《光的衍射》教學(xué)設(shè)計【教材選擇】人教版普通高中教科書《物理選擇性必修第一冊》第四章第五節(jié)——《光的衍射》。【教材分析】《物理選擇性必修第一冊》第四章《光》共分為六小節(jié)，而本節(jié)課是在學(xué)習(xí)了第三章機械波，第四章光的折射、全反射、干涉的基礎(chǔ)上對光的波動性的進一步研究，因此學(xué)好本節(jié)課既加深了對前面所學(xué)知識的理解，同時也加深了學(xué)生對光的本質(zhì)的認識。【學(xué)情分析】學(xué)習(xí)本節(jié)課時，學(xué)生已經(jīng)初步了解了機械振動和機械波的一般規(guī)律，知道機械波具有干涉衍射等特性，并且認識到光也是一種波，具有波動性。同時還具備了一定的實驗探究能力。本節(jié)課的學(xué)習(xí)光的衍射打破了“光沿直線傳播”的認識，因此在學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生應(yīng)該注意打破思維慣性，實驗過程中，應(yīng)該主動參與、樂于探究、善于思考、勤于動手，避免被動填鴨，注重搜集和處理信息，獲取新知識學(xué)會解決問題，注意邏輯線索，構(gòu)建屬于自己的物理知識結(jié)構(gòu)。【學(xué)習(xí)目標】學(xué)科素養(yǎng)目標1.了解光的衍射概念及發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件；2.通過觀看演示圖片及演示視頻，思考光發(fā)生衍射現(xiàn)象的本質(zhì)，用科學(xué)類比的方法研究光的衍射現(xiàn)象與光的干涉現(xiàn)象的共同點與異同點；3.知道衍射、衍射光柵在生產(chǎn)生活中以及科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用，了解科學(xué)、技術(shù)和社會的關(guān)系。人文素養(yǎng)目標能夠?qū)⑺鶎W(xué)的知識應(yīng)用在生活中，在生活中發(fā)現(xiàn)物理現(xiàn)象，用所學(xué)的物理知識解釋生活中的物理現(xiàn)象，在科學(xué)研究中必須要有堅定的自信心和踏實勤奮的態(tài)度。【教學(xué)重點】認識光的明顯衍射的條件，知道衍射條紋與縫寬的關(guān)系，并能區(qū)分單縫衍射與雙縫干涉條紋。【教學(xué)難點】通過眾多光的衍射實驗事實來認識光的波動性。【教法】對光的衍射現(xiàn)象探究采用實驗探究式教學(xué)法，對光的衍射現(xiàn)象與光的干涉現(xiàn)象的共同點與異同點的分析采用科學(xué)類比的方法。在教學(xué)中實行教師演示實驗，學(xué)生分析討論；學(xué)生分組實驗歸納總結(jié)，讓學(xué)生參與到課堂中，引導(dǎo)學(xué)生來探索規(guī)律并讓學(xué)生試著自己得出結(jié)論。重要的是讓學(xué)生學(xué)會學(xué)習(xí)，掌握獲取新知識的過程和方法，養(yǎng)成良好的科學(xué)素養(yǎng).【教學(xué)用具】激光干涉衍射演示儀(及相關(guān)的配件)、單絲白熾燈、紅燈、藍色燈，單縫衍射觀察片、衍射光柵、多媒體素材。【課型及課時】新授課1課時。教學(xué)事件教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖新課引入光的衍射提問：波具有干涉和衍射的特性，那么什么是波的衍射現(xiàn)象？多媒體演示水波的衍射現(xiàn)象。提問：既然光是一種波具有波動性，那么光在傳播過程中應(yīng)該也有衍射現(xiàn)象，大家討論一下生活中有沒有見過光的衍射現(xiàn)象呢？若有請舉例說明。引導(dǎo)學(xué)生回顧機械波的衍射現(xiàn)象，以聲波為例，只聞其聲不見其人。提問：機械波發(fā)生明顯衍射的條件是什么？提問：那么大家思考一下，為什么日常生活中我們不易觀察到光的衍射現(xiàn)象呢？教師總結(jié)并鼓勵學(xué)生思考如何設(shè)計實驗解決這一問題。教師對學(xué)生們的設(shè)計方案加以肯定和鼓勵。演示實驗：在擋板上安裝一個寬度可調(diào)的單縫，用激光筆照射單縫，讓光速投射到縫后適當距離的墻壁上，從大到小調(diào)節(jié)單縫寬度，逐步進行演示，提醒學(xué)生觀察衍射現(xiàn)象條紋的變化。根據(jù)觀察到的現(xiàn)象和學(xué)生一起總結(jié)單色光單縫衍射條紋特點：①中央條紋亮而寬；②兩側(cè)條紋較窄、較暗；③條紋具有對稱性讓學(xué)生回答并描述衍射現(xiàn)象的特征。學(xué)生討論，討論后應(yīng)該心有困惑：光應(yīng)該有衍射現(xiàn)象，但無法舉例說明，生活中只發(fā)現(xiàn)光沿直線傳播。學(xué)生回顧學(xué)生回答：障礙物或孔的尺寸比波長小或者和波長差不多。學(xué)生討論，可能是光的波長太小不易發(fā)生衍射。學(xué)生討論，設(shè)計各種實驗。學(xué)生觀察到當縫比較寬時，光沿著直線通過狹縫，在屏上產(chǎn)生一條與縫寬相當?shù)牧翖l紋。但是，當縫調(diào)到很窄時，盡管亮條紋的亮度有所降低，但是寬度反而增大了，而且還出現(xiàn)了明暗相間的條紋。學(xué)生共同總結(jié)。知識回顧類比教學(xué)使學(xué)生對已有觀點提出質(zhì)疑，激發(fā)探究興趣。知識回顧，便于新知理解。讓學(xué)生親自體會實驗探究的過程，體現(xiàn)學(xué)生在課堂的主體地位，調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性。培養(yǎng)學(xué)生的觀察、分析歸納能力。【教學(xué)程序設(shè)計】教學(xué)事件教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖衍射光柵教師分發(fā)單縫衍射觀察片，每片觀察片刻有二條寬度不同的單縫．讓學(xué)生通過單縫分別觀察設(shè)在教室前、后的紅色燈、藍色燈的衍射現(xiàn)象，讓學(xué)生仔細觀察：①同一縫紅色衍射條紋與藍色衍射條紋是否有區(qū)別？②同一種色光，單縫寬度不同衍射條紋是否有區(qū)別？讓學(xué)生通過單縫觀察白熾燈的衍射圖樣。提問：單色光干涉和衍射的條紋區(qū)別？例題：用紅藍單色光分別照射單縫和雙縫，給出4個條紋圖片，讓學(xué)生辨別條紋圖片是哪種情況的？介紹衍射光柵，播放多媒體視頻，單縫衍射的條紋比較寬，而且距離中央亮條紋較遠的條紋，亮度也很低，如果增加狹縫的個數(shù)，衍射條紋的寬度將變窄。利用衍射光柵片演示實驗。利用多媒體課件介紹透射光柵和反射光柵及光柵在科學(xué)技術(shù)上的應(yīng)用。例如：X射線光柵元件在X射線天文望遠鏡的應(yīng)用。學(xué)生動手觀察單縫衍射，引導(dǎo)學(xué)生分析歸納最后總結(jié)規(guī)律：①波長一定時，單縫窄的中央條紋寬，各條紋間距大。②單縫不變時，光波波長的(紅光)中央亮紋寬，條紋間隔大。③白熾燈的單縫衍射條紋為中央亮兩側(cè)為彩色條紋，且外側(cè)呈紅色，靠近光源的內(nèi)側(cè)為紫色。學(xué)生總結(jié)區(qū)分雙縫干涉條紋與單縫衍射條紋的方法：根據(jù)條紋的寬度區(qū)分，雙縫干涉的條紋是等寬的，條紋間的距離也是相等的；而單縫衍射的條紋，中央亮條紋最寬，兩側(cè)的條紋變窄．學(xué)生回答。學(xué)生觀看視頻，了解光柵的原理。學(xué)生觀察實驗。學(xué)生觀看課件，了解光柵在科學(xué)技術(shù)上的應(yīng)用。讓學(xué)生親自參與到實驗中，提高學(xué)生的動手能力，歸納總結(jié)能力。讓學(xué)生更好的區(qū)分光的干涉和衍射現(xiàn)象，及鞏固了對干涉相關(guān)知識點的記憶又加深了對光的衍射現(xiàn)象的理解。讓學(xué)生對衍射光柵有一定的了解，同時激發(fā)學(xué)生探求科學(xué)的欲望。教學(xué)事件教師活動學(xué)生活動設(shè)計意圖光的衍射的應(yīng)用與防止科學(xué)漫步利用多媒體課件放映利用光學(xué)顯微鏡觀察物體時的現(xiàn)象，讓學(xué)生觀察有什么不足。教師解釋這是由于在物體邊緣發(fā)生衍射導(dǎo)致物體邊緣模糊不清，所以有時要避免衍射現(xiàn)象的發(fā)生。介紹衍射現(xiàn)象的應(yīng)用：用X射線的衍射觀察DNA的結(jié)構(gòu)。教師介紹光學(xué)相關(guān)的物理學(xué)史及泊松亮斑的趣事。提問學(xué)生從中受到什么啟發(fā)？鼓勵學(xué)生多思考多實踐。學(xué)生發(fā)現(xiàn)物體邊緣有些模糊。學(xué)生觀看多媒體課件。學(xué)生談自己受到的啟發(fā)。讓學(xué)生意識到科學(xué)在生活中的重要性。讓學(xué)生體會到在科學(xué)探究中要注意到實踐的重要性。【板書設(shè)計】4.5光的衍射光的衍射衍射光柵光的衍射的應(yīng)用與防止科學(xué)漫步【教學(xué)設(shè)計說明】1.重視實驗:通過實驗設(shè)疑、解疑、探求規(guī)律，又通過實驗鞏固所學(xué)的知識充分體現(xiàn)了物理是一門以實驗為基礎(chǔ)的學(xué)科，體現(xiàn)科學(xué)實驗是揭示物理規(guī)律的重要方法和手段。2.重視應(yīng)用媒體輔助教學(xué)，提高課堂