光的衍射 教學設計 高二下學期物理人教版（2019）選擇性必修第一冊

《光的衍射》教學設計【教材選擇】人教版普通高中教科書《物理選擇性必修第一冊》第四章第五節(jié)——《光的衍射》。【教材分析】《物理選擇性必修第一冊》第四章《光》共分為六小節(jié)，而本節(jié)課是在學習了第三章機械波，第四章光的折射、全反射、干涉的基礎上對光的波動性的進一步研究，因此學好本節(jié)課既加深了對前面所學知識的理解，同時也加深了學生對光的本質的認識。【學情分析】學習本節(jié)課時，學生已經初步了解了機械振動和機械波的一般規(guī)律，知道機械波具有干涉衍射等特性，并且認識到光也是一種波，具有波動性。同時還具備了一定的實驗探究能力。本節(jié)課的學習光的衍射打破了“光沿直線傳播”的認識，因此在學習過程中,學生應該注意打破思維慣性，實驗過程中，應該主動參與、樂于探究、善于思考、勤于動手，避免被動填鴨，注重搜集和處理信息，獲取新知識學會解決問題，注意邏輯線索，構建屬于自己的物理知識結構?！緦W習目標】學科素養(yǎng)目標1.了解光的衍射概念及發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件；2.通過觀看演示圖片及演示視頻，思考光發(fā)生衍射現(xiàn)象的本質，用科學類比的方法研究光的衍射現(xiàn)象與光的干涉現(xiàn)象的共同點與異同點；3.知道衍射、衍射光柵在生產生活中以及科學技術中的應用，了解科學、技術和社會的關系。人文素養(yǎng)目標能夠將所學的知識應用在生活中，在生活中發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象，用所學的物理知識解釋生活中的物理現(xiàn)象，在科學研究中必須要有堅定的自信心和踏實勤奮的態(tài)度?！窘虒W重點】認識光的明顯衍射的條件，知道衍射條紋與縫寬的關系，并能區(qū)分單縫衍射與雙縫干涉條紋?！窘虒W難點】通過眾多光的衍射實驗事實來認識光的波動性?！窘谭ā繉獾难苌洮F(xiàn)象探究采用實驗探究式教學法，對光的衍射現(xiàn)象與光的干涉現(xiàn)象的共同點與異同點的分析采用科學類比的方法。在教學中實行教師演示實驗，學生分析討論；學生分組實驗歸納總結，讓學生參與到課堂中，引導學生來探索規(guī)律并讓學生試著自己得出結論。重要的是讓學生學會學習，掌握獲取新知識的過程和方法，養(yǎng)成良好的科學素養(yǎng).【教學用具】激光干涉衍射演示儀(及相關的配件)、單絲白熾燈、紅燈、藍色燈，單縫衍射觀察片、衍射光柵、多媒體素材?！菊n型及課時】新授課1課時。教學事件教師活動學生活動設計意圖新課引入光的衍射提問：波具有干涉和衍射的特性，那么什么是波的衍射現(xiàn)象？多媒體演示水波的衍射現(xiàn)象。提問：既然光是一種波具有波動性，那么光在傳播過程中應該也有衍射現(xiàn)象，大家討論一下生活中有沒有見過光的衍射現(xiàn)象呢？若有請舉例說明。引導學生回顧機械波的衍射現(xiàn)象，以聲波為例，只聞其聲不見其人。提問：機械波發(fā)生明顯衍射的條件是什么？提問：那么大家思考一下，為什么日常生活中我們不易觀察到光的衍射現(xiàn)象呢？教師總結并鼓勵學生思考如何設計實驗解決這一問題。教師對學生們的設計方案加以肯定和鼓勵。演示實驗：在擋板上安裝一個寬度可調的單縫，用激光筆照射單縫，讓光速投射到縫后適當距離的墻壁上，從大到小調節(jié)單縫寬度，逐步進行演示，提醒學生觀察衍射現(xiàn)象條紋的變化。根據觀察到的現(xiàn)象和學生一起總結單色光單縫衍射條紋特點：①中央條紋亮而寬；②兩側條紋較窄、較暗；③條紋具有對稱性讓學生回答并描述衍射現(xiàn)象的特征。學生討論，討論后應該心有困惑：光應該有衍射現(xiàn)象，但無法舉例說明，生活中只發(fā)現(xiàn)光沿直線傳播。學生回顧學生回答：障礙物或孔的尺寸比波長小或者和波長差不多。學生討論，可能是光的波長太小不易發(fā)生衍射。學生討論，設計各種實驗。學生觀察到當縫比較寬時，光沿著直線通過狹縫，在屏上產生一條與縫寬相當的亮條紋。但是，當縫調到很窄時，盡管亮條紋的亮度有所降低，但是寬度反而增大了，而且還出現(xiàn)了明暗相間的條紋。學生共同總結。知識回顧類比教學使學生對已有觀點提出質疑，激發(fā)探究興趣。知識回顧，便于新知理解。讓學生親自體會實驗探究的過程，體現(xiàn)學生在課堂的主體地位，調動學生學習的積極性。培養(yǎng)學生的觀察、分析歸納能力。【教學程序設計】教學事件教師活動學生活動設計意圖衍射光柵教師分發(fā)單縫衍射觀察片，每片觀察片刻有二條寬度不同的單縫．讓學生通過單縫分別觀察設在教室前、后的紅色燈、藍色燈的衍射現(xiàn)象，讓學生仔細觀察：①同一縫紅色衍射條紋與藍色衍射條紋是否有區(qū)別？②同一種色光，單縫寬度不同衍射條紋是否有區(qū)別？讓學生通過單縫觀察白熾燈的衍射圖樣。提問：單色光干涉和衍射的條紋區(qū)別？例題：用紅藍單色光分別照射單縫和雙縫，給出4個條紋圖片，讓學生辨別條紋圖片是哪種情況的？介紹衍射光柵，播放多媒體視頻，單縫衍射的條紋比較寬，而且距離中央亮條紋較遠的條紋，亮度也很低，如果增加狹縫的個數，衍射條紋的寬度將變窄。利用衍射光柵片演示實驗。利用多媒體課件介紹透射光柵和反射光柵及光柵在科學技術上的應用。例如：X射線光柵元件在X射線天文望遠鏡的應用。學生動手觀察單縫衍射，引導學生分析歸納最后總結規(guī)律：①波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大。②單縫不變時，光波波長的(紅光)中央亮紋寬，條紋間隔大。③白熾燈的單縫衍射條紋為中央亮兩側為彩色條紋，且外側呈紅色，靠近光源的內側為紫色。學生總結區(qū)分雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋的方法：根據條紋的寬度區(qū)分，雙縫干涉的條紋是等寬的，條紋間的距離也是相等的；而單縫衍射的條紋，中央亮條紋最寬，兩側的條紋變窄．學生回答。學生觀看視頻，了解光柵的原理。學生觀察實驗。學生觀看課件，了解光柵在科學技術上的應用。讓學生親自參與到實驗中，提高學生的動手能力，歸納總結能力。讓學生更好的區(qū)分光的干涉和衍射現(xiàn)象，及鞏固了對干涉相關知識點的記憶又加深了對光的衍射現(xiàn)象的理解。讓學生對衍射光柵有一定的了解，同時激發(fā)學生探求科學的欲望。教學事件教師活動學生活動設計意圖光的衍射的應用與防止科學漫步利用多媒體課件放映利用光學顯微鏡觀察物體時的現(xiàn)象，讓學生觀察有什么不足。教師解釋這是由于在物體邊緣發(fā)生衍射導致物體邊緣模糊不清，所以有時要避免衍射現(xiàn)象的發(fā)生。介紹衍射現(xiàn)象的應用：用X射線的衍射觀察DNA的結構。教師介紹光學相關的物理學史及泊松亮斑的趣事。提問學生從中受到什么啟發(fā)？鼓勵學生多思考多實踐。學生發(fā)現(xiàn)物體邊緣有些模糊。學生觀看多媒體課件。學生談自己受到的啟發(fā)。讓學生意識到科學在生活中的重要性。讓學生體會到在科學探究中要注意到實踐的重要性?！景鍟O計】4.5光的衍射光的衍射衍射光柵光的衍射的應用與防止科學漫步【教學設計說明】1.重視實驗:通過實驗設疑、解疑、探求規(guī)律，又通過實驗鞏固所學的知識充分體現(xiàn)了物理是一門以實驗為基礎的學科，體現(xiàn)科學實驗是揭示物理規(guī)律的重要方法和手段。2.重視應用媒體輔助教學，提高課堂