介紹兩大學(xué)說之爭： 以牛頓為代表的微粒說和以惠更斯為代表的波動說。

學(xué)生討論：你贊同誰的觀點？并說一說贊同的理由。

設(shè)計說明：通過學(xué)生的討論引入課題，激發(fā)學(xué)生的探究熱情。

(2)光的干涉

①假設(shè)

光是一種波，則必然會觀察到波的特有現(xiàn)象。

學(xué)生回顧：機械波的特有現(xiàn)象，如干涉、衍涉等。

引導(dǎo)：只要能看到光的干涉現(xiàn)象，就能說明光具有波動性。

設(shè)計說明：提出猜想和假說，滲透研究方法。

②實驗探究

設(shè)問：我們怎樣才能使兩列光相遇時，發(fā)生干涉現(xiàn)象？

猜想：兩束普通光源相遇，能否產(chǎn)生干涉現(xiàn)象？兩束激光相遇呢？

學(xué)生動手實驗并討論回答：不能。

問：能否看到干涉現(xiàn)象？產(chǎn)生干涉現(xiàn)象有什么條件？

引導(dǎo)學(xué)生閱讀教材55頁中關(guān)于托馬斯?楊雙縫干涉實驗的介紹。

師生總結(jié)：在擋板上開兩條很窄的狹縫，當(dāng)一束單色光投射到擋板時，兩條狹縫相當(dāng)于兩個完全相同的光源，即相干光源。

問：現(xiàn)在你能通過準(zhǔn)備的器材觀察光的干涉現(xiàn)象嗎？

學(xué)生動手實驗：學(xué)生用刀片和玻璃片制作雙縫，并觀察光的雙縫干涉實驗。

設(shè)計說明：通過實驗探究激發(fā)學(xué)生熱情，培養(yǎng)動手能力。

③實驗總結(jié)

問：光通過雙縫后墻上出現(xiàn)了什么現(xiàn)象？你能解釋這一現(xiàn)象嗎？

引導(dǎo)學(xué)生參閱課本彩圖中的雙縫干涉圖樣。

師生小結(jié)：亮條紋說明振動加強，暗條紋說明振動減弱，因此光具有波動性。

小組討論：光的干涉圖樣有什么特征？

PPT展示圖片，學(xué)生觀察并總結(jié)干涉圖樣的特征：中央亮條紋，兩邊是明暗相同、間距相等的條紋。

問(現(xiàn)象解釋)：聯(lián)系機械波的干涉，你如何解釋光屏上出現(xiàn)的亮條紋（暗條紋）？

光屏上何處出現(xiàn)亮條紋，何處出現(xiàn)暗條紋？你能找到規(guī)律嗎？

小組討論：形成共識后，由各小組的代表闡述原因。

PPT動畫演示：Δx=2n?λ2時，波峰與波峰（或波谷與波谷）相遇；

Δx=(2n+1)?λ2 時，波峰與波谷相遇。

圖樣分析：

光屏上出現(xiàn)亮條紋（或暗條紋）的條件：

亮條紋：Δx=2n?λ2（n=0、1、2、3…）。

暗條紋：Δx=(2n+1)?λ2（n=0、1、2、3…）。

設(shè)計說明：小組合作探究，分析實驗現(xiàn)象，總結(jié)規(guī)律；動畫演示，增加感性認(rèn)識，突破重難點。

④實驗反思

小組間交換雙縫玻片再進行實驗，比較實驗現(xiàn)象是否相同，有什么區(qū)別？

過渡設(shè)問：干涉圖樣相鄰亮條紋（或暗條紋）間距Δx與哪些因素有關(guān)？

設(shè)計說明：通過對實驗結(jié)果的進一步反思，提出新的研究問題。

⑤分組探究產(chǎn)生的問題

猜想：影響干涉圖樣相鄰亮條紋（或暗條紋）間距Δx的因素。

物理方法：控制變量法、歸納法。

研究方法：（引導(dǎo)各小組任選用一種方法）。

Ⅰ.文獻(xiàn)資料法

學(xué)生參閱教材59頁中的彩圖，通過對比分析得出結(jié)論。

Ⅱ.實驗方法

通過實驗控制雙縫間距d或雙縫與屏的距離L，定性觀察實驗現(xiàn)象。

Ⅲ.數(shù)學(xué)方法

PPT演示示范：用干涉圖樣從幾何角度可以定性說明Δx與L的關(guān)系。

其他條件不變，波長λ增大，Δx如何變化？

探究工具：兩張干涉圖樣（如圖1）、直尺、兩種顏色的記號筆。お

結(jié)果交流：

雙縫的間距d越小，相鄰兩條亮條紋（或暗條紋）的間距Δx越大。

屏到擋板間的距離L越大，相鄰兩條亮條紋（或暗條紋）的間距Δx越大。

光的波長λ越大，相鄰兩條亮條紋（或暗條紋）的間距Δx越大。

設(shè)計說明：應(yīng)用了控制變量、比較等多種方法處理問題；滲透了文獻(xiàn)資料法、實驗方法、數(shù)學(xué)方法三種研究性學(xué)習(xí)方法。

7.3 鞏固與應(yīng)用

學(xué)生自主完成教材57頁中的問題與練習(xí)3，并小結(jié)本課學(xué)習(xí)內(nèi)容。

設(shè)計說明：應(yīng)用本節(jié)知識，鞏固重點知識。

7.4 學(xué)生課后思考

（1）光的干涉實驗中各小組的實驗現(xiàn)象效果不同，利用身邊的材料，你能總結(jié)出在哪些情況下實驗現(xiàn)象比較明顯嗎？

（2）白光能否產(chǎn)生光的干涉現(xiàn)象，你能設(shè)計一種實驗方案嗎？請猜想你將看到的現(xiàn)象。

設(shè)計說明：給學(xué)生進一步探究的空間，為學(xué)習(xí)下一節(jié)內(nèi)容打下良好的基礎(chǔ)。

8 教學(xué)反思

8.1 進行了學(xué)法指導(dǎo)

教學(xué)過程中注意了學(xué)生學(xué)習(xí)方法的點撥，通過演示實驗、課件等引導(dǎo)學(xué)生進行觀察、討論，并進行類比和抽象概括，使學(xué)生在學(xué)到知識的同時體會了過程的學(xué)習(xí)。在分組探究的過程中采取了多種探究方法，從不同的角度研究問題，使學(xué)生在理解所學(xué)內(nèi)容的同時掌握了基本的科學(xué)探究方法。

8.2 融合了多種教學(xué)方法

教學(xué)過程中采用了類比、實驗演示、分組探究等方法。本節(jié)課開始時，讓學(xué)生回顧機械波的干涉，為教學(xué)過程中運用類比方法，促進知識的正遷移打下基礎(chǔ)。為了加強學(xué)生對光的干涉現(xiàn)象的感性認(rèn)識，用學(xué)生熟悉的玩具激光光源，成功地進行了雙縫干涉實驗，增加了學(xué)生的感性認(rèn)識，極大地調(diào)動了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情。充分利用了學(xué)生身邊資源，對教材上的實驗插圖進行反復(fù)研究，突破了教學(xué)難點。在學(xué)案中設(shè)計了波的干涉的對比圖樣，用數(shù)學(xué)方法和比較的方法讓學(xué)生有了一個自主探究的空間。

8.3 滲透了科學(xué)思想教育

本節(jié)課從人類認(rèn)識光的本性的歷史過程出發(fā)設(shè)計教學(xué)，體現(xiàn)了物理學(xué)的基本思想。教學(xué)的基本過程是：觀察現(xiàn)象→提出問題→建立假說→探究驗證→得出結(jié)論→發(fā)現(xiàn)新問題→尋找規(guī)律→總結(jié)應(yīng)用。

8.4 媒體教學(xué)提高了教學(xué)效率

本節(jié)課采用了PPT課件，作為現(xiàn)代媒體技術(shù)，它彌補了傳統(tǒng)演示實驗的不足，在不影響可信度的同時使實驗現(xiàn)象更為明顯，增加了學(xué)生觀察實驗現(xiàn)象的時間，加深了學(xué)生對實驗現(xiàn)象的認(rèn)識和理解，突出了教學(xué)重點。同時，現(xiàn)代媒體技術(shù)的應(yīng)用提高了教學(xué)效率，極大地促進了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

8.5 反思與不足

學(xué)生動手能力較弱，教學(xué)時間顯得有些倉促，學(xué)生分組還需從學(xué)生智力結(jié)構(gòu)角度作進一步優(yōu)化組合，以充分調(diào)動小組中每個學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性。今后的教學(xué)中應(yīng)注意細(xì)節(jié)，努力體現(xiàn)新課改理念，最大限度地提高課堂效益。

(欄目編輯趙保鋼)