“光的干涉”教學設計

張畢生

如皋市丁堰中學，江蘇省南通市226521

1 教學分析

1．1 教材分析

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

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

1.2 學情分析

學生已經學過機械波的干涉現象，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生的感性認識。為了滲透研究方法，激發學生學習熱情，可開展小組實驗和學生自主探究學習，使學生逐步認識和理解光的干涉。

2 教學目標

2.1 知識與技能

（1）在學生已有幾何光學知識的基礎上引導學生回顧人類對光的本性的認識發展過程。

（2）在復習機械波干涉的基礎上使學生了解產生光的干涉的條件和楊氏實驗的設計原理。（3）使學生掌握在雙縫干涉實驗中產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因素。

2.2 過程與方法

在教學中主要設置了兩個探究問題：

（1）在機械波產生干涉現象的知識基礎上，學生通過自主學習掌握光的干涉條件及在雙縫干涉實驗中產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。

2.3 情感態度價值觀

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

3 教學重點

（1）使學生知道雙縫干涉產生的條件，掌握干涉圖樣的特征。

（2）理解雙縫干涉實驗中產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 教學難點

(1)理解雙縫干涉圖樣中亮條紋和暗條紋產生的原因。

(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 教學方法

類比、實驗、分組探究。

6 教學工具

PPT課件、玩具激光光源、玻璃片、刀片（或雙縫）。

7 教學過程

7.1 課題引入

問：在日常生活中，我們見到許多光學現象，這些自然現象是如何形成的？

PPT圖片展示日食、月食、彩虹、海市蜃樓等情景圖片。

設計說明：通過現象的描述與觀察，創設物理情境。

7.2 新課教學

(1)介紹兩大學說之爭： 以牛頓為代表的微粒說和以惠更斯為代表的波動說。

學生討論：你贊同誰的觀點？并說一說贊同的理由。

設計說明：通過學生的討論引入課題，激發學生的探究熱情。

(2)光的干涉

①假設

光是一種波，則必然會觀察到波的特有現象。

學生回顧：機械波的特有現象，如干涉、衍涉等。

引導：只要能看到光的干涉現象，就能說明光具有波動性。

設計說明：提出猜想和假說，滲透研究方法。

②實驗探究

設問：我們怎樣才能使兩列光相遇時，發生干涉現象？

猜想：兩束普通光源相遇，能否產生干涉現象？兩束激光相遇呢？

學生動手實驗并討論回答：不能。

問：能否看到干涉現象？產生干涉現象有什么條件？

引導學生閱讀教材55頁中關于托馬斯?楊雙縫干涉實驗的介紹。

師生總結：在擋板上開兩條很窄的狹縫，當一束單色光投射到擋板時，兩條狹縫相當于兩個完全相同的光源，即相干光源。

問：現在你能通過準備的器材觀察光的干涉現象嗎？

學生動手實驗：學生用刀片和玻璃片制作雙縫，并觀察光的雙縫干涉實驗。

設計說明：通過實驗探究激發學生熱情，培養動手能力。

③實驗總結

問：光通過雙縫后墻上出現了什么現象？你能解釋這一現象嗎？

引導學生參閱課本彩圖中的雙縫干涉圖樣。

師生小結：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，學生觀察并總結干涉圖樣的特征：中央亮條紋，兩邊是明暗相同、間距相等的條紋。

問(現象解釋)：聯系機械波的干涉，你如何解釋光屏上出現的亮條紋（暗條紋）？

光屏上何處出現亮條紋，何處出現暗條紋？你能找到規律嗎？

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…）。

設計說明：小組合作探究，分析實驗現象，總結規律；動畫演示，增加感性認識，突破重難點。

④實驗反思

小組間交換雙縫玻片再進行實驗，比較實驗現象是否相同，有什么區別？

過渡設問：干涉圖樣相鄰亮條紋（或暗條紋）間距Δx與哪些因素有關？

設計說明：通過對實驗結果的進一步反思，提出新的研究問題。

⑤分組探究產生的問題

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：（引導各小組任選用一種方法）。

Ⅰ.文獻資料法

學生參閱教材59頁中的彩圖，通過對比分析得出結論。

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，定性觀察實驗現象。

Ⅲ.數學方法

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。

設計說明：應用了控制變量、比較等多種方法處理問題；滲透了文獻資料法、實驗方法、數學方法三種研究性學習方法。

7.3 鞏固與應用

學生自主完成教材57頁中的問題與練習3，并小結本課學習內容。

設計說明：應用本節知識，鞏固重點知識。

7.4 學生課后思考

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

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

設計說明：給學生進一步探究的空間，為學習下一節內容打下良好的基礎。

8 教學反思

8.1 進行了學法指導

教學過程中注意了學生學習方法的點撥，通過演示實驗、課件等引導學生進行觀察、討論，并進行類比和抽象概括，使學生在學到知識的同時體會了過程的學習。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，使學生在理解所學內容的同時掌握了基本的科學探究方法。

8.2 融合了多種教學方法

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

8.3 滲透了科學思想教育

本節課從人類認識光的本性的歷史過程出發設計教學，體現了物理學的基本思想。教學的基本過程是：觀察現象→提出問題→建立假說→探究驗證→得出結論→發現新問題→尋找規律→總結應用。

8.4 媒體教學提高了教學效率

本節課采用了PPT課件，作為現代媒體技術，它彌補了傳統演示實驗的不足，在不影響可信度的同時使實驗現象更為明顯，增加了學生觀察實驗現象的時間，加深了學生對實驗現象的認識和理解，突出了教學重點。同時，現代媒體技術的應用提高了教學效率，極大地促進了學生的學習興趣。

8.5 反思與不足

學生動手能力較弱，教學時間顯得有些倉促，學生分組還需從學生智力結構角度作進一步優化組合，以充分調動小組中每個學生的學習積極性。今后的教學中應注意細節，努力體現新課改理念，最大限度地提高課堂效益。

(欄目編輯趙保鋼)