选择性必修一 第四章 光“教学评”一体化教学设计

“教学评”一体化教学设计课时设计课题人教版班中物理选择性必修第一册第四章第一节光的折射课型新授课eq\o\ac(□,√)复习课□试卷讲评课□其他课□授课班级授课时间教学内容分析课标要求：通过定量探究得出折射定律、测定折射率和应用折射定律解决问题。教材分析：本节的重点是光的折射定律和折射率的测定，教学中要给予充分重视。教学中要求学生能在折射实验现象的基础上，经过分析和推理得出定性结论；再通过实验探究，分析实验数据，发现特点和规律，得出定量结论，从而培养学生科学思维和科学探究的能力。学习者分析知识储备：光在同一种介质中沿直线直播、光的反射定律及其应用等。能力基础：对于光的折射，也做过定性的研究，知道光从真空（空气）斜射入其他透明介质或从其他透明介质斜射入真空（空气）时，入射角与折射角之间的大小关系，学习了透镜等与光的折射有关的现象。思维能力：学生已具备一定的实验操作技能和科学探究能力。核心素养物理观念∶知道折射定律与折射率，能够完成测量玻璃的折射率实验。科学思维∶会区别光从空气入水和从水进入空气时的折射定律，知道折射率与介质有关，会利用折射定律解释相关光现象和计算有关问题。科学探究：会测定玻璃折射率，能解释生活中的折射现象。科学态度与责任∶从实验现象激发学生兴趣引出课题，使学生感受奇妙的物理现象，培养学生的科学素养。教学准备多媒体课件活动设计教学内容教师活动学生活动评价任务环节一:导入新课活动一：情境引入（播放动图）射水鱼在水中能准确射中水面上不远处的小昆虫。水中的鱼看到小昆虫在什么位置？是在昆虫的上方还是下方？展示问题和情境结合初中的知识思考回答问题。学生通过对初中物理的学习，对折射的概念已经有所了解，但对折射的本质还不清楚，再次引导学生思考产生折射现象的原因。活动二：回顾阳光照射水面时，我们能够看到水中的鱼和草，同时也能看到太阳的倒影，这说明：光从空气射到水面时，一部分光射进水中，另一部分光返回到空气中。2、我们已经知道光从一种介质斜射入另一种介质中，传播方向通常会发生改变，这种现象称为光的折射。这种现象发生在两种介质的分界面上，而且光必须是斜射入的，也就入射角不等于零度，才会有折射现象。1、一般说来，光从第1种介质射到该介质与第2种介质的分界面时，一部分光会返回到第1种介质，这个现象叫作光的反射。问题：光在反射时遵从反射定律，光在折射时遵从什么规律呢？遵循反射定律：①反射光线与入射光线、法线在同一平面。②反射光线和入射光线分居法线两侧。③反射角等于入射角。了解学生的知识储备。环节二:新课教学活动一：折射定律折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧。播放光的折射的实验视频。如图所示进行投影实验，多次改变入射角度，观察。得出实验规律：思考：光发生了折射，它的入射角θ1和折射角θ2存在什么样的关系呢？引导学生通过实验探究入射角和折射角之间的关系。θ1sinθ1θ2sinθ2sinθ1/sinθ21300.50190.331.542400.64250.421.523500.77300.501.534600.87350.571.51平均值1.52测量多个入射角和折射角，找出这些数据之间的关系。从数据可以看出如果由光疏介质向光密介质传播，入射角大于折射角。但他们数值上并不是简单的正比关系，经过科学家进行了大量的实验，找到了他们之间的关系。入射角和折射角的正弦函数成正比这个规律称为光的折射定律。式中n12是比例常数，它与入射角、折射角的大小无关，只与两种介质的性质有关。活动二：折射率对于不同的介质，这个常数n是不同的，他是一个反应光学性质的物理量，被称作介质的折射率。光从真空射入某种介质时，入射角和折射角正弦的比值叫做该种介质绝对折射率，简称折射率。实际生活中接触的都是由空气射入某种介质的情况，因为空气对光的传播影响很小，所以可以把空气当做真空处理，即把光从空气到某种介质的折射率近似看作绝对折射率。在这个定律的基础上，在经过大量的实验发现介质的折射率还等于光在真空中的速度除以光在该介质中的速度n的大小与介质有关，与θ1和θ2无关，对于确定的介质，n是定值，不能说n∝sinθ1或n∝1/sinθ2以水为例，光在水中的速度等于在真空中速度的3/4，则水的折射率就等于真空的光速，除以水中的速度，约等于1.33（）。折射率的应用由于光在任何介质中的传播速度都小于真空中的光速，即分母小于分子，所以折射率永远是一个大于一的数。另外折射率还等于两个角的正弦之比，也就是两个数的比，所以折射率还是没有单位的。1.海市蜃楼2.蒙气差现象3.铅笔弯折之谜加深学生对折射率的理解,并进行应用。提高学生用图像处理数据的能力。活动三：测量玻璃的折射率1.实验原理我们已经知道了折射率的定义式，显然要测量技术的折射率，只需要测定光在两气质中的入射角和折射角就可以了。要用激作为光源才能看到比较清晰的光路，然后再测定入射角和折射角。引导学生理解实验步骤的和目的。从三角函数表中查出他们的正弦值，记住表格里用以上方法分别求出入射角是30度，40度，50度，60度时与其对应的折射角，并查出他们的正弦值，利用折射率的定义式算出折射率，求出平均值，就是玻璃的折射率。物理是一门以实验为基础的学科，让学生通过实验探究，掌握测量折射率的方法和科学处理实验数据的方法，提高学生的动手操作能力和数据处理能力。θ1sinθ1θ2sinθ2sinθ1/sinθ21300.50190.331.542400.64250.421.523500.77300.501.534600.87350.571.51平均值1.52注意：在做这个实验的时候，不能用手直接拿玻璃砖的光洁面不然会变脏影响测量结果。也不能直接把玻璃砖当尺子画边界线，这样也会弄脏光洁面，甚至造成玻璃打破损。2.数据处理列表法：插针法测定玻璃的折射率，这是通过测量多组数据求平均值的方法来减小偶然误差。图像法：以sinθ1为纵坐标，以sinθ2横坐标，用表中的数据找到对应的点，连出一条过原点的直线，他的斜率k等于纵坐标比上横坐标写成式子，不就是折射率的定义式吗。这样，你只要将数据画到这样的图像中，求出直线斜率，可以求出折射率。但是每次实验数据都要查正弦函数表显很麻烦。正圆法：教你一个更简便的方法，以O点为圆心，任取一个长度为半径画圆。则有一样可以求得折射率。3.注意事项①插针的间距适当大些。实验中的四根针，AB，CD的间距如果过小，在确定光路方向时，容易出现较大的误差，只要他们的间距适当大些，这个误差就会减小很多。所以插针的间距要适当大些。②选用较厚的玻璃砖。类似的问题在选择玻璃砖时，砖的厚度如果太小，折射光线会不够明显这样也会造成光路较大的误差。所以要选用较厚的玻璃砖。③大头针要竖直插入。如果倾斜，一样会造成光路方向的误差。④入射角最好在30-60之间。最后是插针确定的入射角，如果太小，对应的折射角会更小，在角度测量时相对误差会更大，反之，如果入射角太大，反射光会太强，那么折射光就会非常弱，这样就不容易观察到钢针的像造成实验误差，所以入射角最好存在30度~60度之间。另外，如果折射光线受到了玻璃砖右侧，可将玻璃砖向右平移适当的距离即可。环节三:练习完成教材例题例题：图是光由空气射入某种介质时的折射情况，试由图中所给出的数据求出这种介质的折射率和这种介质中的光速。解：展示题目分析解决问题检验学生是否掌握求解折射率的两种方法.环节四：课堂小结折射定律折射率：三、实验：折射定律的测定引导学生总结总结本节课所学知识。帮助学生梳理基础知识，建立知识框架。活动五：练习与作业完成教材P94页练习与应用布置作业完成作业检验学生对知识的掌握情况。环节六：主板书设计4.1光的折射一、折射定律折射光线与入射光线、法线处在同一平面内，折射光线与入射光线分别位于法线的两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比。二、折射率研究表明，光在不同介质中的传播速度不同；某种介质的折射率，等于光在真空中的传播速度c与光在这种介质中的传播速度v之比，即三、实验：折射定律的测定教学反思“教学评”一体化教学设计课时设计课题人教版班中物理选择性必修第一册第四章第二节全反射课型新授课eq\o\ac(□,√)复习课□试卷讲评课□其他课□授课班级授课时间教学内容分析课标要求：全反射及其发生的条件是本节的重点，也是培养学生科学思维，帮助他们形成物理观念的重要载体。教材分析：教材首先通过展示水中气泡看上去特别明亮的现象引出全反射的话题，意在培养学生通过观察生活现象提出物理问题的科学探究素养。教材介绍光密介质和光疏介质的定义及其相对性，目的是为得出全反射产生的条件作铺垫。教材通过半圆形玻璃砖的演示实验引出全反射的定义和临界角的概念。学习者分析知识储备：已经学习了光的反射和折射，了解几何光学基本的研究方法和相关概念能力基础：进行全反射的学习，它是前面一节知识的深化和应用。思维能力：从"反射""折射"过渡到"全反射"现象是本节的重点内容，让学生掌握发生全反射的条件。核心素养物理观念：知道光疏介质、光密介质、全反射、临界角的概念。科学思维：理解全反射的条件，能计算有关问题和解释相关现象。科学探究：通过半圆形玻璃砖实验总结全反射的定义和临界角的条件。科学态度与责任：了解光导纤维的工作原理和光导纤维在生产、生活中的应用。教学准备多媒体课件活动设计教学内容教师活动学生活动评价任务环节一:导入新课活动一：知识回顾水中的气泡看上去特别明亮，这是为什么呢?观察水中的气泡，思考为什么气泡看着比较明亮。从生活中的实际现象出发，引导学生思考，从而引出新课。光的折射及光的折射率回顾上节课学习的折射率的定义。温故知新，便于更好的学习新课内容。环节二:新课教学活动一：全反射一、全反射1.光疏介质：折射率较小的介质2.光密介质：折射率较大的介质（1）光疏介质与光密介质是相对的。（2）光在光密介质中的传播速度比在光疏介质中的小。全反射：光由光密介质射入光疏介质时，同时发生反射和折射，折射角大于入射角，随着入射角的增大，反射光线越来越强，折射光线越来越弱，当折射角增大到90°时，折射光线完全消失，只剩下反射光线，这种现象叫做全反射。全反射条件：(1)光从光密介质射入光疏介质；(2)入射角等于或大于临界角。释疑：课本P85页，为什么水中的气泡看起来特别明亮？光从水射向气泡时，一部分光在分界面上发生了全反射临界角的正弦值与介质的折射率成反比，即介质的折射率越大，临界角越小。课堂练习1、如图所示,某种透明物质制成的直角三棱镜ABC,∠A等于30°,一束光线在纸面内垂直AB边射入棱镜。如图所示,发现光线刚好不能从BC面射出,而是最后从AC面射出。求:(1)透明物质的折射率n。(2)光线从AC面射出时的折射角α的正弦值。解析：(1)由题意可知,光线从AB边垂直射入,恰好在BC面发生全反射,光线最后从AC面射出,光路图如图。设该透明物质的临界角为C,由几何关系可知C=θ1=θ2=60°,sinC=解得n=。(2)由几何关系知β=30°由折射定律n=,解得sinα=。例题：水的折射率是1.33，（1）水的临界角是多少？（2）在潜水员看来，岸上的所有景物，都出现在一个倒立的圆锥里这个圆锥的顶角是多大？实验探究考与讨论：既然光由光密介质射入光疏介质时，折射角大于入射角，可以预料，当入射角增大到一定程度，但还没有达到90°时，折射角就会增大到90°。如果入射角再增大，会出现什么现象？思考讨论：由于不同的介质的折射率不同，在光从介质射入空气（真空）时，发生全反射的临界角是不一样的。怎样计算光从折射率为n的某种介质射入空气（真空）发生全反射时的临界角C？对比光疏介质和光密介质。观察实验现象，思考所给出的问题。结合所学习的全反射的概念，解释课前提出的问题。总结发生全反射时入射角所满足的条件。完成课堂练习。完成课本例题。通过实验观察现象，先让学生咋脑海中建立全反射的现象的认知，再用简洁的语言总结全反射的定义。回扣课前思考题，让课堂内容相呼应，结构更完整。通过课堂练习和课本例题，掌握全发射的条件的应用。活动二：全反射棱镜二、全反射棱镜全反射棱镜：（截面为等腰直角三角形的棱镜）全反射棱镜作用：改变光的方向引导学生阅读教材思考问题阅读教材和相关资料，了解全反射在现代科技生活中的应用。活动三：光导纤维三、光导纤维观察：光在弯曲的有机玻璃棒中传播的路径。如图，激光笔发出的光射入一根弯曲的有机玻璃棒的一端，观察光传播的路径有什么特点。观察光在弯曲的有机玻璃棒中的路径。通过介绍全反射在现代生活科技领域的应用，培养学生的社会责任感。环节三:课堂练习1、某种介质相对空气的折射率是,一束光从该介质射向空气,入射角是60°,则下列光路图正确的是(图中Ⅰ为空气,Ⅱ为介质)()。答案：D解析:由题意知,光由光密介质射向光疏介质,由,得C=45°<60°,故在两介质的界面上会发生全反射,只有反射光线,没有折射光线,故选项D正确完成课堂练习。通过完成课堂练习题，巩固基础知识。环节四：课堂小结一、光疏介质与光密介质二、全反射现象三、全反射的条件四、全反射的应用引导学习进行课堂小结总结本节课所学知识。帮助学生梳理基础知识，形成知识框架。活动五：练习与作业完成教材P89页练习与应用布置作业完成作业检验学生对知识的掌握情况。环节六：主板书设计4.2全反射一、全反射1.全反射现象：指光从光密介质射向光疏介质时，当入射角增大到某一角度，光线全部被反射回光密介质的现象。2.临界角（C）：物理上光从光密介质射向光疏介质时，折射角等于90度时的入射角叫做临界角。二、全反射的应用全反射棱镜、光导纤维教学反思“教学评”一体化教学设计课时设计课题人教版班中物理选择性必修第一册第四章第三节光的干涉课型新授课eq\o\ac(□,√)复习课□试卷讲评课□其他课□授课班级授课时间教学内容分析课标要求：主要介绍了光的干涉现象，包括干涉的条件、干涉条纹的产生及干涉应用等内容。教材分析：本节课的教学内容涉及了物理学基本原理与现代科技的紧密联系，能够帮助学生理解光的波动性，从而更好地理解光的性质。通过学习光的干涉现象，学生能够了解到光波的特性，并且可以进一步探讨光波在其他领域的应用，为后续学习打下基础。学习者分析知识储备：学生基本掌握了光的折射、全反射等基本知识，有利于理解光的干涉现象。能力基础：学生对光的波动性有一定了解，但对于光的干涉现象及其应用尚不熟悉，需要引导学生进行深入学习。思维能力：学生具备一定的实验操作能力，可以在实验中观察光的干涉现象，提高学生对干涉现象的认识。核心素养物理观念∶知道光的干涉条件，能用干涉条件解释薄膜干涉。科学思维∶利用光程差的概念，理解产生明暗条纹的条件和相邻两个亮（暗）条纹中心间距与波长的关系。科学探究：通过光的双缝干涉实验，认识双缝干涉图样的特征。科学态度与责任∶知道薄膜干涉在现实生活中的应用，培养学生用物理的眼光看待问题的思维。教学准备多媒体课件活动设计教学内容教师活动学生活动评价任务环节一:导入新课活动一：（播放视频）肥皂膜看起来常常是彩色的，雨后公路积水上面漂浮的油膜，也经常显现出彩色条纹。这些彩色条纹或图样是怎样形成的？想一想如果两列机械波的频率相同、相位差恒定、振动方向相同，就会发生干涉。光是一种电磁波，那么光也应该会发生干涉现象。怎样才能观察到光的干涉现象呢？环节二:新课教学活动一：光的双缝干涉一、光的双缝干涉1.明条纹区：∆r=nλ（n=0.1.2......）在两相干光源中垂线上的P0点到两波源的距离相同，就是说P0点的光程差是零，即∆rp0=0。光波到达P0点时的相位相同，在这一点波峰与波峰叠加，波谷与波谷叠加，两个光波相互加强，在这个点的振幅最大的，等于两列光波的振幅之和。所以此处的明条纹被称作中央明条纹。由P0向上移动，光程差将逐渐增大，当光程差等于一个波长时（∆r=λ），再次出现加强点P1，对应的明条纹被称作一级明条纹。以此类推，当光程差等于二倍波长时（∆r=2λ），对应的也是加强点，这个明条纹被称作二级明条纹。P0下方同样存在一二级明条纹。2、暗条纹区：综上所述，光也满足波的干涉条件，在相干光源的情况下光程差是整倍波长的是加强点，对应的是明条纹。光程差是半波长奇数倍的是减弱点，对应的是暗条纹。注意这个中心条纹的光程差一定是零，也是波的整数倍，所以中心点的一定是明条纹。演示：光的双缝干涉在暗室中用氦氖激光器发出的红色激光照射金属挡板上的两条平行的狭缝，在后面的屏上观察光的干涉情况。（播放实验视频）问题：为什么会形成这样明暗相间的条纹呢？在p0和p1之间存在一个Q1点，Q1点的光程差等于半个波长，当S1的波峰到达Q1时，S2的波谷恰好也到达Q1点，两列光波的波峰与波谷叠加，他们在Q1点的震动是减弱的，这个点的振幅是最小的，等于两列光波的振幅之差，因此这里会出现暗条纹。他的光程差是半波长的一倍，对应的暗条纹被称作一级暗条纹。实验分析：双缝干涉实验，这个实验能得到干涉图样。用的是白光，得到干涉图样是明暗相间的彩色条纹。后来光源换成了单色光，得到的干涉图样更明显。所以实验多使用单色光。我们知道波的干涉是由于波程差的不同，当波程差是整倍波长时∆r=nλ（λ=0、1、2、3、、、），该点是加强点。当波程差是半波长的奇数倍时，该点就是减弱点。对于光的干涉也是这样。从Q1点向外侧还会有Q2，Q3点光程差分别等于和，他们都是减弱点，对的位置就会出现暗条纹，被称作二级暗条纹和三级暗条纹。这里所谓的加强点和减弱点分别是振幅最大和最小的点，加强点位于明条纹的中心位置，减弱点微与暗条纹的中心位置，两种条纹是逐渐过渡过去的。培养学生的观察、分析何总结能力活动二：干涉条纹和光的波长之间的关系（二）干涉条纹和光的波长之间的关系接下来探究一下这些条纹间距的决定因素是什么呢？在这个实验设计图中，用几何方法推导出x的决定因素。如图在屏幕上任取加强p，他到p0的距离就是x。设双方到屏的距离是l，两缝间距是d，这是两缝倒p的距离，在pS2上取一点M，使PM的距离等于pS1的距离。那p点的光程差就是S2M，记为∆r=S2M=r2-r1结论：对任意两个明条纹的光程差，它应该等于波长的整数倍，显然一级明条纹和二级名条文加强点的间距就等于他俩的差值。即与这段间距相同，也就是说任意两个相邻明条纹，他们加强点的间距都是。这也是明条纹中心的距离。同理，可以算出两个相邻暗条纹的中心距离也是，这个间距与板间距离和波长成正比，与双缝宽度成反比。根据式可知，条纹之间的距离与光波的波长成正比。因此能够断定，不同颜色的光，波长不同。实验中确实发现，各种颜色的单色光都会发生干涉，但条纹之间的距离不一样。用黄光做这个实验，条纹之间的距离比用红光时小；用蓝光时更小。因为屏到两缝的距离远大于两缝的距离，所以在∆P1S1M这个等腰三角形中，r1=r2且远大于底边S1M，它的顶角很小，可以认为两个底角近似等于90度，即认为P1S2垂直S1M。在Rt∆S1MS2这个直角三角形中，设∠S2S1M=θ，那这个对边就是∆r=S2M=dsinθ。再连接PO和OP0同样可以将po和S1M看作垂直。在Rt∆P1OP0这个三角形中，θ很小，所以有。将这两个式子连立可得变形一下任意明条纹的间距就是：当P点是一级明条纹的加强点时，它的波程差是一个波长，即（∆r=2λ），此时n=1，这个距离就是，如果p点是二级明条纹的加强点时，此时n=2，这个距离就是。知道了间距的决定因素来试试分析一下这个彩色条纹，它是白色光干涉形成的，白光是由红橙黄绿蓝电子复色光组成，按照这个顺序波长变短，红光的波长最长，它的干涉条纹就最宽，使得在这个图样中，中间的明条纹边界处会趋近于暖色，而更外侧的明条纹都是红色靠外，蓝色靠里。另外因为所有过程的光在这个中间位置高是明条纹。所以这个中间条纹一定是白色的。思考：光的双缝干涉条纹特征，如条纹间距、宽度等，能反映出光的波长、频率等信息吗？思考与讨论不同颜色的单色光产生的干涉条纹会有什么不同？请你作出猜想，并在下节的实验中验证。培养学生的观察、分析何总结能力活动三：薄膜干涉三、薄膜干涉现象：生活中阳光下的肥皂泡，水面上的油膜，都会呈现五彩缤纷的图样。在实验室里如果让酒精灯发出明亮的黄光，然后把铁丝挂上肥皂膜，让酒精灯照射肥皂膜，就会出现明暗相见的黄色条纹。1.薄膜干涉的成因薄膜干涉，它是由于入射光在非等厚薄膜的前表面分离，经过两个表面反射，再次相遇叠加而形成的。①不等厚度的薄膜②等厚度的薄膜显然薄膜前后表面的反射光仍然是相干光，他们就一定会发生干涉。但薄膜厚度不变，所以他们的光程差都一样，如果其中一点的两束反射光是相互加强的话，那么其他位置的反射光也是加强的。也就是说这样的薄膜虽然有干涉现象，但膜上各处亮度相同，不会出现干涉条纹。2.薄膜干涉的应用①增透膜那么在上表面形成的干涉就是减弱的，从而使反射光的强度减小为0。根据能量守恒定律，入射光将全部透射入玻璃中，这层膜就被称作增透膜。②增反膜如果该薄膜厚度，薄膜表面的干涉就是加强的，对应的反射光加强，透射光减弱，这种膜被称作增反膜。通常将其度在车的外玻璃上，在白天车内的人可以清晰的看到外面的景物，而外面的人却只能从反射光中看到蓝天白云。③平滑度检测随着科技的进步出现了很多精密仪器，他们的光学表面精度极高，哪怕只有几微米的出入也会影响使用。显然这个不是肉眼能看出来的，那怎么检测它的平整度呢？取一个透明的标准样板放在待测面上方，并在一端垫薄片儿。使样板平面与待测平面之间形成一个楔形空气膜，用单色光从上方照射，分别在空气膜的上下表面发生反射，从而在样板下表面发生了薄膜干涉。如果待测表面平整，它的干涉条纹就是等间距的平行直线。如果干涉条纹发生了弯曲，就说明被测的光学面在P，M两点就是不平整的。先来看P点，他与Q点在同一个明条纹上，那就说明他们的光程差是相同的，即他们对应的空气膜厚度是相同的。可是P点比Q点更靠近楔尖，如果被测表面是平的，P的空气薄膜厚度应该小于Q的空气薄膜厚度。此时测量到他们的空气膜厚度相同。即P点空气膜厚度应该等于Q点的空气膜厚度，说明P点出现凹陷。再来看M点，它与N点在同一条明条纹上，说明他们的空气膜厚度也相同。而实际M比N点靠外，它的空气膜厚度应该比较大，但测量到他们的空气膜厚度相同。说明M点出现了凸起。待测表面平整先来讨论楔形顶角不变光的波长变大时，干涉条纹的宽度如何变化？我们已经知道相邻两条条纹的光程差及对应的薄膜厚度的两倍，它们相差是一个波长。如果波长变大，对应的空气膜厚度的差值就会变大。播放视频这两个过程。在酒精灯的灯芯上撒一些食盐，灯焰就能发出明亮的黄光。把铁丝圈在肥皂水中蘸一下，让它挂上一层薄薄的液膜。把这层液膜当作一个平面镜，用它观察灯焰的像。这个像与直接看到的灯焰有什么不同？在这个干涉图样中，相邻两个明条纹他们的光程差应该差一个波长，显然波长越大，这个条纹的间距就会越大。比如黄光的波长大于紫光的波长，那紫色的干涉条纹就更窄，而开始的彩色条纹则是有白光干涉所产生的。这些都是厚度不同的楔形薄膜，如果是等厚度的薄膜还会出现干涉条纹吗？当光照射玻璃时一部分光会发生反射，另外一部分光将会透彻进入玻璃。反射光的存在无疑降低了透射光的强度，使成像的亮度减少。为了减少反射光的强度，常常在玻璃上面涂上一层透明的等厚薄膜。在他的这个表面就会发生薄膜干涉，我们已经知道薄膜干涉的光程差等于两倍的薄膜厚度，即：∆r=2d如果该薄膜厚度，如果把膜厚增加到波长一半又会怎么样呢？问题：那这两点对应的是凹陷还是凸起呢？待测表面不平整那待测面面平整，它的条纹宽度与楔形顶角和光的波长有什么关系？从图中来看，要增加空气膜厚度的差值，再不改变顶角的情况下，条纹的间距一定变大。即顶角不变，波长变大，条纹间距就变大。那如果波长不变，楔形顶角顶角减小，条纹的间距会怎么变呢？既然波长不变，说明空气薄膜的厚度差距不变，从图中来看，这两处空气薄膜厚度固定。当顶角减小时，明条纹的位置一定会移动，当空气膜厚度满足条件时，两条明条纹的间距比原来的间距变大。即波长不变，顶角减小时，间距变大。也就是说当光的波长变大，楔形顶角变小时，条纹的间距变大。做一做：用肥皂膜做薄膜干涉实验现象：为什么会出现这些现象呢？以肥皂膜为例，在重力的作用下，肥皂膜会形成上薄下厚的楔形。酒精灯的黄光照射在他的前表面，一部分会被反射回去，另外一部分会进入肥皂膜，并在他的后表面发生反射。前后表面的反射光在前表面相遇叠加，由于两束反射光是同一束光分离出来的，所以这样说反射光是频率相同的相干光。他们就会发生干涉。对于A这个叠加点两处反射光在这儿的光程差，就是这束透射光来回的行程，即此处薄膜厚度的两倍。当等光程差等于一个波长时：∆rA=2dA=λ两束反射光相互加强，即在A点形成明条纹。随着薄膜厚度增加，当光程差：两束反射光会相互减弱，即在B点形成暗条纹。以此类推，就会形成明暗相间的黄色条纹了。像这样在薄膜表面发生的干涉现象，被称作膜干涉。这里你需要注意这个波长指的是光在膜中的波长，而不是光在真空中的波长。由于白光是多种波长的光复合而成，我们无法使薄膜的厚度同时等于所有光波波长的1/4。由于人眼对绿光最敏感，通常在镜头外用的都是绿光的增透膜，还有绿光不上相差最大的红光和紫光反射就会增多，所以我们看到镜头的反光色通常呈现紫色或者蓝色。先来看P点，他与Q点在同一个明条纹上，那就说明他们的光程差是相同的，即他们对应的空气膜厚度是相同的。可是P点比Q点更靠近楔尖，如果被测表面是平的，P的空气薄膜厚度应该小于Q的空气薄膜厚度。此时测量到他们的空气膜厚度相同。即P点空气膜厚度应该等于Q点的空气膜厚度，说明P点出现凹陷。再来看M点，它与N点在同一条明条纹上，说明他们的空气膜厚度也相同。而实际M比N点靠外，它的空气膜厚度应该比较大，但测量到他们的空气膜厚度相同。说明M点出现了凸起。培养学生的观察、分析何总结能力环节三:课堂练习例1：劈尖干涉是一种薄膜干涉，如图:所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜，当光从上方入射后，从上往下看到的干涉条纹有如下特点：（1）任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；（2）任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在如图所示装置中抽去一张纸片，则当光入射到劈形空气薄膜后，从上往下可以观察到干涉条纹发生了怎样的变化？引导学生分析情境解决问题。解析：经空气薄膜上下表面分别反射的两列光是相干光源，其光程差为∆x=2d，即光程差是空气层厚度的2倍。当光程差∆x=nλ时，此处出现亮条纹，因此相邻亮条纹之间的空气层厚度差一定为。抽去一张纸后，空气层的倾角变小，则相邻亮纹（或暗纹）之间的间距变大，因此干涉条纹变疏。评价学生对知识点的掌握和应用的能力。环节四：课堂小结光的双缝干涉干涉条纹和光的波长之间的关系薄膜干涉引导学生总结总结本节课所学知识。帮助学生梳理基础知识，建立知识框架。活动五：练习与作业完成教材P100页练习与应用布置作业完成作业检验学生对知识的掌握情况。环节六：主板书设计4.3光的干涉一、光的双缝干涉明条纹区：∆r=nλ（λ=0、1、2、3、、、）暗条纹区：干涉条纹和光的波长之间的关系两个任意相邻亮（暗）条纹的中心距离是：薄膜干涉它是由于入射光在非等厚薄膜的前表面分离，经过两个表面反射，再次相遇叠加而形成的。教学反思“教学评”一体化教学设计课时设计课题人教版班中物理选择性必修第一册第四章第四节实验用双缝干涉测量光的波长课型新授课eq\o\ac(□,√)复习课□试卷讲评课□其他课□授课班级授课时间教学内容分析课标要求：本节的难点是数据的测量，间距的测量需要用到测量头，学生没有接触过，其实也就是螺旋测微器。教材分析：本节内容重点是做好“用双缝干涉测量光的波长”的学生实验，教材先介绍了实验思路，再介绍用双缝干涉测量光的波长所需要的物理量的测量，最后阐述实验过程及数据分析。可以先让学生回顾双缝干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，分析讨论实验思路，制订实验方案，引导学生最大限度地自主完成实验。学习者分析知识储备：学生基本掌握了光的折射、全反射和光的干涉等基本知识。能力基础：学生对光的干涉现象有一定了解，但对于光的干涉现象及其应用尚不熟悉，需要引导学生进行深入学习。思维能力：学生具备一定的实验操作能力，可以在实验中观察光的干涉现象，提高学生对干涉现象的认识。核心素养物理观念∶知道干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，会读测量头的读数。科学思维∶利用各物理量之间的关系，创新实验方法。科学探究：能设计实验方案并正确操作实验器材，得到明显的干涉条纹。科学态度与责任∶通过本实验培养学生实事求是的精神。教学准备多媒体课件活动设计教学内容教师活动学生活动评价任务环节一:导入新课活动一：回顾知识前面我们通过理论推导，得到了双缝干涉实验中干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，即。本节我们利用该结果，通过双缝干涉实验测量光的波长。结合上节课所学内容，思考测量光的波长的方法。引导学生回顾上节课知识，加强知识的连贯性。引出新课题。环节二:新课教学活动一：一、实验目的(1)了解光波产生稳定的干涉现象的条件；(2)观察白光及单色光的双缝干涉图样；(2)掌握测定单色光的波长的方法。二、实验原理单色光通过单缝后，经双缝产生稳定的干涉图样，图样中相邻两条亮（暗）纹间的距离△x与双缝间的距离d、双缝到屏的距离L、单色光的波长λ之间满足三、实验器材双缝干涉仪(包括：光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、光屏及测量头，其中测量头又包括：分划板、目镜、手轮等)、学生电源、导线、米尺。（教师演示）（学生操作）四、实验步骤1、器材的安装与调整(1)先将光源(线状光源)、遮光筒依次放于光具座上，调整光源的高度，使它发出的一束光沿着遮光筒的轴线把屏照亮。(2)将单缝和双缝安装在光具座上，使线状光源、单缝及双缝三者的中心位于遮光筒的轴线上，并注意使双缝与单缝相互平行，在遮光筒有光屏一端安装测量头，调整分划板位置到分划板中心刻线位于光屏中央。（教师演示）（学生操作）2、观察（1）调单缝与双缝间距为几厘米时，观察白光的干涉条纹.（2）在单缝和光源间放上滤光片，观察单色光的干涉条纹.（教师演示）（学生操作）3、记录（1）调节测量头，使分划板中心刻度线对齐第1条亮条纹的中心，记下手轮上的读数a1,转动手轮，使分划板向一侧移动，当分划板中心刻度线与第n条相邻的明条纹中心对齐时，记下手轮上的刻度数a2,则相邻两条纹间的距离（条纹宽度）（2）换用不同的滤光片，测量其他色光的波长.五、数据分析；；六、注意事项七、误差分析(1)测双缝到屏的距离l带来的误差，可通过选用毫米刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差。(2)测条纹间距Δx带来的误差。①干涉条纹没有调到最清晰的程度。②分划板刻线与干涉条纹不平行，中心刻线没有恰好位于条纹中心。③测量多条亮条纹间距离时读数不准确。问题1：双缝干涉相邻亮条纹的间距和光的波长有怎样的关系?怎样才能得到双缝干涉条纹?问题2：测量波长需要测量哪些量?可用什么器材测量?问题3：怎样增大(或减小)亮条纹的宽度?哪些是可以改变的，哪些是很难改变的?问题4：换用不同颜色的滤光片进行实验时，干涉条纹间的距离会怎祥变化?问题5：实验过程中应记录的数据有哪些?问题6：白光的干涉条纹有什么特点?用自光实验时会存在什么问题?(1)放置单缝和双缝时，必须使缝平行。(2)要保证光源、滤光片、单缝、双缝和光屏的中心在同一条轴线上。(3)测量头的中心刻线要对着亮(或暗)纹的中心。(4)要多测几条亮纹(或暗纹)中心间的距离，再求Δx。(5)照在像屏上的光很弱，主要原因是灯丝与单缝、双缝、测量头与遮光筒不共轴所致，干涉条纹不清晰一般是因为单缝与双缝不平行。学生进行思考讨论。预想在实验过程中可能遇到的问题和解决方法。学习实验操作原理和步骤。学习器材的安装和数据层的采集办法。读采集的数据进行处理分析，同时讨论数据的准确性，并分析整个实验操作流程是否存在失误，从而总结本实验的注意事项。结合实验的足以事项读实验结果进行误差分析。通过抛出若干个问题，让学生在思考与谈论的过程中总结出实验方法和步骤，总结出实验的大体流程。教师为学生演示操作过程和步骤，让学生学会实验器材的使用，提高实验的成功率。知道学生完成实验操作，让学生学会实验数据的采集，提高动手操作能力和数据采集能力。提高学生的计算能力和数据分析能力。读实验作出误差分析后，在读实验数据进行再次测量和分析，提高实验的准确性。活动二：活动三：环节三:课堂练习课堂练习1、在用双缝干涉测光的波长实验中(实验装置如图):(1)下列说法错误的是。(填选项前的字母)

A.调节光源高度使光束沿遮光筒轴线照在屏中心时,应放上单缝和双缝B.测量某条干涉亮纹位置时,应使测微目镜分划板中心刻线与该亮纹的中心对齐C.为了减少测量误差,可用测微目镜测出n条亮纹间的距离a,求出相邻两条亮纹间距(2)测量某亮纹位置时,手轮上的示数如图,其示数为mm。

展示练习答案：(1)A(2)1.970解析：(1)应先调节光源高度、遮光筒中心及光屏中心后再放上单、双缝,选项A不正确。测微目镜分划板中心刻线应与亮纹中心对齐,使得移动过程测出的条纹间距较为准确,选项B正确。测微目镜移过n条亮纹,则亮条纹间距,选项C正确。故选A。(2)主尺读数是1.5mm,螺旋读数是47.0×0.01mm,因此示数为1.970mm。通过练习回顾实验的操作步骤和相关需要注意的问题。环节四：课堂小结实验原理操作步骤注意事项数据处理五、误差分析引导学生进行课堂小结总结本节课基础知识。帮助学生梳理基础知识，形成知识框架。活动五：练习与作业完成教材P103页练习与应用布置作业完成作业检验学生对知识的掌握情况。环节六：主板书设计4.4实验：用双缝干涉测量光的波长一、实验思路二、物理量的测量三、进行实验四、数据分析五、注意事项教学反思“教学评”一体化教学设计课时设计课题人教版班中物理选择性必修第一册第四章第五节光的衍射课型新授课eq\o\ac(□,√)复习课□试卷讲评课□其他课□授课班级授课时间教学内容分析课标要求：光的衔射现象进一步证明了光具有波动性，对发展光的波动理论起了重要的作用。教材分析：教材讲述光的行射的思路是:首先提出问题，让学生思考般情况下不容易观察到光的衔射现象的原因;然后再观察衍射实验，说明光的衔射现象及发生行射的条件。由于行射现象产生的物理过程分析起来比较复杂，教材只进行了定性分析。学习者分析知识储备：高中学生已具备基本的物理知识，了解光的波动性，能够理解光的衍射原理。能力基础：学生对衍射现象的实际应用感兴趣，但在理论推导和实验验证方面可能存在困难。思维能力：学生具备基本的数学计算能力，可以理解和掌握衍射公式，但对复杂数学公式和概念可能有所抗拒。核心素养物理观念∶知道的衍射概念及产生明显衍射现象的条件。科学思维∶通过对光的衍射现象的分析，对光的直线传播现象提出质疑，学会从不同角度思考物理问题。科学探究：通过观察生活中的衍射现象，认识衍射条纹的特征。科学态度与责任∶知道衍射在生产生活以及科学技术中的应用，弘扬科学爱国精神。教学准备多媒体课件、衍射光栅、两只一样的笔等活动设计教学内容教师活动学生活动评价任务环节一:导入新课活动一：回顾与思考我们知道，波能够绕过障碍物发生衍射。例如，声音能够绕过障碍物传播。既然光也是一种波，为什么在日常生活中我们观察不到光的衍射，而且常常说光沿直线传播”呢?分组体验手影小游戏。体会光沿直线传播，思考为什么光不会衍射。从小游戏入手，提高课堂参与度，激发学生思考问题，引入新课。环节二:新课教学活动一：光的衍射一、光的衍射调节狭缝的宽窄，如果能在光屏上观察到比狭缝的宽度宽得多的亮区，就证明了光的衍射现象存在。1.单缝衍射单缝衍射图样的光强分布白光单缝衍射条纹：中间是白色的条纹，两边是减弱很快的彩色条纹。观察下列衍射图样，分析衍射规律：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，波长越长的中央亮纹越宽，条纹间隔越大．2.圆孔衍射光通过圆孔(小到一定程度)在屏上会出现：中间较亮，周围明暗相间的圆环，且亮度小。这些圆环达到的范围远远超过根据光的直线传播所应照明的面积。3.泊松亮斑取一个不透光的屏，在它的中间装上一个宽度可以调节的狭缝，在缝后适当距离处放一个像屏，用平行的单色光照射。单色光的衍射图样:①中间亮纹最宽最亮。②两边是对称的明暗相间条纹。③亮条纹强度和宽度向两边逐渐减小。不只是狭缝和圆孔，各种不同形状的物体都能使光发生衍射，以至使影的轮廓模糊不清，其原因是光通过物体的边缘而发生衍射的结果．历史上曾有一个著名的衍射图样——泊松亮斑．回顾波的衍射现象和发生明显衍射的条件。观察光的衍射现象。通过观察不同颜色光的衍射现象，总结光的衍射图样的特点。回顾旧知识，引导学生类比波的衍射来学习光的衍射。让学生观察现象，加强对光的衍射现象的感性认识。引导学生观察现象，总结规律。活动二：光发生明显衍射的条件二、光发生明显衍射的条件在障碍物的尺寸比光的波长小或跟光的波长相差不多的时候出现明显的衍射现象。思考：类比波发生明显衍射的条件，思考光发生明显衍射的条件。思考光波发生明显衍射的条件。类比机械波的明显衍射条件，总结光发生明显衍射的条件，学会类比的学习方法。活动三：三、衍射光栅光学仪器中用的衍射光栅就是握此制成的。它是由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件。在一块很平的玻璃上刻出一系列等距的平行刻痕，刻痕产生漫反射而不太透光，未刻的部分相当于透光的狭缝，这样就做成了透射光栅(图4.5-5)。如果在高反射率的金属上刻痕，就可以做成反射光栅。实验表明，如果增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄，亮度将增加。了解科技前沿。让学生了解我国科学技术的发展，提高学生的民族自豪感和爱国情怀。环节三:课堂练习课堂练习、一束红光射向一块有双缝的不透光的薄板，在薄板后的光屏上呈现明暗相间的干涉条纹。现将其中一条窄缝挡住，让这束红光只通过一条窄缝，则在光屏上可以看到()A．与原来相同的明暗相间的条纹，只是明条纹比原来暗些B．与原来不相同的明暗相间的条纹，而中央明条纹变宽些C．只有一条与缝宽对应的明条纹D．无条纹，只存在一片红光展示题目答案：B解析：衍射图样和干涉图样的异同点：中央都出现明条纹，但衍射图样的中央明条纹较宽，两侧都出现明暗相间的条纹；干涉图样为等间隔的明暗相间的条纹，而衍射图样两侧为不等间隔的明暗相间的条纹且亮度迅速减弱。所以本题正确选项为B。通过完成练习题，巩固基础知识。环节四：课堂小结一、衍射现象1、单缝衍射2、小孔衍射3、泊松亮斑二、产生明显衍射的条件引导学生进行课堂小结总结本节课所学知识。帮助学生梳理基础知识，形成知识框架。活动五：练习与作业完成教材P107页练习与应用布置作业完成作业检验学生对知识的掌握情况。环节六：主板书设计4.5光的衍射一、光的衍射1.发生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺寸跟波长差不多，或者比波长小。2.单缝衍射条纹特点：①λ相同，缝宽越小，条纹越宽。②缝宽相同，λ越长，条纹越宽3.衍射现象与干涉现象的比较衍射光栅：许多等宽狭缝形成的光学仪器教学反思“教学评”一体化教学设计课时设计课题人教版班中物理选择性必修第一册第四章第六节光的偏振激光课型新授课eq\o\ac(□,√)复习课□试卷讲评课□其他课□授课班级授课时间教学内容分析课标要求：偏振”现象是光的一种重要的特性，本节课程继续通过演示视频及动态图让学生进一步认识光的波动性的特征。教材分析：本节完整的解释了光是横波，阐述了光的偏振现象，以及光的偏振在生产、生活、科技等方面的应用。偏振现象对于学生来说不好理解，所以教材先从绳波会发生偏振入手，再通过类比去介绍光的偏振。学习者分析知识储备：具备基本的物理知识，了解光的波动性，能够理解光的干涉衍射原理。能力基础：学生对干涉衍射现象的实际应用感兴趣，但在理论推导和实验验证方面可能存在困难。思维能力：学生具备基本的数学计算能力，可以理解和掌握衍射公式，但对复杂数学公式和概念可能有所抗拒。核心素养物理观念∶知道光的偏振现象和光是一种横波。科学思维∶通过比较偏振光和自然光的区别，能运用偏振光的知识看待生活中的光学现象。科学探究：通过观察光的偏振现象，理解光波的是不一样的横波，有着不同的偏振方向，这一特性。科学态度与责任∶知道我国在激光领域的先进成果，培养民族自豪感。教学准备多媒体课件红色彩带、带狭缝的挡板、弹簧及乒乓球、偏振片、手电筒等。活动设计教学内容教师活动学生活动评价任务环节一:导入新课活动一：回顾旧知1.回顾旧知、提出问题呈现干涉、衍射现象的示意图：图1图2【教师】呈现横波纵波示意图：提出问题，干涉、衍射现象说明什么？引导学生猜想：光是一种横波还是纵波，还是类似于水波。如何判断光是横波还是纵波？说明光具有波动性提出猜想回顾之前所学横波与纵波知识通过回顾干涉衍射现象，学生知道光是一种波，引导学生猜想光是一种横波还是纵波，还是类似于水波,既包含横波也包含纵波。层层引导学生，大胆猜想。接着问学生如何判断，学生不难想到之前机械波的学习中判断横波、纵波的方法，明白猜想也是需要理论依据。环节二:新课教学活动一：偏振一、偏振图5图6图7图8引导学生得出，机械波中判断横波与纵波的两个方法，将判断光波的方法类比于机械波判断方法，进而引出类比法，并介绍偏振片。（提醒学生：白色箭头表示偏振片的透振方向）演示红色彩带水平方向上左右振动形成横波，让其穿过带狭缝的挡板，改变狭缝与波的振动方向的位置关系，让学生观察。进而引出偏振现象。演示水平方向上左右振动的弹簧形成纵波，让其穿过带狭缝的挡板，改变狭缝与波的振动方向的位置关系如7、8所示，让学生观察。总结得出偏振是横波特有的现象，是区别横波与纵波的又一个方法。观察到红色彩带在水平方向上左右振动形成的横波，能穿过与振动方向平行的狭缝，不能穿过与振动方向垂直的狭缝观察到无论狭缝的取向如何，纵波是否都能穿过归纳总结，认真听讲，记好笔记通过演示图5、6、7、8实验，引出偏振现象，得出偏振是区别横波与纵波的又一个方法。通过这样的学习，让学生体会到实验是得出理论的重要途径。通过教师演示实验，一方面让学生体验实验分析过程，另一方面从中培养学生观察、分析、概括能力。通过机械波判断横波纵波的方法，进一步归纳总结，引导学生类比，使学生更易理解利用偏振是横波特有的现象，探究光的偏振现象。活动二：光的偏振二、光的偏振利用实验器具偏振片，让学生分组实验，自主进行观察完成以下活动：任务1：将手里的一片偏振片对着灯光或窗户任务2：将手里的一片偏振片对着灯光或者窗户，旋转偏振片任务3：通过一片偏振片，得到了偏振光，偏振光再通过一个偏振片（提醒学生：白色箭头表示偏振片的透振方向）自然光通过偏振片，只有振动方向与偏振片透振方向一致的光能够通过，我们得到的是沿透振方向振动的偏振光，将第一个偏振片称为起偏器，用P表示。偏振光继续向前传播，通过第二个偏振片时，当两个偏振片透振方向夹角改变时，光的明暗发生变化，我们将第二个偏振片称为检偏器，用Q来表示。在刚才实验中，大家都发现当两个偏振片透振方向相同时，光的强度最亮；当两个偏振片透振方向相互垂直时，光的强度最暗了，完全没有光通过了。归纳总结、得出结论得出结论:光具有偏振现象，因此光是一种横波。接下来回到课前，分析解释“明暗变化的大白”，通过小球“穿墙术”的实验进一步帮助