4.4 实验：用双缝干涉测光的波长（教学设计）-【上好课】高二物理同步高效课堂（人教版2019选择性必修第一册）

4.4 实验：用双缝干涉测光的波长 教学设计 备课人 学科 物理 课题 4.4 实验：用双缝干涉测光的波长 教学内容分析 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。 学情分析 在学习过程中，学生需要理解双缝干涉的基本原理，即光通过两个相距较近的小缝时，会在屏幕上产生明暗交替的干涉条纹。这是由于光具有波动性，不同路径的光波相互叠加形成振幅增强（亮条纹）和振幅减弱（暗条纹）的现象。 通过测量干涉条纹的间距，并利用已知的入射光波长进行计算，学生可以学习如何使用双缝干涉法来测量光的波长。这将有助于他们深化对波动光学基本概念的理解，提高实验技能和数据处理能力。 建议学生在实验前进行充分的理论学习和准备，包括了解双缝干涉的基本原理、实验操作要点和数据分析方法。此外，实际操作中要细心调整实验装置，确保测量结果的准确性和可靠性。最后，对于实验结果的处理和分析，应充分理解误差来源和数据处理的方法，以得出正确的结论。 这个实验有助于培养学生的观察能力、实验操作技能和科学探究精神。通过实际操作和数据记录，学生可以更深入地理解光的波动性质和双缝干涉原理的应用。同时，实验过程中的团队合作和交流也有助于提升学生的沟通和协作能力。 教学目标 1.会根据干涉条纹的间距和光的波长之间的关系，确定测量光的波长的实验思路。 2.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。 3.知道两种测量头的操作和读数规则，并获得数据。 4.对测量数据进行整理，得到波长的测量值。 教学重难点 1.教学重点：光的干涉的概念及表达式、光的干涉的条件、光的干涉的应用； 2.教学难点：光的干涉的条件、光的干涉的应用。 教学过程 教学环节 教师活动 学生活动 设计意图 新课导入 同学们，你见过最精密的尺子是什么？可能是千分尺，千分尺的精确度可以达到10-5m,你知道，可光的波长比这个还有小的很多，光的波长是怎样被测量出来的，你能根据之前学习过的知识设计实验方案吗？ 学生回答问题并设计自己的实验思路。 培养学生学会用所学知识设计实验验证问题。 新课教学 一、实验思路 （一）实验思路 展示公式，让学生提出：由双缝干涉亮（暗）纹间距的公式 总结学生回答：由公式 可知，在双缝干涉实验中，d是双缝间距，是已知的；l是双缝到屏的距离，可以测出，那么，只要测出相邻两明条纹(或相邻两暗条纹)中心间距Δx，即可由公式 计算出入射光波长的大小。 学生根据公式提出实验思路 学会用所学知识解决实际问题 二、物理量的测量 （1） 实验器材 双缝干涉仪(由光具座、光源、滤光片、单缝、双缝、遮光筒、毛玻璃屏、测量头组成)、学生电源、导线、刻度尺． （2） 物理量的测量 为了达到目标，该实验需要测量那些物理量，怎么测量物理量？ 在学生总结基础上：根据 可知，本实验需要测量的物理量是双缝到屏的距离 l 和相邻两条亮条纹间的距离 （双缝间的距离 d 已知）。具体操作如下。 l 的测量：双缝到屏的距离 l 可以用刻度尺测出。 的测量：相邻两条亮条纹间的距离 需用测量头测出。测量头通常有两种（如图所示），但都由分划板、目镜、手轮等构成。 如何测量？ 转动手轮，分划板会左右移动。测量时，应使分划板的中心刻线与条纹的中心对齐（如图所示），记下此时手轮上的读数。然后转动测量头，使分划板中心刻线与另一条纹的中心对齐，再次记下手轮上的读数。两次读数之差表示这两个条纹间的距离。 提问：由于条纹间距宽度较小，如何优化设计？ 为了减小测量误差，可测多个亮条纹间的距离，再求出相邻两个条纹间的距离。例如，可测出 n 个亮条纹间的距离 a，再求出相邻两个亮条纹间的距离 。 学生回答问题，回答该实验需要测量的物理量。 学生在老师引导下提出测量的方法 学生提出自己的答案。 明确实验思路 学会优化实验方案。 三、数据分析 （1） 数据分析 提问：如何分析得出结论？ 设计表格记录实验数据。d 是已知的，l 和 n 条亮条纹间的距离 a 是直接测量值。 哪些因素会导致实验有误差？ 1．测双缝到屏的距离l带来的误差，可通过选用mm刻度尺，进行多次测量求平均值的办法减小误差． 2.通过测量多条亮条纹间的距离来减小测量误差． 3．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．