資源簡介

第四章 第6節 光的偏振 激光------教學評大單元分課時教學設計
課 題 人教版班中物理 選擇性必修 第一冊 第四章 第六節 光的偏振 激光
課 型 新授課 復習課□ 試卷講評課□ 其他課□
授課班級 授課時間
教學內容分析 課標要求：偏振”現象是光的一種重要的特性，本節課程繼續通過演示視頻及動態圖讓學生進一步認識光的波動性的特征。 教材分析：本節完整的解釋了光是橫波，闡述了光的偏振現象，以及光的偏振在生產、生活、科技等方面的應用。偏振現象對于學生來說不好理解，所以教材先從繩波會發生偏振入手，再通過類比去介紹光的偏振。
學習者 分析 知識儲備：具備基本的物理知識，了解光的波動性，能夠理解光的干涉衍射原理。 能力基礎：學生對干涉衍射現象的實際應用感興趣，但在理論推導和實驗驗證方面可能存在困難。 思維能力：學生具備基本的數學計算能力，可以理解和掌握衍射公式，但對復雜數學公式和概念可能有所抗拒。
核心素養 物理觀念∶知道光的偏振現象和光是一種橫波。 科學思維∶通過比較偏振光和自然光的區別，能運用偏振光的知識看待生活中的光學現象。 科學探究：通過觀察光的偏振現象，理解光波的是不一樣的橫波，有著不同的偏振方向，這一特性。 科學態度與責任∶知道我國在激光領域的先進成果，培養民族自豪感。
教學準備 多媒體課件紅色彩帶、帶狹縫的擋板、彈簧及乒乓球、偏振片、手電筒等。
活動設計
教學內容 教師活動 學生活動 評價任務
環節一:導入新課 活動一：回顧舊知
1.回顧舊知、提出問題 呈現干涉、衍射現象的示意圖： 圖1 圖2 【教師】呈現橫波縱波示意圖： 提出問題，干涉、衍射現象說明什么？ 引導學生猜想：光是一種橫波還是縱波，還是類似于水波。如何判斷光是橫波還是縱波？ 說明光具有波動性 提出猜想 回顧之前所學橫波與縱波知識 通過回顧干涉衍射現象，學生知道光是一種波，引導學生猜想光是一種橫波還是縱波，還是類似于水波,既包含橫波也包含縱波。層層引導學生，大膽猜想。接著問學生如何判斷，學生不難想到之前機械波的學習中判斷橫波、縱波的方法，明白猜想也是需要理論依據。
環節二:新課教學 活動一：偏振
一、偏振 圖5 圖6 圖7 圖8 引導學生得出，機械波中判斷橫波與縱波的兩個方法，將判斷光波的方法類比于機械波判斷方法，進而引出類比法，并介紹偏振片。（提醒學生：白色箭頭表示偏振片的透振方向） 演示紅色彩帶水平方向上左右振動形成橫波，讓其穿過帶狹縫的擋板，改變狹縫與波的振動方向的位置關系，讓學生觀察。進而引出偏振現象。 演示水平方向上左右振動的彈簧形成縱波，讓其穿過帶狹縫的擋板，改變狹縫與波的振動方向的位置關系如7、8所示，讓學生觀察。 總結得出偏振是橫波特有的現象，是區別橫波與縱波的又一個方法。 觀察到紅色彩帶在水平方向上左右振動形成的橫波，能穿過與振動方向平行的狹縫，不能穿過與振動方向垂直的狹縫 觀察到無論狹縫的取向如何，縱波是否都能穿過 歸納總結，認真聽講，記好筆記 通過演示圖5、6、7、8實驗，引出偏振現象，得出偏振是區別橫波與縱波的又一個方法。通過這樣的學習，讓學生體會到實驗是得出理論的重要途徑。 通過教師演示實驗，一方面讓學生體驗實驗分析過程，另一方面從中培養學生觀察、分析、概括能力。 通過機械波判斷橫波縱波的方法，進一步歸納總結，引導學生類比，使學生更易理解利用偏振是橫波特有的現象，探究光的偏振現象。
活動二：光的偏振
二、光的偏振 利用實驗器具偏振片，讓學生分組實驗，自主進行觀察完成以下活動： 任務1： 將手里的一片偏振片對著燈光或窗戶 任務2： 將手里的一片偏振片對著燈光或者窗戶，旋轉偏振片 任務3： 通過一片偏振片，得到了偏振光，偏振光再通過一個偏振片（提醒學生：白色箭頭表示偏振片的透振方向） 自然光通過偏振片，只有振動方向與偏振片透振方向一致的光能夠通過，我們得到的是沿透振方向振動的偏振光，將第一個偏振片稱為起偏器，用P表示。偏振光繼續向前傳播，通過第二個偏振片時，當兩個偏振片透振方向夾角改變時，光的明暗發生變化，我們將第二個偏振片稱為檢偏器，用Q來表示。在剛才實驗中，大家都發現當兩個偏振片透振方向相同時，光的強度最亮；當兩個偏振片透振方向相互垂直時，光的強度最暗了，完全沒有光通過了。 歸納總結、得出結論 得出結論:光具有偏振現象，因此光是一種橫波。 接下來回到課前，分析解釋“明暗變化的大白”，通過小球“穿墻術”的實驗進一步幫助學生理解偏振現象。 偏振現象的應用 1.在攝影中的應用——鏡頭前裝偏振片。 2.車燈和車窗前裝上偏振片 3.看電影時眼鏡 利用偏振現象就可以解釋課前的問題。 做一做（播放視頻） 將一個偏振片放于眼睛的前方，觀察通過窗戶進入室內的自然光。轉動偏振片，你感覺到的明暗有沒有明顯的變化？ 對比這兩種現象，進而引出自然光與偏振光。太陽光、電燈等普通光源發出的光，包含著在垂直方向于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光的強度都相同。我們把這種光稱為“自然光”。自然光通過偏振片之后，只有與偏振片的透振方向一致的光波才能順利通過。我們將通過偏振片的光，在垂直于傳播方向的平面上，只沿著某個特定的方向振動的光，稱為偏振光。 同樣，采用層層引導，學生自主探索 比如拍攝水面下的景物時，水面的反射光比較強，水下的景物非常不清晰，如果在鏡頭前加一個偏振片，使這個偏振片的透光方向與反射光的偏振方向垂直，就可以把反射光大幅減弱，從而突出水面下景物的清晰度。 晚上會車強光晃眼的問題，相信你也曾經遇到過這種刺眼的燈光，這是很容易發生交通事故，如果在車窗和車燈前裝上透振方向是45度的偏振片，自己的燈光可以很清晰的透過自己的車窗，但對面汽車因為是相向而行，它的燈光振動方向恰好與本車窗透振方向垂直，這樣就可以消除對面車燈的強烈炫光。 思考，動手實驗，仔細觀察燈光或太陽光通過一片偏振片的現象，并旋轉，對比光的強度是否變化。觀察實驗現象，交流討論為什么會出現這樣的現象？在教師引導下分析實驗現象，驗證部分自然光表現出了偏振現象 繼續觀察偏振光通過偏振片會出現什么現象，在教師引導下分析實驗現象，交流討論，進一步驗證偏振光是否具有偏振現象 觀察思考，得出結論。緊跟教師思路，記錄筆記。 引導學生小組探究光的偏振現象，通過學生分組實驗，完成三個活動任務，并對所觀察到的現象進行歸納總結，培養學生的實驗觀察能力、歸納概括能力及團結合作精神
活動三：激光的特點及其應用
三．激光的特點及其應用 激光技術已經慢慢被人們所熟知。其實原本自然界不存在激光，是原子受到特定刺激，內部結構發生變化時，從原內部發出的光。 激光：頻率相同、相位差恒定、振動方向一致的光波。 ①激光的單色性好 ②激光的很高的相干性 ③激光的平行度好 另外普通光源發出的光是射向四面八方的，就算再高端的探照燈也會有0.1弧度的發散角，激光的發散角只有0.001弧度，這導致探照燈的光到達月球時，光斑直徑會拿到幾百公里，而激光只有兩公里。所以激光往返的能量更集中，更適用于精確測距，激光的這種特性被稱作平行度好。 ④激光亮度高 激光的用途還有很多。人們現在還在努力實現更多種類的激光，比如，頻率遠高于可見光、與X射線接近的超高頻率激光。它們也將成為生產和科研的有力工具。 問題：激光的優勢何在呢？ 首先在普通的光源發光時，每個原子什么時候發光朝哪個方向發光都不確定，而且發光的頻率也不一樣，這樣的光干涉效果并不好。而激光器發出的激光數頻率相同，振動方向也相同，它具有很高的相關性，可以用來傳遞信息。并且激光的頻率大，只能攜帶的信息量就大，這造就了現在主流的光纖網絡。 如果把強大的激光術匯聚起來照射的物體上能在千分之一秒達到幾千萬度的高溫，使物體瞬間氣化。 利用激光役特性，可以用激光進行切割，焊接，打孔，甚至用來做激光武器。這就是激光亮度高或者說強度大的優勢。 閱讀教材找出激光的特點及其應用。 列舉生活實例，將學生的注意力集中在光的偏振，滲透在生活中善于發現，善于觀察，就能發現生活與物理息息相關的思想，更好地體現從生活走向物理，從物理走向社會。
環節三:練習
下列說法正確的是（ ） A.光的偏振現象說明光是橫波 B.光從真空斜射入某介質時，折射角大于入射角 C.在單縫衍射實驗中，縫越寬得到的中央亮條紋也越寬 D.在相同的裝置上做雙縫干涉實驗，紫光比紅光的條紋寬 展示題目，引導學生解答。 解析：偏振是橫波特有的現象，光能發生偏振說明光是橫波，A符合題意。 通過練習回顧實驗的操作步驟和相關需要注意的問題。
環節四：課堂小結
一、只有橫波會發生偏振現象，縱波不會發生偏振； 二、自然光在通過偏振片時，只有振動方向與偏振片的透振方向一致的光波才能順利通過； 三、光的偏振現象有很多應用。4、四、激光的特點：單色性好，很高的相干性，平行度非常好，亮度高。 引導學生進行課堂小結 總結本節課所學知識。 幫助學生梳理基礎知識，形成知識框架。
活動五：練習與作業
完成教材P113頁練習與應用 布置作業 完成作業 檢驗學生對知識的掌握情況。
環節六：主板書設計
4.6光的偏振 激光 一、偏振 橫波：即使傳播方向相同，振動方向也可能不同。稱為“偏振現象”。 橫波的振動方向稱為“偏振方向”。 二、光的偏振：光是一種橫波 自然光：包含著在垂直于傳播方向上沿一切方向振動的光，而且沿著各個方向振動的光波的強度都相同。 偏振光：沿著某個特定的方向振動 三、偏振現象的應用 激光的特點及其應用 單色性好，很高的相干性，平行度非常好，亮度高。
教學反思

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