1、第4节 实验：用双缝干涉测量光的波长回浦中学 陈燕琴一、教学设计思路本节课是继光的干涉理论学习后，通过对实验原理、实验方法的学习及实验过程的体验，实现对光的干涉规律的进一步理解和掌握。课堂教学根据教学重难点及学生的认知规律和学习兴趣点，设计了从定性到定量、从简单到复杂、从理论到实验的教学主路线。一、定性到定量，相邻干涉条纹间距的表达式 是本实验的实验原理，但不要求学生掌握其数学推导过程，因此通过学生利用激光双缝干涉实验，定性研究相邻干涉条纹间距影响因素，利用生动、有趣的过程体验，加深学生印象，并促进学生进一步对公式的理解与掌握。二、从简单到复杂，激光干涉实验不仅容易操作而且容易观察到实验现象，
2、通过对激光干涉实验仪器的认识，由简单到复杂，进一步在将白炽灯与激光对比的过程中掌握各器具的功能与使用方法，为调出明亮而清晰的干涉条纹奠定基础。三、从理论到实验，掌握实验原理与实验方法是学生较好完成实验的基础，在教师的引导下，学生层层深入了解实验原理、实验器材及实验方法、实验注意事项，在此基础上有效展开实验操作，实现高效课堂。物理实验教学的有效实施，能培养学生的实验操作能力、观察能力及发现问题、分析问题和解决问题的物理能力，实现物理学科素养的有效培养。循序渐进的教学过程设计，能立足学生最近发展区，为学生铺设学习支架，在潜移默化中化解学生的学习障碍，实现知识的有效构建。二、学习任务分析1.通过小组
3、实验探究，定性研究干涉条纹间距影响因素，激发好奇心与求知欲，培养创造性思维和实践能力，为后续实验原理的掌握、实验仪器的使用、实验过程的成功开展奠定基础。2.在定性实验研究的基础上，通过对比激光与白炽灯的不同，并进一步设计如何利用白炽灯完成干涉实验，了解每个实验元件的作用及使用方法，学会科学设计实验仪器和实验方案的思维方法，并从中培养实践能力、自学能力及科学的研究态度，进而体验探究科学的艰辛和喜悦。3.体验数字化传感器在物理实验中的高效性，感受数字化信息系统在科学实验中的重要研究作用。三、学生分析1.学习本节课前学生虽然已经学习了光的干涉，对干涉图像及决定条纹间距的条件有了一定的了解，但尚未形成
4、条纹间距的表达式，通过对干涉现象的观察及相邻干涉条纹间距影响因素的研究，可进一步掌握实验原理与实验方法。2.通过对激光干涉实验与白炽灯干涉实验的对比与分析，掌握各实验器材的功能及其使用方法，由浅入深、由简单到复杂，有助于学生的理解与掌握，并在对比中加深学生印象，激发学生学习兴趣，为后续快速掌握如何调出明亮和清晰的干涉条纹奠定基础。3.学生利用所学的干涉规律进行实验操作与观察，并测量光波波长，在实践过程中，有效促进知识的建构，体验学习物理的快乐和价值，进一步培养物理学习与综合实践能力。四、教学目标1. 物理观念：(1)了解实验装置，知道实验原理及需要测量的物理量，(2)知道测量头的使用方法，会测
5、量明条纹的间距，(3)知道滤光片和遮光筒的作用，理解实验中为了满足干涉条件采用的方法，(4)知道获得理想干涉条纹的实验操作要求，2.科学思维：(1)会用控制变量的方法，分别研究光的颜色、双缝距离和双缝与屏之间距离等与条纹间距的关系，(2)会用累积法，减少实验中的偶然误差，3.实验探究：(1)经历实验过程，体会条纹间距测量时的实验方法。(2)会根据实验原理独立设计实验数据记录表并记录数据，进一步提升学生的科学探究意识、方案设计能力和分析数据能力。(3)会根据给出的波长表达式计算不同颜色光的波长。4科学态度与责任：(1)经历科学探究与知识建构过程，培养学生的科学研究态度和团体合作意识，体验探索科学
6、的艰辛与喜悦。(2)通过探究学习活动，懂得严谨科学态度的重要性，增强理论联系实际的自觉性。五、教学用具1.学生器材：激光笔（红光、绿光）、光屏双缝板、学生实验配套仪器2.演示仪器：强激光笔、双缝板、光屏3.多媒体设备、光传感器六、教学过程教师活动学生活动设计意图环节一.定性研究干涉条纹间距影响因素:1.演示实验：将激光透过双缝后的干涉图投在光屏上，并逐渐改变光屏到双缝的距离，引导学生观察干涉图像，并思考干涉条纹间距的影响因素。2.提问：干涉条纹的间距可能与哪些因素有关？一.观察与思考：观察干涉图像并猜测条纹间距影响因素。二.分组探究实验：1.根据猜测，分组实验，用控制变量法探究条纹间距的影响因
7、素。2.汇报实验方案及实验结论。一.通过对干涉图像的观察及其条纹间距影响因素的定性探究，激发学生进一步研究条纹间距表达式的好奇心与求知欲。二.利用激光实验观察干涉现象，有助于学生了解实验装置、实验原理，把握实验关键、化解实验障碍。环节二.实验测量光波波长:1.在激光双缝干涉实验的基础上，引导学生如何将白炽灯光转化成符合实验要求的相干光源。2.引导学生了解实验装置及相应实验功能。3.引导学生利用实验原理，设计实验方案。4.引导学生观察两套已经放置好的实验器具中的实验现象，激发学生思考怎样才能调出明亮而又清晰的干涉条纹。5.引导学生了解实验注意事项并指导学生有效开展测量实验。6.提问：如何有效减少
8、实验误差？7.展示红光与绿光的波长范围一.认识实验装置:在激光双缝干涉实验的基础上，基于激光光源与白炽灯光源的区别，了解各实验装置的功能，思考并设计实验装置。二.了解实验注意事项：观察两套实验器材，有的能看到明亮的干涉条纹，而有的却漆黑一片，思考实验注意事项。二.设计并完成实验:1.根据实验原理，确定待测物理量，掌握累积法，并设计实验方案。2.组装并调节实验仪器，观察实验现象，测量并记录实验数据。三.汇报实验:1.汇报实验结果，讨论实验过程中相关数据中是否存在问题，讨论减少实验误差的有效方法，优化实验方案。2.对比波长实验测量数据与参考值，感受实验测量的物理价值与实验成就感。一.通过对比激光光
9、源与白炽灯光源的差异，有效引导学生了解各实验器具功能及使用方法、实验注意事项，并培养学生分析问题、解决问题的能力。二.通过对实验方案的设计、实验过程的体验、实验现象的观察、实验问题的处理，进一步促进学生对实验原理的理解，有效提升学生的综合物理能力，培养科学研究态度和团队合作意识。三.通过实验汇报的方式，帮助学生了解自己存在的问题，如读数问题、操作问题，并掌握有效减少实验误差的方法。四.通过对比学生的实验波长测量结果与波长的参考值范围，让学生感受实验的物理价值及实验成就感。环节三. 用传感器做双缝干涉的实验1.了解传感器测量波长。2.鼓励学生在完成课外激光波长测量任务后，用数字化传感器测量激光波
10、长验证实验的准确性，并从中体验数字化传感器在物理实验中的高效性，感受数字化信息系统在科学实验中的重要研究作用。一.观察：了解传感器测量光波波长二.体会：体会数字化传感器在物理实验中的高效性，感受数字化信息系统在科学实验中的重要研究作用。感受数字化信息系统在科学实验中的高效性和重要研究作用。环节四.小结教师提问：1.通过这堂课的学习，你学到了什么？2.在本实验中你用到了哪些物理方法？3.在本实验中，你认为实验成功的关键是什么？4.引起本次实验误差的因素有哪些？如何减少实验误差？思考并回答教师问题引导学生总结所学知识及实验方法，体会严谨科学研究态度和团体合作意识在科学研究中的重要性，体验探索科学的艰辛与喜悦。环节五.布置作业课外测量激光波长，练习使用光传感器测量激光波长七.教学流程设计实验数据：累积法测量相邻干涉条纹的间距实验注意事项：思考并讨论如何才能得到明亮而又清晰的干涉图像实验原理实验器材：对比白炽灯与激光的区别，掌握器材的功能与使用方法演示实验：激光双缝干涉实验小组探究实验：研究相邻干涉条纹间距的影响因素并思考测量激光波长的方法实验结果汇报：分析测量数据中存在的问题，思考并讨论减少实验误差的方法光传感器小结八.板书设计4. 实验：用双缝干涉测量光的波长L 累积法： 一.相邻干涉条纹间距的影响因素控制变量法 二.实验原理：
