4.5 用双缝干涉实验测定光的波长 教学设计 -2025-2026学年高二下学期物理粤教版选择性必修第一册

《用双缝干涉实验测定光的波长》教学设计 【课题】用双缝干涉实验测定光的波长 【教学时间】40分钟 【教学对象】高二（下） 【教材】高中物理选择性必修一第四章第五节 【教学内容分析】 1．本节在教材中的地位和作用 本节课是学生在学习了光的干涉现象，知道了相邻明纹（或暗纹）之间的距离Δx与波长λ、双缝间距d、双缝到屏的距离L之间的关系之后，应用光的双缝干涉实验测定光的波长．本节内容的学习，对于帮助学生进一步掌握相邻明纹（或暗纹）之间距离的影响因素，了解光的波长的测定方法，提高实验操作与分析能力有着重要的作用． 2．课程标准对本节的要求 内容要求: 知道光是横波，会用双缝干涉实验测定光的波长． 教学提示：引导学生根据已知的相邻明纹（或暗纹）之间的距离Δx与波长λ、双缝间距d、双缝到屏的距离L之间的关系，结合实验需要选取合理的器材进行实验。注意引导学生对一些关键问题进行思考和对实验过程细节的把握，促使学生养成规范的实验操作技能，形成严谨、科学的实验态度． 学业要求：能在教师指导下规范实验，能科学测量所需物理量，并结合关系式计算波长． 3．教材内容安排 本节结合已知相邻明纹（或暗纹）之间的距离Δx与波长λ、双缝间距d、双缝到屏的距离L之间的关系，通过双缝干涉实验测量出相邻明纹（或暗纹）之间的距离Δx、双缝间距d和双缝到屏的距离L，进而求出光的波长．重在引导学生合理获得相干光、规范操作、精准测量． 4．教材的特点 （1）以学生已有的知识储备作为切入点． （2）了解实验器材各部分的功用． （3）重视实验操作和数据测量． 5．对教材的处理 借助教材中问题和设置的实验情景，引导学生去思考、猜想，帮助学生形成遇到问题敢于假设、猜想的探究习惯，培养学生实验验证和科学推理的能力．在具体的授课过程中应重视对实验器材的介绍和实验数据的科学测量． 【学生情况分析】 1．学生的知识基础 学生已经知道了相邻明纹（或暗纹）之间的距离Δx与波长λ、双缝间距d、双缝到屏的距离L之间的关系，也理解了光发生干涉的条件． 2．学生的心理特点 结合已知的关系式，学生知道需要测量哪些物理量才可以求出波长；也清楚光要发生干涉需要两束相干光波.但实验器材的功能，如何组装器材才能实现实验要求，却仍需要教师在教学中进行合理的引导． 3．学生的认知特点与困难 学生由于只知道理论上各种物理量之间的关系，在对各种实验器材的用途，如何操作实验才能更严谨规范等方面存在一定的困难． 【教学目标】 （1）了解实验原理和实验器材，进一步理解影响干涉条纹间距的因素． （2）观察干涉图样，加深对干涉图样的认识和理解． （3）通过实验，学会用光的干涉测定单色光的波长． 【教学重难点】 （1）观察干涉图样，加深对干涉图样的认识和理解． （2）通过实验，学会用光的干涉实验测定单色光的波长． 【教学理念与策略】 1.教学理念及思想 坚持以“学生为主体，教师为主导”的教学方法．在具体的实验教学过程中，注重情境创设、基于情境设计贴合学生思维特点的问题，并以问题推动课堂发展，最后达成教学目标． 2．教学组织形式 问题导入式的班级授课和分组讨论教学法相结合． 3．教学方法 运用问题驱动规划学习内容．结合实验演示、讲授法了解实验原理和实验器材，运用独立思考和分组讨论法去分析把握实验的具体问题和结论． 4．学法指导 了解实验器材的用途，结合相邻明纹（或暗纹）之间的距离Δx与波长λ、双缝间距d、双缝到屏的距离L之间的关系，围绕教师的引导规范实验操作，进而掌握测定光波长的方法． 5．教学媒体设计 多媒体教学平台、教学一体机、平板教学等. 【教学流程图】 提出物理问题，引导学生“承上启下”，激发学生学习的兴趣和探索的欲望． 波长是光的重要参数之一.能否运用所学知识设计实验测定波长？ 设置问题，引入新课 回顾知识，设计实验 根据明确测量波长所需的物理量，设计实验有针对性. 学生感受从已有知识出发，去设计实验的过程． 介绍原理，实验操作 如何得到相干光？如何测量所需物理量？如何规范操作、改进实验能得到相对准确结果？ 了解实验原理和实验器材的功用，进而理解如何满足实验条件，掌握测定光的波长的方法. 运用规律分析解决问题 能准确操作器材，能根据干涉图样分析解决问题. 知识拓展：光栅位移测量技术. 通过使用精密实验器材、干涉图样的分析，加深对关系的把握，认识到高精度测量的重要性． 【教学过程设计】 教学环节和内容 教师活动 学生活动 设计意图 【设置问题，引入新课】 光的波长是光的重要参数之一，测量光的波长的方法有很多. 提出问题：能否结合过往学过的知识，设计一个合理的实验测定波长？ 激发学生的兴趣，促使其进一步思考，引发学生间的讨论交流． 引导学生回顾过往知识，提出问题，激发学生学习的兴趣和探索的欲望． 【回顾知识，设计实验】 实验探究：用双缝干涉实验测定光的波长. 实验原理：相邻明纹（或暗纹）之间的距离Δx与波长λ、双缝间距d、双缝到屏的距离L之间的关系.测出Δx、d和L就可以计算出波长. 提出问题： （1）如何得到相干光？ （2）如何测量所需物理量？ （3）如何操作能提高准确率？ 通过观察，分组讨论并回答提出的问题． （1）白光通过滤光片得到单一颜色的光，经过单缝得到一束光，穿过双缝后得到相干光. （2）用刻度尺可以测量d和L，Δx太小，需要更精密的器材才能准确测量. （3）多测几次取平均值可以提升准确率. 让学生体验结合所学知识去设计实验的探究过程，并引导学生能围绕教师提出的问题完善、改进实验． 【介绍原理，实验操作】 1.测量头的使用方法. 2.测量头的读数方法. 介绍实验器材及使用，尤其是测量头的使用和读数. 设计数据表格，操作并记录. 双缝间的距离d=____mm 次数 L/m △x/m λ/nm 1 2 提出问题：相邻条纹间距比较小，相对误差较大，实验可以进行怎样改进以提高精确度？ 观察并理解各种实验器材的使用细节. 紧跟教师实验操作过程，通过记录数据、分析计算得到光的波长数值. 学生讨论并回答：可以测量n条条纹间的距离，取平均值为相邻条纹间的间距. 让学生了解实验器材的使用，掌握测定光的波长的方法.引导学生设计方案去减小实验的偶然误差. 【运用规律，解决问题】 例：如图所示是某同学用“双缝干涉法”做测定某单色光的波长的实验示意图。他测得单缝到双缝的距离为80mm，双缝间距为200μm，双缝到墙壁的距离为60cm，墙壁上的干涉图样及尺寸如下图.则该单色光的波长是多少？ 【讨论与实践】 （1）思考与讨论. （2）光栅位移测量技术. 引导讲授：理解相邻明纹（或暗纹）之间的距离Δx与波长λ、双缝间距d、双缝到屏的距离L之间的关系 对应好题干的各物理量。注意单位的统一. 实践与拓展： （1）能否用双缝干涉仪同时观察到不同单色光的干涉条纹？如果能，试比较不同波长的色光对应的干涉条纹的宽窄变化. （2）利用两支铅笔，通过打有小孔的铝箔或者胶片、刀片、羽毛、纱巾等观察发光的光源，可以看到什么现象？如何解释？ （3）科普高精度测量的应用. 紧跟教师分析思路，独立完成，并分享成果. 学以致用，加深对关系式的理解，掌握分析实验数据以得到光的波长的方法. 认识到生产和生活中的很多科技都用到了高精度测量． 【板书设计】 §4.5 用双缝干涉实验测定光的波长 一、实验测定波长 1．实验原理 2．实验器材 测量头的使用与读数. 3．实验记录 4．实验改进 二、规律应用 高精度测量 学科网（北京）股份有限公司 $