“光的干涉”教学设计

张毕生

如皋市丁堰中学，江苏省南通市226521

1 教学分析

1．1 教材分析

光的干涉是《光的波动性》这章的重点内容，也是历年高考的重点。教材分两节分别从定性和定量两个方面展开讨论，力求再现科学家对光的波动性认识的探究过程。第一节主要从实验角度研究产生双缝干涉的条件及原因，第二节则从理论上推导了亮条纹和暗条纹的间距规律，进一步让学生通过实验测量波长。

教材中要求通过学生小实验，观察双缝干涉现象，总结相干条件；通过与机械波的类比，分析产生亮条纹和暗条纹的原因。正确理解光的干涉，对学生认识光的本性有重要作用，同时促进学生对研究性学习方法的理解。

1.2 学情分析

学生已经学过机械波的干涉现象，但机械波的干涉(如水波的干涉)形象具体，而光波的干涉较抽象，可通过实验和媒体辅助增加学生的感性认识。为了渗透研究方法，激发学生学习热情，可开展小组实验和学生自主探究学习，使学生逐步认识和理解光的干涉。

2 教学目标

2.1 知识与技能

（1）在学生已有几何光学知识的基础上引导学生回顾人类对光的本性的认识发展过程。

（2）在复习机械波干涉的基础上使学生了解产生光的干涉的条件和杨氏实验的设计原理。（3）使学生掌握在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件，知道相干光源并了解影响条纹间距的相关因素。

2.2 过程与方法

在教学中主要设置了两个探究问题：

（1）在机械波产生干涉现象的知识基础上，学生通过自主学习掌握光的干涉条件及在双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的原因及条件。

（2）通过多种方法分组探究相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距与哪些因素有关。

2.3 情感态度价值观

培养学生合作的精神、团队的意识和集体的观念，渗透学生循着科学家足迹自主探究科学知识的方法。

3 教学重点

（1）使学生知道双缝干涉产生的条件，掌握干涉图样的特征。

（2）理解双缝干涉实验中产生亮条纹和暗条纹的条件。

（3）知道影响双缝干涉图样中相邻亮条纹(或暗条纹)间距的因素。

4 教学难点

(1)理解双缝干涉图样中亮条纹和暗条纹产生的原因。

(2)知道影响双缝干涉图样中相邻亮条纹(或暗条纹)间距的因素。

5 教学方法

类比、实验、分组探究。

6 教学工具

PPT课件、玩具激光光源、玻璃片、刀片（或双缝）。

7 教学过程

7.1 课题引入

问：在日常生活中，我们见到许多光学现象，这些自然现象是如何形成的？

PPT图片展示日食、月食、彩虹、海市蜃楼等情景图片。

设计说明：通过现象的描述与观察，创设物理情境。

7.2 新课教学

(1)介绍两大学说之争： 以牛顿为代表的微粒说和以惠更斯为代表的波动说。

学生讨论：你赞同谁的观点？并说一说赞同的理由。

设计说明：通过学生的讨论引入课题，激发学生的探究热情。

(2)光的干涉

①假设

光是一种波，则必然会观察到波的特有现象。

学生回顾：机械波的特有现象，如干涉、衍涉等。

引导：只要能看到光的干涉现象，就能说明光具有波动性。

设计说明：提出猜想和假说，渗透研究方法。

②实验探究

设问：我们怎样才能使两列光相遇时，发生干涉现象？

猜想：两束普通光源相遇，能否产生干涉现象？两束激光相遇呢？

学生动手实验并讨论回答：不能。

问：能否看到干涉现象？产生干涉现象有什么条件？

引导学生阅读教材55页中关于托马斯•杨双缝干涉实验的介绍。

师生总结：在挡板上开两条很窄的狭缝，当一束单色光投射到挡板时，两条狭缝相当于两个完全相同的光源，即相干光源。

问：现在你能通过准备的器材观察光的干涉现象吗？

学生动手实验：学生用刀片和玻璃片制作双缝，并观察光的双缝干涉实验。

设计说明：通过实验探究激发学生热情，培养动手能力。

③实验总结

问：光通过双缝后墙上出现了什么现象？你能解释这一现象吗？

引导学生参阅课本彩图中的双缝干涉图样。

师生小结：亮条纹说明振动加强，暗条纹说明振动减弱，因此光具有波动性。

小组讨论：光的干涉图样有什么特征？

PPT展示图片，学生观察并总结干涉图样的特征：中央亮条纹，两边是明暗相同、间距相等的条纹。

问(现象解释)：联系机械波的干涉，你如何解释光屏上出现的亮条纹（暗条纹）？

光屏上何处出现亮条纹，何处出现暗条纹？你能找到规律吗？

小组讨论：形成共识后，由各小组的代表阐述原因。

PPT动画演示：Δx=2n•λ2时，波峰与波峰（或波谷与波谷）相遇；

Δx=(2n+1)•λ2 时，波峰与波谷相遇。

图样分析：

光屏上出现亮条纹（或暗条纹）的条件：

亮条纹：Δx=2n•λ2（n=0、1、2、3…）。

暗条纹：Δx=(2n+1)•λ2（n=0、1、2、3…）。

设计说明：小组合作探究，分析实验现象，总结规律；动画演示，增加感性认识，突破重难点。

④实验反思

小组间交换双缝玻片再进行实验，比较实验现象是否相同，有什么区别？

过渡设问：干涉图样相邻亮条纹（或暗条纹）间距Δx与哪些因素有关？

设计说明：通过对实验结果的进一步反思，提出新的研究问题。

⑤分组探究产生的问题

猜想：影响干涉图样相邻亮条纹（或暗条纹）间距Δx的因素。

物理方法：控制变量法、归纳法。

研究方法：（引导各小组任选用一种方法）。

Ⅰ.文献资料法

学生参阅教材59页中的彩图，通过对比分析得出结论。

Ⅱ.实验方法

通过实验控制双缝间距d或双缝与屏的距离L，定性观察实验现象。

Ⅲ.数学方法

PPT演示示范：用干涉图样从几何角度可以定性说明Δx与L的关系。

其他条件不变，波长λ增大，Δx如何变化？

探究工具：两张干涉图样（如图1）、直尺、两种颜色的记号笔。お

结果交流：

双缝的间距d越小，相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距Δx越大。

屏到挡板间的距离L越大，相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距Δx越大。

光的波长λ越大，相邻两条亮条纹（或暗条纹）的间距Δx越大。

设计说明：应用了控制变量、比较等多种方法处理问题；渗透了文献资料法、实验方法、数学方法三种研究性学习方法。

7.3 巩固与应用

学生自主完成教材57页中的问题与练习3，并小结本课学习内容。

设计说明：应用本节知识，巩固重点知识。

7.4 学生课后思考

（1）光的干涉实验中各小组的实验现象效果不同，利用身边的材料，你能总结出在哪些情况下实验现象比较明显吗？

（2）白光能否产生光的干涉现象，你能设计一种实验方案吗？请猜想你将看到的现象。

设计说明：给学生进一步探究的空间，为学习下一节内容打下良好的基础。

8 教学反思

8.1 进行了学法指导

教学过程中注意了学生学习方法的点拨，通过演示实验、课件等引导学生进行观察、讨论，并进行类比和抽象概括，使学生在学到知识的同时体会了过程的学习。在分组探究的过程中采取了多种探究方法，从不同的角度研究问题，使学生在理解所学内容的同时掌握了基本的科学探究方法。

8.2 融合了多种教学方法

教学过程中采用了类比、实验演示、分组探究等方法。本节课开始时，让学生回顾机械波的干涉，为教学过程中运用类比方法，促进知识的正迁移打下基础。为了加强学生对光的干涉现象的感性认识，用学生熟悉的玩具激光光源，成功地进行了双缝干涉实验，增加了学生的感性认识，极大地调动了学生的学习热情。充分利用了学生身边资源，对教材上的实验插图进行反复研究，突破了教学难点。在学案中设计了波的干涉的对比图样，用数学方法和比较的方法让学生有了一个自主探究的空间。

8.3 渗透了科学思想教育

本节课从人类认识光的本性的历史过程出发设计教学，体现了物理学的基本思想。教学的基本过程是：观察现象→提出问题→建立假说→探究验证→得出结论→发现新问题→寻找规律→总结应用。

8.4 媒体教学提高了教学效率

本节课采用了PPT课件，作为现代媒体技术，它弥补了传统演示实验的不足，在不影响可信度的同时使实验现象更为明显，增加了学生观察实验现象的时间，加深了学生对实验现象的认识和理解，突出了教学重点。同时，现代媒体技术的应用提高了教学效率，极大地促进了学生的学习兴趣。

8.5 反思与不足

学生动手能力较弱，教学时间显得有些仓促，学生分组还需从学生智力结构角度作进一步优化组合，以充分调动小组中每个学生的学习积极性。今后的教学中应注意细节，努力体现新课改理念，最大限度地提高课堂效益。

(栏目编辑赵保钢)