光的衍射 教学设计 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

《光的衍射》教学设计【教材选择】人教版普通高中教科书《物理选择性必修第一册》第四章第五节——《光的衍射》。【教材分析】《物理选择性必修第一册》第四章《光》共分为六小节，而本节课是在学习了第三章机械波，第四章光的折射、全反射、干涉的基础上对光的波动性的进一步研究，因此学好本节课既加深了对前面所学知识的理解，同时也加深了学生对光的本质的认识。【学情分析】学习本节课时，学生已经初步了解了机械振动和机械波的一般规律，知道机械波具有干涉衍射等特性，并且认识到光也是一种波，具有波动性。同时还具备了一定的实验探究能力。本节课的学习光的衍射打破了“光沿直线传播”的认识，因此在学习过程中,学生应该注意打破思维惯性，实验过程中，应该主动参与、乐于探究、善于思考、勤于动手，避免被动填鸭，注重搜集和处理信息，获取新知识学会解决问题，注意逻辑线索，构建属于自己的物理知识结构。【学习目标】学科素养目标1.了解光的衍射概念及发生明显衍射现象的条件；2.通过观看演示图片及演示视频，思考光发生衍射现象的本质，用科学类比的方法研究光的衍射现象与光的干涉现象的共同点与异同点；3.知道衍射、衍射光栅在生产生活中以及科学技术中的应用，了解科学、技术和社会的关系。人文素养目标能够将所学的知识应用在生活中，在生活中发现物理现象，用所学的物理知识解释生活中的物理现象，在科学研究中必须要有坚定的自信心和踏实勤奋的态度。【教学重点】认识光的明显衍射的条件，知道衍射条纹与缝宽的关系，并能区分单缝衍射与双缝干涉条纹。【教学难点】通过众多光的衍射实验事实来认识光的波动性。【教法】对光的衍射现象探究采用实验探究式教学法，对光的衍射现象与光的干涉现象的共同点与异同点的分析采用科学类比的方法。在教学中实行教师演示实验，学生分析讨论；学生分组实验归纳总结，让学生参与到课堂中，引导学生来探索规律并让学生试着自己得出结论。重要的是让学生学会学习，掌握获取新知识的过程和方法，养成良好的科学素养.【教学用具】激光干涉衍射演示仪(及相关的配件)、单丝白炽灯、红灯、蓝色灯，单缝衍射观察片、衍射光栅、多媒体素材。【课型及课时】新授课1课时。教学事件教师活动学生活动设计意图新课引入光的衍射提问：波具有干涉和衍射的特性，那么什么是波的衍射现象？多媒体演示水波的衍射现象。提问：既然光是一种波具有波动性，那么光在传播过程中应该也有衍射现象，大家讨论一下生活中有没有见过光的衍射现象呢？若有请举例说明。引导学生回顾机械波的衍射现象，以声波为例，只闻其声不见其人。提问：机械波发生明显衍射的条件是什么？提问：那么大家思考一下，为什么日常生活中我们不易观察到光的衍射现象呢？教师总结并鼓励学生思考如何设计实验解决这一问题。教师对学生们的设计方案加以肯定和鼓励。演示实验：在挡板上安装一个宽度可调的单缝，用激光笔照射单缝，让光速投射到缝后适当距离的墙壁上，从大到小调节单缝宽度，逐步进行演示，提醒学生观察衍射现象条纹的变化。根据观察到的现象和学生一起总结单色光单缝衍射条纹特点：①中央条纹亮而宽；②两侧条纹较窄、较暗；③条纹具有对称性让学生回答并描述衍射现象的特征。学生讨论，讨论后应该心有困惑：光应该有衍射现象，但无法举例说明，生活中只发现光沿直线传播。学生回顾学生回答：障碍物或孔的尺寸比波长小或者和波长差不多。学生讨论，可能是光的波长太小不易发生衍射。学生讨论，设计各种实验。学生观察到当缝比较宽时，光沿着直线通过狭缝，在屏上产生一条与缝宽相当的亮条纹。但是，当缝调到很窄时，尽管亮条纹的亮度有所降低，但是宽度反而增大了，而且还出现了明暗相间的条纹。学生共同总结。知识回顾类比教学使学生对已有观点提出质疑，激发探究兴趣。知识回顾，便于新知理解。让学生亲自体会实验探究的过程，体现学生在课堂的主体地位，调动学生学习的积极性。培养学生的观察、分析归纳能力。【教学程序设计】教学事件教师活动学生活动设计意图衍射光栅教师分发单缝衍射观察片，每片观察片刻有二条宽度不同的单缝．让学生通过单缝分别观察设在教室前、后的红色灯、蓝色灯的衍射现象，让学生仔细观察：①同一缝红色衍射条纹与蓝色衍射条纹是否有区别？②同一种色光，单缝宽度不同衍射条纹是否有区别？让学生通过单缝观察白炽灯的衍射图样。提问：单色光干涉和衍射的条纹区别？例题：用红蓝单色光分别照射单缝和双缝，给出4个条纹图片，让学生辨别条纹图片是哪种情况的？介绍衍射光栅，播放多媒体视频，单缝衍射的条纹比较宽，而且距离中央亮条纹较远的条纹，亮度也很低，如果增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄。利用衍射光栅片演示实验。利用多媒体课件介绍透射光栅和反射光栅及光栅在科学技术上的应用。例如：X射线光栅元件在X射线天文望远镜的应用。学生动手观察单缝衍射，引导学生分析归纳最后总结规律：①波长一定时，单缝窄的中央条纹宽，各条纹间距大。②单缝不变时，光波波长的(红光)中央亮纹宽，条纹间隔大。③白炽灯的单缝衍射条纹为中央亮两侧为彩色条纹，且外侧呈红色，靠近光源的内侧为紫色。学生总结区分双缝干涉条纹与单缝衍射条纹的方法：根据条纹的宽度区分，双缝干涉的条纹是等宽的，条纹间的距离也是相等的；而单缝衍射的条纹，中央亮条纹最宽，两侧的条纹变窄．学生回答。学生观看视频，了解光栅的原理。学生观察实验。学生观看课件，了解光栅在科学技术上的应用。让学生亲自参与到实验中，提高学生的动手能力，归纳总结能力。让学生更好的区分光的干涉和衍射现象，及巩固了对干涉相关知识点的记忆又加深了对光的衍射现象的理解。让学生对衍射光栅有一定的了解，同时激发学生探求科学的欲望。教学事件教师活动学生活动设计意图光的衍射的应用与防止科学漫步利用多媒体课件放映利用光学显微镜观察物体时的现象，让学生观察有什么不足。教师解释这是由于在物体边缘发生衍射导致物体边缘模糊不清，所以有时要避免衍射现象的发生。介绍衍射现象的应用：用X射线的衍射观察DNA的结构。教师介绍光学相关的物理学史及泊松亮斑的趣事。提问学生从中受到什么启发？鼓励学生多思考多实践。学生发现物体边缘有些模糊。学生观看多媒体课件。学生谈自己受到的启发。让学生意识到科学在生活中的重要性。让学生体会到在科学探究中要注意到实践的重要性。【板书设计】4.5光的衍射光的衍射衍射光栅光的衍射的应用与防止科学漫步【教学设计说明】1.重视实验:通过实验设疑、解疑、探求规律，又通过实验巩固所学的知识充分体现了物理是一门以实验为基础的学科，体现科学实验是揭示物理规律的重要方法和手段。2.重视应用媒体辅助教学，提高课堂