4.5 光的衍射 教学设计-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

《光的衍射》教学设计 【教材选择】 人教版普通高中教科书《物理选择性必修第一册》第四章第五节——《光的衍射》。 【教材分析】 《物理选择性必修第一册》第四章《光》共分为六小节，而本节课是在学习了第三章机械波，第四章光的折射、全反射、干涉的基础上对光的波动性的进一步研究，因此学好本节课既加深了对前面所学知识的理解，同时也加深了学生对光的本质的认识。 【学情分析】 学习本节课时，学生已经初步了解了机械振动和机械波的一般规律，知道机械波具有干涉衍射等特性，并且认识到光也是一种波，具有波动性。同时还具备了一定的实验探究能力。本节课的学习光的衍射打破了“光沿直线传播”的认识，因此在学习过程中,学生应该注意打破思维惯性，实验过程中，应该主动参与、乐于探究、善于思考、勤于动手，避免被动填鸭，注重搜集和处理信息，获取新知识学会解决问题，注意逻辑线索，构建属于自己的物理知识结构。 【学习目标】 学科素养目标 1.了解光的衍射概念及发生明显衍射现象的条件； 2.通过观看演示图片及演示视频，思考光发生衍射现象的本质，用科学类比的方法研究光的衍射现象与光的干涉现象的共同点与异同点； 3.知道衍射、衍射光栅在生产生活中以及科学技术中的应用，了解科学、技术和社会的关系。 人文素养目标 能够将所学的知识应用在生活中，在生活中发现物理现象，用所学的物理知识解释生活中的物理现象，在科学研究中必须要有坚定的自信心和踏实勤奋的态度。 【教学重点】 认识光的明显衍射的条件，知道衍射条纹与缝宽的关系，并能区分单缝衍射与双缝干涉条纹。 【教学难点】 通过众多光的衍射实验事实来认识光的波动性。 【教法】 对光的衍射现象探究采用实验探究式教学法，对光的衍射现象与光的干涉现象的共同点与异同点的分析采用科学类比的方法。在教学中实行教师演示实验，学生分析讨论；学生分组实验归纳总结，让学生参与到课堂中，引导学生来探索规律并让学生试着自己得出结论。重要的是让学生学会学习，掌握获取新知识的过程和方法，养成良好的科学素养. 【教学用具】 激光干涉衍射演示仪(及相关的配件)、单丝白炽灯、红灯、蓝色灯，单缝衍射观察片、衍射光栅、多媒体素材。 【课型及课时】新授课 1课时。 教学事件 教师活动 学生活动 设计意图 新课引入 光的衍射 提问：波具有干涉和衍射的特性，那么什么是波的衍射现象？多媒体演示水波的衍射现象。 提问：既然光是一种波具有波动性，那么光在传播过程中应该也有衍射现象，大家讨论一下生活中有没有见过光的衍射现象呢？若有请举例说明。 引导学生回顾机械波的衍射现象，以声波为例，只闻其声不见其人。 提问：机械波发生明显衍射的条件是什么？ 提问：那么大家思考一下，为什么日常生活中我们不易观察到光的衍射现象呢？ 教师总结并鼓励学生思考如何设计实验解决这一问题。 教师对学生们的设计方案加以肯定和鼓励。 演示实验：在挡板上安装一个宽度可调的单缝，用激光笔照射单缝，让光速投射到缝后适当距离的墙壁上，从大到小调节单缝宽度，逐步进行演示，提醒学生观察衍射现象条纹的变化。 根据观察到的现象和学生一起总结单色光单缝衍射条纹特点：①中央条纹亮而宽； ②两侧条纹较窄、较暗；③条纹具有对称性 让学生回答并描述衍射现象的特征。 学生讨论，讨论后应该心有困惑：光应该有衍射现象，但无法举例说明，生活中只发现光沿直线传播。 学生回顾 学生回答：障碍物或孔的尺寸比波长小或者和波长差不多。 学生讨论，可能是光的波长太小不易发生衍射。 学生讨论，设计各种实验。 学生观察到当缝比较宽时，光沿着直线通过狭缝，在屏上产生一条与缝宽相当的亮条纹。但是，当缝调到很窄时，尽管亮条纹的亮度有所降低，但是宽度反而增大了，而且还出现了明暗相间的条纹。 学生共同总结。 知识回顾 类比教学 使学生对已有观点提出质疑，激发探究兴趣。 知识回顾，便于新知理解。 让学生亲自体会实验探究的过程，体现学生在课堂的主体地位，调动学生学习的积极性。 培养学生的观察、分析归纳能力。 【教学程序设计】 教学事件 教师活动 学生活动 设计意图 衍射光栅 教师分发单缝衍射观察片，每片观察片刻有二条宽度不同的单缝．让学生通过单缝分别观察设在教室前、后的红色灯、蓝色灯的衍射现象，让学生仔细观察：①同一缝红色衍射条纹与蓝色衍射条纹是否有区别？ ②同一种色光，单缝宽度不同衍射条纹是否有区别？ 让学生通过单缝观察白炽灯的衍射图样。 提问：单色光干涉和衍射的条纹区别？ 例题：用红蓝单色光分别照射单缝和双缝，给出4个条纹图片，让学生辨别条纹图片是哪种情况的？ 介绍衍射光栅，播放多媒体视频，单缝衍射的条纹比较宽，而且距离中央亮条纹较远的条纹，亮度也很低，如果增加狭缝的个数，衍射条纹的宽度将变窄。 利用衍射光栅片演示实验。 利用多媒体课件介绍透射光栅和