高中物理教科書教案
物理是關于自然規律的知識;更廣泛地說,物理學探索和分析自然界中發生的現象,以了解其規律。下面是小編為大家帶來的高中物理教科書教案7篇,希望大家能夠喜歡!
高中物理教科書教案(篇1)
一 教學內容 第一節 分子熱運動 課時 二 教學目標 知識與技能 1.知道物質是由分子組成的,一切物質的分子都在不停地做無規則的運動.
2.能識別擴散現象,并能用分子熱運動的觀點進行解釋.
3.知道分子熱運動的快慢與溫度的關系
4.知道分子之間存在相互作用力.
過程與方法 1.通過演示實驗說明一切物質的分子都在不停地做無規則的運動.
2.通過演示實驗使學生推測出物體溫度越高,熱運動越劇烈.
3.通過演示實驗以及與彈簧的彈力類比使學生了解分子之間既存在斥力又存在引力.
情感態度與價值觀 1.關心生活中的熱現象,樂于用分子動理論的基本知識對生生活中的現象做出解釋。
2.對宏觀現象的微觀機理有探究的興趣。 三 教學重點
教學難點 重點:分子的熱運動.
難點:通過直接感知的現象,推測無法直接感知的事實.
四 教學方法 探究教學法、啟發式教學法 五 教學準備
香皂、二氧化氮氣體的廣口瓶、空瓶、鉛圓柱 六 教學過程 主要內容 備注 一、問題引入
如果把杯子打破,碎片還是玻璃。經過多次分割,顆粒越分越小,如果不斷的分下去,有沒有一個限度呢?
二、進行新課
1.分子和分子的運動
(1)物質是由大量分子組成的
如果把分子看成球形,它的直徑大約只有10-10m,因此,在一個物體中,分子的數目是巨大的。
0℃,一標準大氣壓下,1cm3的空氣中大約有2.7×1019個分子,如果每秒可以數數到100億,那么,把這些分子數完需要80年的時間。
(2)擴散現象
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圖1
如圖1所示,打開一盒香皂,很快就會聞到香味,這是為什么?
是什么跑到了我們的鼻子里了?
師:一些帶有香味的分子,從香皂中揮發出來,進入空氣,向各個方向散步開來,當它們到達你的鼻子里,你就會聞到香味。
如圖2
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圖 2
(1)在裝著紅棕色二氧化氮氣體的瓶子上面倒扣一個空瓶子,使兩個瓶口相對,之間用一塊玻璃板隔開,如圖2所示。抽掉玻璃板后,讓學生觀察有什么變化發生?
(2)如圖3所示,將CuSO4溶液注入清水中,放置30天后。觀察現象。
五年后
① 擴散:不同的物質在相互接觸時,彼此進入對方的現象。
② 說明:氣體、液體、固體都能發生擴散現象。
③ 結論:擴散現象表明,一切物質的分子都在不停地做無規則的運動,分子間有間隙。
④ 擴散現象的實例
ⅰ:擦香水時,周圍的人都能聞到;
ⅱ:花開時,花香滿園;
ⅲ:長時期放煤的墻角變黑;
ⅳ:糖放在水中,水變甜了
師:對同樣一個擴散實驗,能否改變一個條件,從而改變擴散進行的快慢呢?
高中物理教科書教案(篇2)
【核心素養】
通過教師演示實驗,學習分子間相互作用的有關知識,培養學生樂于探索微觀世界和日常生活中的科學素養。同時使學生意識到可以通過直接感知的現象,認識無法直接感知的事實。
【教學目標】
1).知道物質是由分子、原子構成的,一切物質的分子都在不停地做無規則運動。
2).能識別并能用分子熱運動的觀點解釋擴散現象。
3).知道分子之間存在相互作用力。
【教學重點】
分子熱運動
【教學難點】
1).從宏觀出發,通過直接感知的現象推測出無法感知的事實。
2).用分子熱運動觀點解釋有關現象。
【教學準備】
盛有二氧化氮的廣口瓶、空廣口瓶、玻璃板、燒杯、紅墨水、水、膠頭滴管、兩個鉛柱和鉤碼、彈簧和橡膠球、多媒體課件等。
【教學過程】
主要教學過程 教學內容 教師活動 學生活動 課前 登陸優教平臺,發送預習任務 完成本節課的預習任務,反饋預習情況 一、
創設情境
趣味引入
[故事導入]:怒擲酒瓶振國威
香驚四座奪金獎
1915年,巴拿馬國際博覽會上,中國館正式開幕后,貧弱的中國政府送出的包裝簡陋茅臺酒未能引起評委重視。我國代表急中生智,拿起一瓶茅臺酒佯裝失手,酒瓶嘭的破在地上,陶罐一破,頓時濃郁的酒香征服了評委,茅臺酒獲得金獎,從此享譽全球。
這酒香是如何進入賓客鼻子里的呢?
【板書課題】分子熱運動
(設計意圖:以故事導入,調動學生的積極性,激發學生的學習興趣和求知欲望。)
學生聽故事
學生討論交流
二、探究
新知:
(一)、物質的構成
[建立情境]:原來這與我們肉眼看不見的組成物質的微觀粒子有關,現代研究發現:常見的物質是由極其微小的粒子---分子、原子構成的。請看圖片。(教師出示圖片)
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【板書】:
常見的物質是由分子、原子構成的。
[課件展示]:如果把分子設想成球形,它的直徑大約只有百億分之幾米,人們通常用10-10m為單位來量度。1cm3的空氣中大約有2.7×1019個分子,現在大型計算機每秒100億次,如果人數數的速度也達到每秒100億次,要想數完需要80多年。
學生觀察、體會:常見物質是由極其微小的粒子---分子、原子構成的。
學生體會:分子體積特別小;一個物體中,分子的數目是巨大的。 二、分子
熱運動
1、擴散
現象
1、定義:
[提出問題]: 那么組成物體的這些數目眾多的分子,你認為它們是運動還是靜止的呢?
[過渡] 同學們對此提出了不同的觀點,接下來我們通過實驗驗證分子是否在運動。
[演示實驗]:(優教提示:請打開素材“演示視頻:氣體擴散“)我們將一個空瓶子,倒扣在一個裝著紅棕色二氧化氮氣體的瓶子上面,抽掉蓋在二氧化氮瓶上的玻璃板。
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啟發引導:
(1)空氣瓶中顏色變化了,說明了什么?
(2)二氧化氮瓶中顏色變淺了?其原因是什么?
(3)實驗中要把裝有密度大于空氣的二氧化氮氣體放在上方行不行?為什么?
[說明]: 這個實驗演示的是一種擴散現象。同學們是否可以根據剛才的現象給擴散下個定義呢?
教師總結出擴散的定義:
[總結并板書]:不同的物質互相接觸時彼此進入對方的現象叫做擴散。
[走入生活]:在我們日常生活中,氣體擴散現象很常見。請你們舉出幾個例子。
(設計意圖:真正的課堂在生活中,讓物理知識很好在生活中得以運用。)
[提出問題]:
不同的氣體可以彼此進入對方,那么,不同的液體之間是否也有這種現象發生呢?
[播放視頻]:
1.播放CuSO4溶液的擴散現象的視頻。
(優教提示:請打開素材“演示視頻:液體擴散“)
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引導:分界面變模糊說明了什么?
[播放視頻] :金與鉛的擴散現象。
(優教提示:請打開素材“演示視頻:固體擴散“)
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[師生總結]:氣體、液體及固體之間都可以發生擴散,其中氣體擴散的最快。
(設計意圖:讓學生感知各種情況的擴散現象,更形象、具體。并通過氣體、液體及固體間的擴散來認識到這些現象的實質是分子的無規則運動。) 討論、提出猜想及依據:
(1)分子是運動的,依據:聞到了花的香味
(2)分子是靜止的,依據:如果分子是運動的,則組成的物體形狀就會不斷變化
學生觀察實驗現象、討論:
(1)空氣瓶中由無色到有色,說明下方的二氧化氮分子運動到了空氣瓶中。(2)二氧化氮分子和空氣分子彼此進入到對象,使二氧化氮的密度變小,顏色變淺。
(3)學生討論:不行,
二氧化氮氣體的密度大,放在上面,會由于重而下沉。
學生思考、討論、并用自己的語言總結回答。
舉例:
(1)醫院里的藥水味
(2)墻內開花墻外香
(3)吸“二手煙” 等
看現象,體會液體之間的擴散
學生思考、討論、回答:說明分界面處的硫酸銅溶液和水這兩種物質的分子彼此運動進入對方了。
學生觀看視頻,體會固體之間同樣可以產生擴散現象。
2、影響擴散快慢的主要因素——溫度
3、分子熱運動
[提出問題]:
腌咸菜往往要十天半個月后菜才會變咸,而炒菜時加鹽幾分鐘后菜就咸了,說明擴散是有快慢的,那么影響擴散快慢的因素是什么呢?
[設計實驗] 在一個燒杯中裝半杯熱水,另一個同樣的燒杯中裝等量的冷水.用滴管分別在兩個杯中滴入兩滴紅墨水,比較兩杯中的紅墨水擴散情況。
(優教提示:請打開素材“新知講解:溫度對擴散的影響“)
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[總結并板書]:影響擴散快慢的主要因素——溫度
[分子熱運動]:由于分子的運動跟溫度有關,所以這種無規則運動叫做分子的熱運動。
板書:分子熱運動
[學以致用]:
“花氣襲人知驟暖,鵲聲穿樹喜新晴”。對于前一句,從物理學角度可以理解為:花朵分泌的芳香分子 加快,說明當時的環境溫度突然 。
(設計意圖:通過直接感知的現象,推測無法直接感知的事實是研究物理問題的常用方法。) 討論并提出猜想:炒菜時的溫度要比腌咸菜時的室溫高得多,所以溫度可能使擴散快慢不同。
學生上臺展示實驗過程,老師在一旁引導學生說出實驗中需要控制的變量—水量、墨水量。
觀察、總結:
熱水中的紅墨水擴散的快。說明溫度越高,分子無規則運動越劇烈,擴散的越快。
填空:運動 升高 4、擴散現象表明
[師生總結]大量事實和實驗證實擴散現象能夠表明:
(1)、一切物質的分子都在不停地做無規則的運動,這也是擴散現象產生的原因。
(2)、分子之間有間隙。
[教師強調] “不停”就是在任何情況下。 學生分析交流產生這些現象說明的問題。 (三)、分子間的作用力
1、分子之間存在引力
2、分子之間存在斥力
3、分子間同時存在著引力和斥力
4、分子間作用力與物質狀態的關系
[提出問題]:(師拿起一本書)既然物質由分子、原子構成,分子又在不斷運動,那么這本書的分子怎么沒有飛散開來,最后書消失不見呢?
[觀察實驗]:表面光滑、干凈的鉛塊壓在一起,下掛鉤碼也不能把他們拉開。
高中物理教科書教案(篇3)
教學目標
(一)知識與技能
1.使學生理解交變電流的產生原理,知道什么是中性面。
2.掌握交變電流的變化規律及表示方法。
3.理解交變電流的瞬時值和最大值及中性面的準確含義。
(二)過程與方法
1.掌握描述物理量的三種基本方法(文字法、公式法、圖象法)。
2.培養學生觀察能力,空間想象能力以及將立體圖轉化為平面圖形的能力。
3.培養學生運用數學知識解決物理問題的能力。
(三)情感、態度與價值觀
通過實驗觀察,激發學習興趣,培養良好的學習習慣,體會運用數學知識解決物理問題的重要性
教學重點、難點
重點:交變電流產生的物理過程的分析。
難點:交變電流的變化規律及應用。
教學方法:演示法、分析法、歸納法。
教具:手搖單相發電機、小燈泡、示波器、多媒體教學課件、示教用大的電流表
課型:新授課
課時計劃:1課時
教學過程
(一)引入新課
出示單相交流發電機,引導學生首先觀察它的主要構造。
演示:將手搖發電機模型與小燈泡組成閉合電路。當線框快速轉動時,觀察到什么現象?
這種大小和方向都隨時間做周期性變化電流,叫做交變電流。
(二)進行新課
1、交變電流的產生
為什么矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動時線圈里能產生交變電流?
多媒體課件打出下圖。當abcd線圈在磁場中繞OO′軸轉動時,哪些邊切割磁感線? ab與cd。
當ab邊向右、cd邊向左運動時,線圈中感應電流的方向 沿著a→b→c→d→a方向流動的。
當ab邊向左、cd邊向右運動時,線圈中感應電流的方向如何?
感應電流是沿著d→c→b→a→d方向流動的。
線圈平面與磁感線平行時,ab邊與cd邊線速度方向都跟磁感線方向垂直,即兩邊都垂直切割磁感線,此時產生感應電動勢最大。
線圈轉到什么位置時,產生的感應電動勢最小?
當線圈平面跟磁感線垂直時,ab邊和cd邊線速度方向都跟磁感線平行,即不切割磁感線,此時感應電動勢為零。
利用多媒體課件,屏幕上打出中性面概念:
(1)中性面——線框平面與磁感線垂直的位置。
(2)線圈處于中性面位置時,穿過線圈Φ最大,但 =0。
(3)線圈越過中性面,線圈中I感方向要改變。線圈轉一周,感應電流方向改變兩次。
2.交變電流的變化規律
設線圈平面從中性面開始轉動,角速度是ω。經過時間t,線圈轉過的角度是ωt,ab邊的線速度v的方向跟磁感線方向間的夾角也等于ωt,如右圖所示。設ab邊長為L1,bc邊長L2,磁感應強度為B,這時ab邊產生的感應電動勢多大?
eab=BL1vsinωt = BL1· ωsinωt = BL1L2sinωt
此時整個線框中感應電動勢多大?
e=eab+ecd=BL1L2ωsinωt
若線圈有N匝時,相當于N個完全相同的電源串聯,e=NBL1L2ωsinωt,令Em=NBL1L2ω,叫做感應電動勢的峰值,e叫做感應電動勢的瞬時值。
根據部分電路歐姆定律,電壓的最大值Um=ImR,電壓的瞬時值U=Umsinωt。
高中物理教科書教案(篇4)
一、教材分析
交變電流知識對生產和生活關系密切,有廣泛的應用,考慮到高中階段只對交流電的產生、描述方法、基本規律作簡要的介紹,這些知識是已學過的電磁感應的引伸,所以在教學過程中對開闊學生思路、提高能力是很有好處的。
為了適應學生的接受能力,教材采取從感性到理性、從定性到定量逐漸深入的方法講述這個問題.教材先用教具演示矩形線圈在勻強磁場中勻速轉動時產生交流電,以展示交流電是怎樣產生的.并強調讓學生觀察教材圖5.1-3所示線圈通過甲、乙、丙、丁四個特殊位置時,電流表指針變化的情況,分析電動勢和電流方向的變化,這樣學生就會對電動勢和電流的變化情況有個大致的了解.然后讓學生用右手定則獨立分析線圈中電動勢和電流的方向.這樣能充分調動學生的積極性,培養學生的觀察和分析能力.
關于交變電流的變化規律,教材利用上章學過的法拉第電磁感應定律引導學生進行推導,得出感應電動勢的瞬時值和最大值的表達式,進而根據閉合電路歐姆定律和部分電路歐姆定律推出電流與電壓瞬時值與最大值的表達式.
二、教學目標
1、知識目標
(1)知道什么是交變流電。并理解交變電流的產生原理,知道什么是中性面.
(2)掌握交變電流的變化規律,及表示方法.
(3)理解交變電流的瞬時值和最大值及中性面的準確含義.
(4)知道幾種常見的交變電流。如正弦式交變電流、鋸齒形交變電流、矩形脈沖電流。
2、能力目標
(1)掌握描述物理量的三種基本方法(文字法、公式法、圖象法).
(2)培養學生觀察能力,空間想象能力以及將立體圖轉化為平面圖形的能力.
(3)培養學生運用數學知識解決處理物理問題的能力.
3、情感、態度和價值觀目標
結合實際情況培養學生理論聯系實際的思想.
三、教學重點難點
重點:1、交變電流產生的物理過程的分析.
2、交變電流的變化規律的圖象描述。
難點:1、交變電流的變化規律及應用.
2、圖象與實際發動機轉動時的一一對應關系的理解。
四、學情分析
學生已經學習了電磁感應,理解了導體切割磁場會產生電動勢。在此基礎上學習交變電流,對于理解還是很符合學生的認知規律的。但這是新的概念,鑒于學生接受能力的不同,講解時還需詳細,加強引導。更是采用多媒體教學的手段,以便更直觀更立體的讓學生接受。
五、教學方法
演示+分析+歸納
1.通過矩形線圈在勻強磁場中勻速轉一周的實物演示,立體圖結合側視圖分析,特殊位置結合任一位置分析,使學生理解交變電流產生原理及變化規律.
2.利用導體切割磁場線產生I感方法,分析得交流電的變化規律.
六、課前準備
1.學生的學習準備:通過預習,初步了解一些知識
2.教師的教學準備:多媒體課件制作,課前預習學案,教具
七、課時安排:1課時
八、教學過程
(一)預習檢查、總結疑惑
檢查落實了學生的預習情況并了解了學生的疑惑,使教學具有了針對性。
(二)情景導入、展示目標。
利用多媒體課件展示目標
出示單相交流發電機,引導學生首先觀察它的主要構造.
[演示]老師手搖發電機模型.第一次發電機接小燈泡.當線框緩慢轉動時,小燈泡不亮;當線框快速轉動時,小燈泡一閃一閃的.
第二次發電機接上示教電流計,當線框緩慢轉動(或快速擺動),電流計指針左右擺動.
思考問題:線圈中產生的是什么樣的電流?
(引導學生回答:這種電流就是我們家里電路是的電流,它的大小和方向都隨時間做周期性的變化,這樣的電流叫交變電流。如果方向不隨時間變化的電流稱為直流電。交流電和直流電之間可以相轉換。)
注:老師手搖發電機的速度有所改變,一次快一次慢。
觀察實驗現象,思考為什么會有這樣的現象產生。從而引入交變電流。
(三)合作探究、精講點撥。
為什么矩形線框在勻強磁場中勻速轉動,線框里能產生交變電流?
多媒體課件打出下圖.
[師問]abcd線框在磁場中繞OO′軸轉動時,哪些邊切割磁感線?
[生答]ab與cd邊.
[師問]線框轉到什么位置,產生感應電動勢最大?
[生答]線圈平面與磁感線平行時,ab邊與cd邊線速度方向都跟磁感線方向垂直,即兩邊都垂直切割磁感線.此時產生感應電動勢最大.
[師問]線框轉動到什么位置時,感應電動勢最小?
[生答]當線框平面跟磁感線垂直時,ab與cd邊的速度方向跟磁力線平行,即兩邊不切割磁力線,此時感應電動勢為0.
利用多媒體課件,屏幕上打出中性面概念:
高中物理教科書教案(篇5)
教學 目標
(1)知道分子間存在著力的作用
(2)知道分子力與分子間距離的定性關系
(3)會用分子間作用力解釋一些簡單現象
教學 建議
教材分析
分析一:本節教材先由實驗現象分析得出分子間存在相互作用的引力和斥力.
分析二:分子間的引力和斥力總是同時存在,并且都隨分子間的距離的增大而減小,只不過減小的規律不同,斥力減小得快.如上圖所示,當分子間距離等于平衡距離時,引力等于斥力,分子間作用力為零;當分子間距離小于平衡距離時,斥力、引力隨分子間距離減小而增大,但斥力增加得快,所以表現出斥力;當分子間距離大于平衡距離時,斥力、引力隨分子間距離增大而減小,但斥力減小得快,所以表現出引力.
教法建議
建議一:為形象起見,可以用兩個小球間的彈簧來比喻分子力.
建議二:要充分利用圖象說明好分子間的作用力關系,重點強調分子間的引力和斥力總是同時存在,并且都隨分子間的距離的增大而減小,只不過減小的規律不同而已.
教學 設計方案
教學 重點:知道分子間作用力與分子間距離的關系
教學 難點 :分子間的引力和斥力總是同時存在及其變化規律
一、分子間存在相互作用力
由實驗現象得出分子間存在相互作用的引力和斥力
二、分子間作用力與距離的關系
1、分析圖
分子間的引力和斥力總是同時存在,并且都隨分子間的距離的增大而減小,只不過減小的規律不同,斥力減小得快.如上圖所示,當分子間距離等于平衡距離時,引力等于斥力,分子間作用力為零;當分子間距離小于平衡距離時,斥力、引力隨分子間距離減小而增大,但斥力增加得快,所以表現出斥力;當分子間距離大于平衡距離時,斥力、引力隨分子間距離增大而減小,但斥力減小得快,所以表現出引力.
2、填表
vAlign=top width=145>
分子間距離
作用力vAlign=top width=84>
小于
平衡距離
vAlign=top width=91>
等于
平衡距離
vAlign=top width=83>
大于
平衡距離
vAlign=top width=118>
大于10倍
平衡距離
高中物理教科書教案(篇6)
一、教學目標
1.知道分子間同時存在著引力和斥力,實際表現出來的分子力是引力和斥力的合力.
2.知道分子力為零時,分子間距離 的數量級.
3.知道分子間距離r< 時,實際表現的分子力為斥力,這個斥力隨r的減小而迅速增大.
4.知道分子間的距離r> 時,實際表現的分子力為引力,這個引力隨r的增大而減小.
5.知道r增大到什么數量級時,分子引力已很微弱,可忽略不計.
6.能用分子力解釋簡單的現象.
二、重點難點
重點:分子間同時存在的引力和斥力的特點.
難點:對分子間的作用力跟分子間距離關系的理解和掌握.
三、教與學
教學過程:
組成物體的分子間雖有空隙,但大量分子卻能聚集在一起形成固體或液體,固體和液體很難被壓縮,拉伸物體需要力,種.種事實表明分子間存在相互作用力.
(一)分子間存在相互作用力
【演示】
(1)壓緊兩表面潔凈的鉛塊,使它們合在一起,下面的鉛塊不下落.
(2)壓縮一固體(如一鉛塊)很不容易,物體內要產生反抗的彈力
1.分子間存在相互作用的引力(如:壓緊的鉛塊結合在一起,它們不易被拉開)
2.分子間存在相互作用的斥力(如:固體和液體很難被壓縮)
【注意】
壓縮氣體也需要力,不說明分子間存在斥力作用,壓縮氣體時需要的力是用來反抗大量氣體分子頻繁撞擊容器壁(活塞)時對容器壁(活塞)產生的壓力.
3.分子間的引力和斥力同時存在,實際表現出來的分子力是分子引力和斥力的合力(分子力).
(二)分子間相互作用力的特點
1.分子間的引力和斥力同時存在.
2.分子間的引力和斥力只與分子間距離(相對位置)有關,與分子的運動狀態無關.
3.分子間的引力和斥力都隨分子間的距離r的增大而減小,且斥力總比引力隨r的增大衰減得快.
(三)分子力與距離的關系示意圖(可用課件展示)
如下圖所示,F>0為斥力,F<0為引力,橫軸上方的虛線表示分子間斥力隨r的變化圖線,橫軸下方的虛線表示分子間引力隨r的變化圖線,實線為分子間引力和斥力的合力F(分子力)隨r的變化圖線.
?1.當r= 時,分子間引力和斥力相平衡, ,分子處于平衡位置,其中 為分子直徑的數量級,約為 .
2.當r< 時, ,對外表現的分子力F為斥力.
3.當r> 時, ,對外表現的分子力F為引力.
4.當r>10 時,分子間相互作用力變得十分微弱,可認為分子力F為零(如氣體分子間可認為作用力為零).
(四)引起分子間相互作用力的原因
高中物理教科書教案(篇7)
光的衍射教學設計
在中學物理教學中,將所學知識應用到實際生活中去,有利于幫助學生加深對物理知識的理解,有利于培養學生解決實際問題的能力,有利于提高學生進一步學習物理知識的興趣。筆者在“光的衍射”一節教學中進行了嘗試,收到了良好的教學效果。
一、教學設計
現行人教版高中《物理》教材中,對“光的衍射”一節的處理是基于單縫衍射和圓孔衍射兩個實驗,而且以此說明光發生明顯衍射的條件和現象。在教學過程中,通過在教材中兩個實驗的基礎上進行延伸、拓展,引導學生對比分析發現:光通過不同形狀的障礙物發生衍射時,其衍射圖樣不一樣。再進一步演示和觀察光通過正三角形孔、正方形孔、正多邊形孔的衍射現象加以驗證,并介紹光的衍射在現代技術上的應用,如X射線通過晶體發生晶格衍射。反過來,用對應的衍射圖樣來推測晶體的微觀結構。讓學生分析為什么光學顯微鏡放大倍數受到限制,以及對光在介質中沿直線傳播規律進一步再認識,使學生對光的衍射現象的認識得到升華。
二、實驗器材及操作
光源選用激光筆,縫和孔的具體制作過程簡述如下:
用刀片、縫衣針等工具在不透光的塑料卡片(如電話卡)上,分別刻制出不同寬度的縫和不同大小、不同形狀的孔。如圖1所示卡片上制作寬度約為2 mm的縫a和寬度約為0.5 mm的縫b;如圖2所示卡片上制作直徑約為2 mm的圓孔c和直徑約為1 mm的圓孔d;如圖3所示卡片上制作線度都約為1 mm的正三角形孔e、正方形體正多邊形孔g。
演示時,把有孔或縫的卡片固定在支架上作為擋板,在相距1 m左右的位置,把激光筆光源照射到縫或孔上,在光屏(可以把白色墻壁作為光屏)上可看到相應的衍射現象,實驗裝置如圖4所示。
三、教學過程
1.提出問題
師問:衍射是波所特有的現象,既然光也是一種波,為什么在日常生活中沒有觀察到光的衍射現象?
學生討論。
2.分析問題
師問:衍射是波繞過障礙物傳播的現象。波要發生明顯的衍射現象(也即人們肉眼能直接觀察到波的衍射現象)必須滿足什么條件?
生答:波要發生明顯衍射,必須滿足一定的條件:只有障礙物或縫的尺寸跟波長差不多,或者比光的波長更小時,才能觀察到明顯的衍射現象。
師問:怎樣才能觀察到光的衍射現象呢?
生答:光的波長很短,而可見光的波長實際上只有十分之幾微米,一般物體的尺寸都比它大得多,因此,很難看到光的衍射現象。但是若障礙物或縫的尺寸很小,與光波波長差不多時,就應該觀察到明顯的衍射現象。
3.實驗驗證
實驗一:如圖4所示裝置,把激光筆發出的激光分別照在單縫b、d上,觀察屏上的圖樣。
現象及分析:當激光照在寬縫a上時,光沿著直線方向通過縫,在屏上產生一條跟縫的寬度相當的亮線;當激光照在窄縫b上時,光通過縫后就明顯地偏離了直線傳播方向照到了屏上相當寬的地方,并且出現了明暗相間的條紋,如圖5所示,這就是光的衍射現象。
實驗二:在上述實驗中,把擋板換成圖2所示卡片,把激光筆發出的激光分別照在圓孔c、d上,觀察屏上的圖樣。
現象和分析:當激光照在直徑較大的孔C上時,在屏上得到一個圓形亮斑,圓的大小跟按光沿直線傳播規律作圖得到的一樣。當激光照在直徑較小的孔d上時,屏上得到一些明暗相間的圓環,這些圓環達到的范圍遠遠超過了光沿直線傳播所對應照明的區域,如圖6所示。
小結:上述兩個實驗說明:當縫或孔較大(比光波波長大得多)時,衍射現象不明顯(肉眼很難直接觀察到);當縫或孔很小(與光波波長接近或比光波波長更小)時,衍射現象十分明顯。
4.知識延伸
師問:同學們,試比較上面單縫衍射和圓孔衍射圖樣,有那些相同點,又有哪些不同點?
生答:相同點都是明暗相間的條紋。不同點是圓孔衍射條紋為圓環形狀,而單縫衍射條紋是直線形狀。
師問:通過比較,說明衍射圖樣的形狀與什么有關?