光的微粒說和波動說的高中教學設(shè)計
一、素質(zhì)教育目標：
（一）知識教學點：
1．知道光的微粒說和波動說
2．了解光的波動說和微粒說的發(fā)展史
（二）能力訓練點：
1．通過實驗現(xiàn)象的觀察對比分析，注重觀察能力的培養(yǎng)。
2．通過對光本性發(fā)展史的認識，培養(yǎng)科學探索、質(zhì)疑精神，提高科學素質(zhì)。
（三）德育滲透點：
1．通過對光本性發(fā)展史的了解，使學生感受和體會物理學的研究方法，領(lǐng)略物理理論的形成過程和物理學家的思維方法。
2．對光的波動說與微粒說的初步了解，培養(yǎng)學生的辯證唯物觀點，激發(fā)學習興趣，培養(yǎng)創(chuàng)新意識和創(chuàng)新精神。
二、重點、難點、疑點及解決辦法：
本節(jié)課的內(nèi)容，就課本而言，十分簡單，而學生學起來比較枯燥抽象。但它是本章的開頭.本章貫穿主線--人類對本性認識的發(fā)展過程。因而，上好這節(jié)課，對認識光的本性，提高學生的科學素質(zhì)和培養(yǎng)創(chuàng)新精神十分必要。重點是了解人類對光本性認識的發(fā)展史，從而激發(fā)學生的學習興趣，使學生受到辯證唯物主義教育，了解物理學的曲折發(fā)展過程和研究方法。初步認識光的波動性與粒子性，且光具有波粒二象性是學習的難點。要調(diào)動學生學習的積極性，使課堂變得生動活潑，增加較多的演示實驗，穿插介紹物理學史是十分必要的。
三、課時安排：
本節(jié)內(nèi)容：
1課時
四、教具準備：
多功能激光儀 投影儀 多媒體課件
五、學生活動設(shè)計：
主要包括老師提出問題引導(dǎo)學生思考、討論，觀察實驗，類比分析，歸納推理，質(zhì)疑等，激發(fā)起興趣，落實"以人為本，注重發(fā)展"的目標。
六、教學步驟：
（一）明確目標，引入課題：
演示一：激光儀演示觀察：光的直進、反射、折射、介質(zhì)分界面上同時發(fā)生的反射與折射。
演示二：激光器上演示在寬窄不同的三種單縫下所發(fā)生的直進、衍射現(xiàn)象等。
演示三：單色光通過雙縫屏所發(fā)生的干涉現(xiàn)象。
在實驗演示前可由老師先引導(dǎo)學生分析可能產(chǎn)生何種現(xiàn)象，然后演示觀察，一方面檢驗所學知識的理解和應(yīng)用能力，另一方面由于受所學知識的局限，對演示二與演示三所發(fā)生的現(xiàn)象產(chǎn)生驚奇，產(chǎn)生學習興趣，可以激發(fā)求知欲。在此基礎(chǔ)上老師提出：以上種種現(xiàn)象已經(jīng)無法用光的直進、反射、折射等規(guī)律解釋和說明，需要我們進一步弄清光的本質(zhì)，光到底是什么？
人類對光本性的探討，從很早就開始了，不過這個問題并不簡單，人類對光本性的認識經(jīng)歷了漫長而曲折的過程，直到十七世紀，人類對光本性的認識才逐漸形成了兩種學說。
（二）重點、難點的學習與目標的完成過程：
1．光的微粒說：
多媒體課件："關(guān)于光的本性問題，在1704年出版的《光學》一書中，牛頓認為光是從發(fā)光體發(fā)出的而且以一定速度向空間直線傳播的微粒。這種看法被稱為微粒說。牛頓用彈性小球撞擊平面時發(fā)生反彈現(xiàn)象的類比，來解釋光的反射現(xiàn)象，當光從空氣進入透明介質(zhì)時，由于介質(zhì)對光微粒的吸引，使它們的速度發(fā)生變化，即造成光的折射。按這種解釋，應(yīng)該假設(shè)介質(zhì)中的光速大于真空中的光速。當時，人們不能用實驗方法測出光速，又因牛頓的威望，這種學說在18世紀取得了統(tǒng)治地位"。
按照牛頓的.微粒說，解釋光的直進、影的形成、反射、折射十分方便，但一束光射到兩種介質(zhì)界面時，既有反射，又有折射。何種情況下反射，何種情況下折射？微粒說在解釋時遇到很大的困難。
2．光的波動說；
多媒體課件展示："荷蘭物理學家惠更斯在1678年寫成的《光論》一書中，從光與聲的某些相似性出發(fā)，認為光是在"以太"介質(zhì)中傳播的球面縱波。"以太"是一種假想的彈性介質(zhì)，充滿整個宇宙空間，這就是惠更斯的波動說。這種學說認為光是某種振動，以波的形式在"以太"介質(zhì)中的傳播。按此學說解釋光的折射時要假設(shè)介質(zhì)中的光速小于真空中的光速。惠更斯成功地推導(dǎo)出了光的反射和折射定律。但是，"以太"這種連續(xù)彈性介質(zhì)，難以想象，給波動說本身造成了不可克服的困難"。
光的波動說在解釋光的直進和影子的形成原因時也遇到困難。
可見，光的微粒說和波動說在解釋光現(xiàn)象時，都各有成功的一面，但都不能完滿地解釋當時的一切光現(xiàn)象。
直到19世紀初，人們發(fā)現(xiàn)了光的干涉、衍射，從而波動說得到很大發(fā)展。19世紀未，又發(fā)現(xiàn)了波動說不能解釋的新現(xiàn)象--光電效應(yīng)，證實了光的確又具有粒子性。人們終于認識到了光的本性--光具有波粒二象性。
3．牛頓的辯證思想：
牛頓雖然提倡了微粒說，但他并不排斥波動說。他根據(jù)所做過的大量實驗和縝密的思考，提出了不少卓越而富有啟發(fā)性的思想。如牛頓提出"周期性"概念，這是波動的一個特征，而惠更斯卻否認波的周期性。因此，牛頓在它的微粒說理論中包容有波動說的合理因素。牛頓認為"我只是對尚待發(fā)現(xiàn)的光和它對自然結(jié)構(gòu)的那些效果開始做了一些分析，對它做了幾點提示，而把這些啟示留等那些好奇的人們進一步去用實驗和觀察來加以證明和改進"。牛頓的嚴謹、兼收并蓄的科學態(tài)度值得我們學習。
（三）總結(jié)擴展與作業(yè)布置：
關(guān)于光本性的探索又一次證明了物理學是通過實驗為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一門科學，物理學理論的形成經(jīng)過實驗→假說→實驗→完善和發(fā)展假說……的辯證過程，這期間往往要經(jīng)過幾代科學家的努力。這種探索精神，是我們今天學習的動力，這種探索過程，使我們再次領(lǐng)略到物理學的研究方法和物理思想。
布置學生預(yù)習下二節(jié)內(nèi)容，提出預(yù)習目標，按課本要求自己觀察所講述的現(xiàn)象。
七、板書設(shè)計（投影）
第一節(jié) 波動說和微粒說
八、參考資料：
1．牛頓在1675年提出"光是一群難以想象的細微而迅速運動的大小不同的粒子"，這些粒子被發(fā)光體"一個接一個地發(fā)射出來"。
2．為解釋光在兩種介質(zhì)界面上同時發(fā)生的反射與折射，牛頓提出著名的"猝發(fā)理論"，他提出："每一束光線在通過任何折射面時，便處于某種為時短暫的過渡性結(jié)構(gòu)和狀態(tài)之中。在光線的前進過程中，這種狀態(tài)每隔相等的間隔（等時或等距）內(nèi)就復(fù)發(fā)一次，并使光線在它每一次復(fù)發(fā)時，容易通過下一個折射面，而在它經(jīng)過兩次復(fù)發(fā)之間容易被這個面反射"，"我將把任何一條光線返回到傾向于反射的狀態(tài)稱它為‘容易反射的猝發(fā)’。而把它反回到傾向于透射狀態(tài)稱為‘容易透射的猝發(fā)’，并且把每一次返回和下一次返回之間所經(jīng)過的距離稱它為‘猝發(fā)的間隔’"。
3．"以太"：惠更斯提出的波動說中，需要指出光傳播的介質(zhì)。因而，他預(yù)言有這樣一種連續(xù)彈性物質(zhì)，它充滿我們觀察所及的整個空間，滲透于一切物體之中，這種介質(zhì)取名為"以太"。
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