新课标物理教材实验创新研究_以杨氏双缝干涉实验为例

2.通过分析照片，培养学生从图片中获取有效信息。
3.通过多媒体课件总结图样特点，培养学生归纳整理问题的能力。
过渡：师讲：还记得吗？刚才我们是怎样把光分开的吗？对，用双缝屏，这么巧妙的
构思是谁最先想到的呢？我们一起认识一下。
介绍托马斯杨和杨氏双缝干涉实验
1.课件展示：托马斯杨和它当年实验的简陋器材
二、杨氏双缝干涉实2.教师介绍：托马斯杨，英国物理学家，早在 1801 年，就是这位伟大的物理学家用
收稿日期：２０１４－０１－０８ 作者简介：康福玉（１９８３－），女（蒙古族），辽宁沈阳人，中教二级教师，从事高中物理教学研究。
ＪｉａｏＸｕｅＳｈｉＪｉａｎＹａｎＪｉｕ
☆教学实践研究☆
神，激发学生的学习兴趣，拓展学生的创造性思维。发现 法：教师把暗室中红光双缝干涉的照片作为礼物分发给每
名学生，让学生通过观察去发现图样的特点。 （二）教学过程及整合点
步骤
目标与内容
教学方法与设计意图
整合点与软件
首先教师邀请学生表演吹泡泡
设计导语如下：原本无色透明的肥皂液被吹成泡泡后在阳光的照射下呈现出彩色
条纹，这种光现象就是今天要重点研究的光的干涉现象。接着教师展示图片并总
结：这些都是光的干涉现象。 导
初步认识生活中易 入 见的光的干涉现 新 象，为深入研究光 课 的干涉做铺垫
的机会，演绎的平台，经历
征，获得探究活动2.学生分组进行实验，时间 3 分钟，教师巡视指导，相机拍下各组的探究成果。 探究的完整过程，构建新
的体验。
［设计意图］通过实验操作培养学生动手解决实际问题的能力。
知的同时提高科学素养。
环节四：获得成果，分析图样。具体环节如下：
1.教师找同学描述现象。（和猜想的一样，是红和不红的区域相互间隔开来）
一、实验探究：单色环节一：创设情景，引导猜想
利用视频演示水波和声
光双缝干涉图样 1.教师播放水波干涉视频，学生观察并描述现象。
波 的 干 涉 现 象 ，帮 助 学 生
2.教师播放声波的干涉视频，学生观察并描述现象。 类比猜想单色光的3.教师引导类比猜想：单色红光发生干涉时图样特点。
回忆相关的波动知识，为 类比和猜想单色光的干 涉图样做铺垫。调动学生
2.认识出现亮条纹和4.课件展示七种单色光的双峰干涉动画。
知识解释新问题的能
力，进一步认识光的本
暗条纹的位置特点。
质，把光纳入波的知识
4.师继续追问：如果实验在黑暗的密室中完成的，图样是什么样子？（黑暗的密室学习热情，使学生的分
中，只能看到红光，没红光的地方都是黑的。我猜是红黑相间。） 1. 认识出现亮条纹
析过程变枯燥乏味为兴
和暗条纹的位置特
趣盎然。
点。
2.通过绿光的双缝干
涉现象，明确所有单
色光的双缝干涉都 具有这样的特点。 3.通过课件分析总结
难，使学生领略由百思
授 满足干涉条件的红光 7.师问：怎么才能弄到两束频率相同振动情况也相同的两束红光呢？学生思考，教不得其解到茅塞顿开之
新 3.探讨把一束光分成师再次播放水波的干涉视频。
愉悦从而突破难点
课 两束的方法，体验8.师问：使水波发生干涉的振动装置有什么特点？
探究实验的艰辛与生答：两个小爪在一根棍上。
人解释这些亮暗相间的图样呢？
1.课件动态解析亮暗条纹的成因。
教师结合动态课件讲解语如下：双缝分得的两束红光在屏上的这一点相遇时，恰
好波峰遇波峰，该点为振动加强点，出亮纹，再看双缝分得的两束红光在屏上的另
一点相遇时，也恰好波峰遇波峰，该点也为振动加强点，出亮纹，再看这一点，恰好
波谷遇波谷，该点也为振动加强点，出亮纹。屏上还存在这样的位置：双缝分得的
析过程变枯燥乏味为兴
和暗条纹的位置特
趣盎然。
点。
２２１
1.教师找同学描述现象。（和猜想的一样，是红和不红的区域相互间隔开来）
2.教师追问：如果换成能发出绿光的激光笔，可能
Ｔ ｈ ｅ ｏ ｒ ｙ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ 看到什么现象？（绿和不绿的区域相互间隔开）
学 ★ ★ 理 ★ ★ 论 欣3.教赏师) 随即邀请这位学生课堂展示：绿光的双缝干涉现象(投影在白屏上全体学生利用实物照片调动学生
利用实物演示和图片展 示：生活中的光的干涉 现象，使学生对抽象的 物理现象有直观感性的 认识，让学生感受到物
油膜上的彩纹
镜头上的彩纹
理就在我们身边。
［设计意图］通过演示学生最熟悉的生活实例（吹泡泡）激发学生学习热情；通过展
示图片将抽象的物理现象和生活中的见过的光现象建立联系，拉近物理与生活的 距离，调动学生主动探究的热情，尽快进入新课教学。
（二）过程与方法 通过自主探究，亲历知识的发生发展，理解单色光双 缝干涉现象的探究过程；通过分组讨论设计实验方案，学 会合作交流解决问题的方法；通过课件动态演绎，掌握出 现亮条暗条纹的位置特点的分析过程。 （三）情感态度与价值观 通过实验探究，激发探究自然科学的兴趣；通过认识 托马斯杨和杨氏实验，激发学生对科学家的敬仰，建立自 主科学探究的信心。 三、教学重难点 教学重点是通过探究实验观察单色光双缝干涉现象， 描述干涉图样的特征；会用惠更斯原理解释明暗条纹的形 成原因，认识出现亮条纹和暗条纹的位置特点。教学难点 是通过探究实验观察单色光双缝干涉现象理解明暗条纹 的形成原因。 四、教学方法、过程及整合点 （一）教学方法 类比法：教师播放水波和声波的干涉视频，引导学生 类比机械波的干涉猜想单色光干涉图样，调动学生积极主 动的猜想，培养学生类比归纳能力和联系猜想能力。探究 法：实验探究单色光双缝干涉图样，可以使学生相信科学的 真实，培养和发展探究能力，掌握科学的思维方法，并能培 养良好的个性品质。演示法：教师演示两独立光源发出的 红光的叠加实验，让学生通过观察发现问题，分析原因，寻 找解决方法。讨论法：在教师的指导下，学生以小组为单 位，围绕：“怎样把一束光分开？”各抒己见，以培养合作精
2.教师追问：如果换成能发出绿光的激光笔，可能
看到什么现象？（绿和不绿的区域相互间隔开）
欣3.教赏师) 随即邀请这位学生课堂展示：绿光的双缝干涉现象(投影在白屏上全体学生利用实物照片调动学生
4.师继续追问：如果实验在黑暗的密室中完成的，图样是什么样子？（黑暗的密室学习热情，使学生的分
中，只能看到红光，没红光的地方都是黑的。我猜是红黑相间。） 1. 认识出现亮条纹
康福玉
（辽宁省沈阳市青松中学，沈阳 １１０１０１）
摘 要：杨氏双缝干涉实验是揭示光波动本质的里程碑，对构建光的本性的认知结构起到重要作用。新课标
人教版选修 ３－４ 第十三章第二节《光的干涉》一课，教材安排杨氏双缝干涉实验为教师演示实验，且必须在暗
室中观察，学生只能被动地排队逐个观察，且现象不明显；笔者设计简单可操作性强的学生分组实验，一张白
两束红光在屏上的某点相遇时，恰好波峰遇波谷，该点为振动减弱点，出暗纹。所利用课件演示：由惠更
三、图样特点
以我们看到亮暗相间的条纹。
斯原理解释明暗条纹成

1. 运 用 波 动 理 论 解2.课件展示认识出现亮条纹和暗条纹的位置，条纹名称级别。
释光的干涉现象。 3.用惠更斯原理解释红光的双缝干涉图样。
因，提高学生应用已有
考，明确两个独立到探叠究加遭没遇出困现境干，分涉析现原象因。，制定解决方案。
观察水波干涉装置特
的光源发出的光不6.师问：原因可能出在哪里了呢？
点，引导学生想办法解
满足干涉条件 生答：频率相同且振动情况也相同的光才能干涉，可能是两束红光振动情况不同。决单色光干涉遭遇的困
讲 2.知道怎样得到两束师讲：两个独立的光源发出的光是无法满足干涉条件的。
红光双缝干涉照片
利用课件多角度剖析单 色光干涉图样，使学生
归纳图样特点。 教5.教师师巡把视准指备导好。的暗室中红光干涉的照片作为礼物发给学生，学生分析图样特点。明确图样特点从而突出
6.课件展示照片，详细分析特点并概括总结。
重点。
［设计意图］
1.通过绿光的双缝干涉表演，提供学生施展的机会和舞台，激发学生的参与热情。
主动参与、协作学9生. 师活问动：：怎小样组把讨一论束：把光一分束成光两分束开呢的？方法。（时间 3 分钟）各小组展示自己的方法。新精神
习的能力。
比如用一张白纸把一束红光分开；用透明玻璃砖把一束光分成两束，在一块木板
上打两个小洞，把一束光分成两束，介于光束很细，所以两个小洞要挨得近些等等
好办法
［设计意图］
验
双缝分光的巧妙方法成功地观察到了光的干涉现象。
利用图片和视频动画片
1.认识托马斯杨和杨3.师总结：杨氏双缝干涉实验证实：光的确是一种波。
认识托马斯杨和杨氏实
涉氏 2.体双实会干验“涉”杨实所氏验蕴双装涵缝置干的［4.设播计放意视图频］动画：揭示人们对光的本质的探索历程
验，揭示实验的重要意 义，利用视频的视听效
1.设置环环相扣的问答，提高学生的逻辑思维能力，培养学生在问题中探索真理的
能力。
2.通过小组讨论，培养沟通协作的能力，同时激发学生学习的主动性。
通 过 探 究 实 验 ，认环节三：介绍器材，进行实验
通过小组合作进行实验，
识 干 涉 条 纹 的 特1.教师交代：为了使实验效果更加明显，推荐以下实验器材：激光笔 双缝屏 白纸 给学生思考的空间，发现
通过小组讨论设计实验
喜悦
师总结：一个弹片，分出两支小爪，这两只小爪的振动频率一定相同，满足发生干方案，鼓励学生不断寻
4.通过分组讨论和合涉的条件，所以我们看见了两列水波发生了干涉。如果把把一束光分成两束，分得求 解 决 问 题 的 新 方 法 ，
作探究，培养学生的两束红光一定满足干涉条件。
新思路，培养学生的创
巧妙的方法。 1.通过介绍杨氏实验，使学生深刻地认识到：正是因为有了杨氏实验，人们才确信果将学生带入光的本质
调动学生对科学知光的确是一种波。
的争论和探索历程中，
识的求知欲。 2.让学生感受科学家们追求真理的执着精神，激发学生探索真理的精神，达到益智突出重点。
和育人的双重目标。
过渡：同学们，拿起你手中的干涉图样，想象着，自己就是托马斯.杨，你该如何向别
纸，一个双缝分光屏，一支激光笔快速完成实验，现象清晰有说服力。
关键词：双缝；探究性；实验设计；改革
中图分类号：Ｇ６３２
文献标志码：Ａ
文章编号：１００２－２５８９（２０１４）０８－０２２０－０３
２２０
一、教学分析 （一）教学内容分析 本节课研究一种光现象：干涉。内容有三方面：一是观 察光的干涉现象，描述干涉图样的特征；二是了解杨氏双缝 干涉实验及其重要意义；三是用惠更斯原理解释条纹成 因，总结亮暗条纹的位置特点。光的干涉现象是揭示具有 光的波动性的有力证据，生活中很难见到，抽象不易理解； 杨氏双缝干涉实验是揭示光波动本质的里程碑，对构建光 的本性的认知结构起到重要作用。用惠更斯原理解释光的 干涉现象可以实现波动理论的成功迁移。光的干涉是高中 物理中光学部分的重点和难点，是继光的反射，折射现象 后对生活中的光现象的进一步充实，也是今后学习光的衍 射，色散的基础。 （二）教学对象分析 高二学生已经定量研究过机械波的干涉，了解机械波 发生干涉的条件，知道空间振动加强点和减弱点的位置特 点，具备完成探究的知识基础，有一定的分析推理能力，但 是对抽象的理论知识学习兴趣偏低，探究的主动性不强， 可在教师的引导下尝试自主探究。 （三）教学环境分析 二、教学目标 （一）知识与技能 会观察单色光的双缝干涉现象，描述干涉图样的特 征；知道两个独立光源发出的光不满足干涉条件；会用惠 更斯原理解释明暗条纹的形成原因，认识出现亮条纹和暗 条纹的位置特点。
干涉图样
［设计意图］通过类比水波和声波的干涉猜想单色光干涉图样，渗透类比的学习方积 极 主 动 的 猜 想 ；提 供 学
法，培养学生观察分析能力，类比归纳能力和联系猜想能力。
生合理猜想的平台。
环节二：师生合作，设计方案。
1.师问：让红光发生干涉，首先需要解决什么问题？生答：光源，能发出红光的光源。
2.师问：我们需要几个红光光源？生答：两个。
高二学生已经定量研究过机械波的干涉了解机械波发生干涉的条件知道空间振动加强点和减弱点的位置特点具备完成探究的知识基础有一定的分析推理能力但是对抽象的理论知识学习兴趣偏低探究的主动性不强可在教师的引导下尝试自主探究
Ｔｈｅｏｒｙ Ｒｅｓｅａｒｃ ｈ
学 ★★ 理 ★★ 论
新课标物理教材实验创新研究
—— —以杨氏双缝干涉实验为例
3.师问:为什么需要两个光源？生答：两个光源发出的光叠加才有机会发生干涉。
4.师问：我有两支激光笔，它们各自能发出一束红光接下来，你们想怎么做？生答：
让两束光叠加，叠加就能干涉。
1.以问题带动学生思5.师演示：两支激光笔发出的红光叠加，让两束光叠加在白屏上。生观察：学生只看用 回 放 水 波 干 涉 视 频 ，