2024-2025学年高中物理 第四章 光 4 实验：用双缝干涉测量光的波长教学设计 新人教版选择性必修第一册

2024-2025学年高中物理第四章光4实验：用双缝干涉测量光的波长教学设计新人教版选择性必修第一册学校授课教师课时授课班级授课地点教具教材分析嘿，同学们！咱们今天要一起探索的是物理世界中的奇妙现象——光的干涉。咱们课本里《第四章光》这一节，我们就要动手做个小实验，用双缝干涉来测量光的波长。这可是个很实际的应用，通过这个实验，我们不仅能更好地理解光的波动性质，还能学到科学探究的方法。咱们一起动手，一起来感受科学的魅力吧！😊🌊核心素养目标重点难点及解决办法重点：1.理解双缝干涉现象及其原理；2.掌握测量光波长的实验步骤和数据处理方法。

难点：1.光的波动性理解；2.实验误差的减小和数据处理。

解决办法：1.通过实验演示和理论讲解，帮助学生直观理解光的波动性；2.在实验过程中，引导学生注意实验细节，如光源的稳定性、屏幕的调整等，以减小实验误差；3.通过小组讨论和教师指导，让学生学会分析实验数据，提高数据处理能力。教学资源准备1.教材：确保每位学生手中都有一本《高中物理》选择性必修第一册，以便随时查阅。

2.辅助材料：收集与双缝干涉相关的图片、图表和视频，帮助学生直观理解实验现象。

3.实验器材：准备双缝干涉实验装置，包括激光笔、光屏、双缝板、白纸等，确保器材完整且安全。

4.教室布置：设置实验操作台和分组讨论区，便于学生进行实验操作和交流讨论。教学过程设计导入环节（5分钟）

1.展示生活中常见的光现象图片，如肥皂泡、彩虹等，引发学生对光的好奇心。

2.提问：“同学们，你们知道这些现象背后的原理是什么吗？”

3.引导学生思考光的性质，为新课的学习做铺垫。

讲授新课（20分钟）

1.介绍光的波动性，讲解双缝干涉实验原理，用时5分钟。

2.通过多媒体展示实验步骤，让学生了解实验操作的整个过程。

3.详细讲解实验中的注意事项，如光源的选择、屏幕的调整等，用时5分钟。

4.通过实例分析，帮助学生理解光的波长、干涉条纹等概念，用时5分钟。

5.引导学生思考实验误差的来源及如何减小误差，用时5分钟。

巩固练习（15分钟）

1.分组进行实验操作，每组派一名代表进行讲解，其他组员补充，用时10分钟。

2.针对实验中的问题进行讨论，教师参与指导，用时5分钟。

课堂提问（5分钟）

1.提问：“在实验过程中，你们遇到了哪些问题？”

2.鼓励学生积极发言，分享自己的实验心得和经验。

师生互动环节（10分钟）

1.教师提问：“如何通过实验结果来计算光的波长？”

2.学生分组讨论，提出自己的解答思路。

3.教师邀请学生代表分享解答过程，其他学生补充。

4.教师点评学生的解答，总结正确的计算方法。

创新教学（5分钟）

1.鼓励学生尝试用不同的光源进行实验，观察实验现象的变化。

2.引导学生思考：如何通过改变实验条件来探究光的波长？

核心素养拓展（5分钟）

1.提问：“这次实验让我们明白了什么？”

2.学生分享自己的感悟，如光的波动性、实验探究方法等。

3.教师总结，强调科学探究精神的重要性。

1.回顾本节课所学内容，强调重点和难点。

2.鼓励学生在课后继续探究光的性质，为后续学习打下基础。

用时总计：45分钟教学资源拓展1.拓展资源：

-光的衍射现象：介绍衍射的基本概念，通过模拟实验或动画演示，让学生理解光波绕过障碍物后形成的衍射图样。

-光的偏振现象：讲解光的偏振原理，展示偏振片的实验，让学生观察并理解偏振光的形成和特性。

-光的量子理论：简要介绍光的量子理论，如光的粒子性，以及普朗克常数等概念，帮助学生了解光的波粒二象性。

-光学仪器简介：介绍显微镜、望远镜、光谱仪等光学仪器的基本原理和用途，让学生了解光学在科技中的应用。

2.拓展建议：

-学生可以通过网络或图书馆资源查找光的衍射和偏振现象的相关资料，了解这些现象在实际生活中的应用。

-建议学生观看科普视频，如“光的奇妙之旅”或“探索光的秘密”，以更直观的方式理解光的性质。

-鼓励学生参与学校或社区的科学活动，如光学实验工作坊，亲自动手进行光的干涉、衍射和偏振实验。

-提倡学生阅读与光学相关的科普书籍，如《光的奥秘》、《物理世界中的光》等，以拓宽知识面。

-建议学生利用互联网资源，如在线教育平台，进行光学知识的学习和练习，巩固课堂所学。

-组织学生进行小组项目研究，选择一个与光学相关的主题，如光纤通信、激光技术等，进行深入研究，撰写研究报告。

-鼓励学生参与科学竞赛，如物理竞赛中的光学题目，通过竞赛提升解题能力和创新思维。

-引导学生关注光学在科技领域的最新发展，如激光医疗、光学成像技术等，激发学生对科学的兴趣和探索精神。板书设计①光的波动性

-干涉现象

-条纹间距公式：Δx=λL/d

-波长测量原理

②双缝干涉实验

-实验原理

-实验步骤

-实验器材

③数据处理与分析

-实验数据记录

-数据处理方法

-误差分析与减小方法

④光的波动性质

-波的干涉条件

-波的衍射现象

-波的偏振现象课后作业1.实验题：

-设双缝干涉实验中，屏幕上相邻亮条纹间距为0.5cm，双缝间距为0.1mm，激光波长为600nm。求光源到屏幕的距离L。

-解答：根据干涉条纹间距公式Δx=λL/d，可以解出L=dΔx/λ=(0.1mm*0.5cm)/600nm=0.0833m。

2.应用题：

-在双缝干涉实验中，若将双缝间距d增大一倍，其他条件不变，求屏幕上干涉条纹间距Δx的变化。

-解答：根据干涉条纹间距公式Δx=λL/d，当d增大一倍时，Δx将变为原来的一半，即Δx变为原来的一半。

3.判断题：

-在双缝干涉实验中，增大入射光的波长λ，干涉条纹间距Δx会增大。

-解答：正确。根据干涉条纹间距公式Δx=λL/d，λ增大，Δx也会增大。

4.计算题：

-在双缝干涉实验中，已知激光波长λ为500nm，屏幕上相邻亮条纹间距为0.3cm，双缝间距为0.2mm。求光源到屏幕的距离L。

-解答：L=dΔx/λ=(0.2mm*0.3cm)/500nm=0.0012m。

5.分析题：

-分析双缝干涉实验中，如何通过改变实验条件来观察干涉条纹的变化。

-解答：可以通过以下几种方式改变实验条件来观察干涉条纹的变化：

-改变双缝间距d：增大d会使干涉条纹间距Δx减小，条纹变窄；减小d会使Δx增大，条纹变宽。

-改变光源波长λ：增大λ会使Δx增大，条纹间距变宽；减小λ会使Δx减小，条纹间距变窄。

-改变光源到屏幕的距离L：增大L会使Δx增大，条纹间距变宽；减小L会使Δx减小，条纹间距变窄。

-改变屏幕与双缝的距离：改变这个距离会影响条纹的清晰度和亮度，但不会改变条纹间距Δx。课堂小结，当堂检测课堂小结：

今天我们一起探索了光的干涉现象，通过双缝干涉实验，我们了解了光的波动性以及如何测量光的波长。以下是我们今天学习的主要内容：

1.光的干涉现象：当两束相干光波相遇时，它们会相互叠加，形成干涉条纹。这是光波动性的一个重要证据。

2.干涉条纹间距公式：Δx=λL/d，其中Δx是条纹间距，λ是光的波长，L是光源到屏幕的距离，d是双缝间距。

3.双缝干涉实验：通过实验，我们学会了如何设置实验装置，如何观察和记录干涉条纹，以及如何计算光的波长。

4.实验误差分析：我们讨论了实验中可能出现的误差，以及如何通过改进实验方法来减小误差。

5.光的波动性质：学习了光的波动性，包括干涉、衍射和偏振等现象。

当堂检测：

1.选择题：

-干涉条纹间距Δx与以下哪个因素无关？（A）光源波长λB）双缝间距dC）屏幕到双缝的距离LD）光源的强度

-答案：D

2.判断题：

-在双缝干涉实验中，增大双缝间距d，干涉条纹间距Δx会增大。（）

-答案：错误。增大d会使Δx减小。

3.计算题：

-在双缝干涉实验中，已知激光波长λ为500nm，屏幕上相邻亮条纹间距为0.3cm，双缝间距为0.2mm。求光源到屏幕的距离L。

-答案：L=dΔx/λ=(0.2mm*0.3cm)/500nm=0.0012m。

4.