《6光的偏振》教學(xué)設(shè)計(jì)(北京市省級(jí)優(yōu)課)x-物理教案

光的偏振 大興一中王明輝 一、教學(xué)分析1、教材分析《光的偏振》是《普通高中物理課程標(biāo)準(zhǔn)》選修模塊3-4中第三主題“光”中的內(nèi)容，其基本內(nèi)容要求是“觀察光的偏振現(xiàn)象”。本節(jié)課的教學(xué)內(nèi)容綜合了人教版、教科版3-4教材關(guān)于光的偏振的內(nèi)容。兩本教材均首先根據(jù)機(jī)械波的橫波縱波實(shí)驗(yàn)對(duì)比，介紹偏振現(xiàn)象；再類(lèi)比介紹“偏振片”及光的偏振，闡明“自然光”和“偏振光”的概念，從而通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明光是一種橫波，進(jìn)而介紹偏振現(xiàn)象在生活中的應(yīng)用。教科版將“光的衍射和偏振”設(shè)計(jì)為一課時(shí)，考慮兩個(gè)現(xiàn)象聯(lián)系不大，而且對(duì)偏振現(xiàn)象的理解以及光偏振的應(yīng)用推廣，本節(jié)課采用人教版的設(shè)計(jì)將“光的偏振”單設(shè)為一課時(shí)內(nèi)容。同時(shí)考慮到學(xué)生的接受情況未將人教版中光偏振在液晶中的使用作為課堂教學(xué)內(nèi)容，而是將兩本教材的拓展材料立體電影的原理變?yōu)檎n堂內(nèi)容，將液晶中的偏振作為課堂延伸，讓學(xué)生課下自己調(diào)查、探究解決。光的偏振的知識(shí)點(diǎn)是在機(jī)械波的形成和傳播、波的衍射和干涉、光的干涉和衍射的基礎(chǔ)上安排的。本節(jié)課通過(guò)介紹光波作為橫波具有偏振現(xiàn)象，及光的偏振在生產(chǎn)、生活、科技等方面的應(yīng)用，有利于加深學(xué)生對(duì)光的波動(dòng)性，特別是對(duì)光是橫波的理解。學(xué)情分析高中二年級(jí)學(xué)生，已經(jīng)掌握了機(jī)械波的形成和傳播、波的衍射和干涉、光的干涉和衍射的基礎(chǔ)知識(shí)，知道光是一種波。學(xué)生已經(jīng)具有一定的觀察、類(lèi)比和分析推理能力，具有初步的抽象思維和科學(xué)探究能力。學(xué)生在生活中可能已經(jīng)見(jiàn)到過(guò)光的偏振現(xiàn)象，但對(duì)于光的偏振知識(shí)仍是比較陌生的。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容既有物理基礎(chǔ)知識(shí)，又聯(lián)系實(shí)際生活，學(xué)生通過(guò)觀察體驗(yàn)、動(dòng)手實(shí)踐及實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程可以體會(huì)光的偏振現(xiàn)象及其在生活、生產(chǎn)、科技中的應(yīng)用，體會(huì)物理學(xué)的科學(xué)美，這有助于學(xué)生提高科學(xué)素養(yǎng)同時(shí)，提升人文素養(yǎng)。二、教學(xué)目標(biāo)：1、知識(shí)與技能（1）知道振動(dòng)中的偏振現(xiàn)象，知道只有橫波才有偏振現(xiàn)象，知道光是橫波；（2）知道偏振光和自然光的區(qū)別，初步了解光的偏振現(xiàn)象在生活、生產(chǎn)、技術(shù)中的應(yīng)用。2、過(guò)程與方法（1）通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)，學(xué)習(xí)科學(xué)研究的思維方法，體會(huì)科學(xué)發(fā)展的嚴(yán)密性。（2）通過(guò)光的偏振現(xiàn)象的探究，并應(yīng)用科學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題，提高學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、觀察總結(jié)的能力。3、情感、態(tài)度、價(jià)值觀（1）通過(guò)分組活動(dòng)培養(yǎng)其主動(dòng)與他人合作、主動(dòng)將自己的見(jiàn)解與他人交流的團(tuán)隊(duì)精神；（2）通過(guò)學(xué)習(xí)光的偏振現(xiàn)象在生活、生產(chǎn)、技術(shù)中的應(yīng)用培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)知識(shí)服務(wù)社會(huì)的意識(shí)。三、教學(xué)重難點(diǎn)1、重點(diǎn)：通過(guò)偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是橫波2、難點(diǎn)：偏振現(xiàn)象，探究光的偏振四、設(shè)計(jì)思想本節(jié)課充分利用實(shí)驗(yàn)探究、小組交流合作等方法開(kāi)展課堂教學(xué)。以立體電影引入課堂吸引學(xué)生的注意力，并且提出問(wèn)題，讓學(xué)生帶著疑問(wèn)投入學(xué)習(xí)，并在之后解決這個(gè)問(wèn)題。讓學(xué)生體會(huì)到理論應(yīng)用于實(shí)際的快樂(lè)，并且進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生透過(guò)現(xiàn)象挖掘理論本質(zhì)、善于思考的習(xí)慣。高二學(xué)生已經(jīng)具有一定的抽象思維能力，但光的偏振現(xiàn)象對(duì)他們來(lái)說(shuō)是完全陌生而又抽象的，而機(jī)械波的偏振現(xiàn)象相對(duì)形象些。故要本著由淺入深，新舊聯(lián)系的原則去講課，先做好機(jī)械波模擬實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生認(rèn)識(shí)機(jī)械波的偏振，進(jìn)而認(rèn)識(shí)偏振是橫波特有的現(xiàn)象作為知識(shí)鋪墊后然后再做光的偏振實(shí)驗(yàn)，有助于幫助學(xué)生理解偏振的概念，有效突破難點(diǎn)。在分析光的偏振實(shí)驗(yàn)時(shí)，要引導(dǎo)學(xué)生理解實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)思路且與機(jī)械波實(shí)驗(yàn)相類(lèi)比。由于光的偏振現(xiàn)象的抽象性及學(xué)生的抽象思維能力有限，所以在教學(xué)中主要采用教師設(shè)疑，學(xué)生探討的教學(xué)模式，讓學(xué)生觀察、思考、討論，充分發(fā)表意見(jiàn)，這樣既有利于突出重點(diǎn)，化解難點(diǎn)，又充分發(fā)揮了學(xué)生的主體性。在光偏振應(yīng)用中，利用學(xué)生熟悉的器材、環(huán)境制作微視頻，引起學(xué)生關(guān)注、激發(fā)學(xué)生的興趣。并通過(guò)偏光鏡和立體電影的介紹使學(xué)生了解光偏振的廣泛應(yīng)用。在課堂最后通過(guò)課堂延伸，將汽車(chē)遠(yuǎn)光燈的眩光消除、液晶屏原理設(shè)計(jì)為研究性課題，將課堂知識(shí)延伸到課外，使學(xué)生走出教室，可以繼續(xù)進(jìn)行自主性研究學(xué)習(xí)。五、教學(xué)方法情景設(shè)置、實(shí)驗(yàn)探究法、任務(wù)驅(qū)動(dòng)法六、教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖引入展示圖片：?jiǎn)栴}1：你見(jiàn)過(guò)這個(gè)場(chǎng)景嗎？在哪里？他們?cè)谧鍪裁矗繂?wèn)題2：大家有沒(méi)有試過(guò)看3d電影時(shí)把眼鏡摘下來(lái)直接觀看？你看到什么景象？這時(shí)我們看到的影響是重疊模糊的。為什么3d電影看起來(lái)那么逼真、立體呢？為什么必須要帶著眼鏡去看呢？學(xué)習(xí)了這一節(jié)課你就會(huì)找到答案。要解決這個(gè)問(wèn)題我們需要先了解機(jī)械波的某種現(xiàn)象。觀察圖片，回答問(wèn)題通過(guò)生活中常見(jiàn)現(xiàn)象引起學(xué)生的興趣，提出問(wèn)題，使學(xué)生帶著疑問(wèn)投入學(xué)習(xí)復(fù)習(xí)回顧根據(jù)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向關(guān)系可以將機(jī)械波分為橫波和縱波。你能說(shuō)出什么是橫波、什么是縱波嗎？提問(wèn)：如果在繩和彈簧的前方分別放置一個(gè)相應(yīng)尺寸的狹縫，振動(dòng)能否通過(guò)狹縫繼續(xù)傳播？實(shí)驗(yàn)探究：現(xiàn)象：當(dāng)縫和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向平行時(shí)，不影響振動(dòng)傳播。當(dāng)縫和質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直時(shí)。振動(dòng)被縫擋住。這種現(xiàn)象稱(chēng)之為偏振現(xiàn)象。在偏振現(xiàn)象中，狹縫對(duì)機(jī)械波起到了過(guò)濾和篩選的作用，它只允許質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與縫平行的波通過(guò)。這個(gè)方向稱(chēng)為透振方向。如果讓縱波通過(guò)狹縫會(huì)不會(huì)存在偏振想象呢？實(shí)驗(yàn)結(jié)論：只有橫波才能發(fā)生偏振現(xiàn)象這樣如果我們知道一列波能發(fā)生偏振現(xiàn)象，它必然是橫波，如果不發(fā)生偏振呢？它就是縱波。回憶、回答問(wèn)題思考討論觀察實(shí)驗(yàn)，思考成因分析猜想、驗(yàn)證通過(guò)復(fù)習(xí)進(jìn)一步回憶橫波和縱波的區(qū)別演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀感受、理解偏振現(xiàn)象。通過(guò)橫縱波實(shí)驗(yàn)對(duì)比，理解偏振現(xiàn)象是橫波特有的現(xiàn)象。探究光是橫波還是縱波光的干涉、衍射現(xiàn)象多說(shuō)明它是一種波，那么光波是橫波還是縱波呢？你能否提供一種實(shí)驗(yàn)方法來(lái)探究一下？我們可以利用與光波相匹配的狹縫來(lái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。這樣的裝置叫偏振片。偏振片是一種由特定的材料制成，它上面有一個(gè)特殊的方向（叫做透振方向），只有振動(dòng)方向與透振方向平行的光波才能通過(guò)偏振片。偏振片對(duì)光波的作用就像狹縫對(duì)于機(jī)械波的作用一樣。實(shí)驗(yàn)探究：利用所給器材（兩個(gè)偏振片）設(shè)計(jì)并操作實(shí)驗(yàn)，探究光是橫波還是縱波。學(xué)生闡述實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方案及實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象用一個(gè)偏振片觀察液晶屏，旋轉(zhuǎn)偏振片看到亮度發(fā)生變化用一個(gè)偏振片觀察日光燈，旋轉(zhuǎn)偏振片看到亮度幾乎不變用兩個(gè)偏振片觀察日光燈，旋轉(zhuǎn)一個(gè)偏振片看到亮度發(fā)生變化總結(jié)：通過(guò)旋轉(zhuǎn)的偏振片，看到亮暗程度發(fā)生變化，說(shuō)明光能發(fā)生偏振。所以光是橫波.但是為什么觀察日光燈時(shí)卻沒(méi)有看到偏振現(xiàn)象呢？自然光：由太陽(yáng)、電燈等普通光源直接發(fā)出的光，包含了在垂直于傳播方向上沿一切方向振動(dòng)的光，而且沿各方向振動(dòng)的光強(qiáng)度都相同。這種光稱(chēng)為自然光。自然光通過(guò)偏振片之后的光只沿某一特定方向振動(dòng)，這樣的光稱(chēng)為偏振光。如果再加一偏振片，接收屏上的亮暗程度就會(huì)發(fā)生變化。演示實(shí)驗(yàn)：自然光通過(guò)兩個(gè)偏振片之后的光強(qiáng)度變化。如果大家通過(guò)旋轉(zhuǎn)的偏振片觀察接收屏上的亮光會(huì)有什么現(xiàn)象？光源發(fā)出的自然光經(jīng)玻璃、水面、木質(zhì)桌面反射、折射后的光線都是不同程度的偏振光。而且隨著入射角的不同，光線的偏振程度不一樣。學(xué)生實(shí)驗(yàn)：托起課本觀察到背光照亮的表面，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)的偏振片觀察，看到什么現(xiàn)象？結(jié)合所學(xué)知識(shí)思考，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)并操作實(shí)驗(yàn)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象了解自然光的概念，思考自己的實(shí)驗(yàn)觀察實(shí)驗(yàn)思考問(wèn)題提出問(wèn)題通過(guò)探究性實(shí)驗(yàn)觀察光的偏振現(xiàn)象體會(huì)偏振光的普遍存在光偏振的應(yīng)用生物的生理機(jī)能與偏振光：簡(jiǎn)介蜜蜂、螞蟻利用偏振光定位人眼不具有區(qū)別偏振光與自然光的功能，但是我們可以借助偏振片。視頻播放：透過(guò)偏振片觀察水面下的景物應(yīng)用1：相機(jī)鏡頭、眼睛上偏振片的使用。展示使用前、后對(duì)比的照片。應(yīng)用2：立體電影。小游戲：閉上一只眼睛，伸出食指，使指尖和同桌的指尖相對(duì)。睜開(kāi)雙眼，重新操作。解釋左右眼的視覺(jué)差，以及立體電影原理。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象利用生活中的事物吸引學(xué)生的注意。提高學(xué)習(xí)興趣小結(jié)什么是偏振現(xiàn)象？只有橫波才能發(fā)生偏振光的偏振