光的微粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)的高中教學(xué)設計
一、素質(zhì)教育目標：
（一）知識教學(xué)點(diǎn)：
1．知道光的微粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)
2．了解光的波動(dòng)說(shuō)和微粒說(shuō)的發(fā)展史
（二）能力訓練點(diǎn)：
1．通過(guò)實(shí)驗現象的觀(guān)察對比分析，注重觀(guān)察能力的培養。
2．通過(guò)對光本性發(fā)展史的認識，培養科學(xué)探索、質(zhì)疑精神，提高科學(xué)素質(zhì)。
（三）德育滲透點(diǎn)：
1．通過(guò)對光本性發(fā)展史的了解，使學(xué)生感受和體會(huì )物理學(xué)的研究方法，領(lǐng)略物理理論的形成過(guò)程和物理學(xué)家的思維方法。
2．對光的波動(dòng)說(shuō)與微粒說(shuō)的初步了解，培養學(xué)生的辯證唯物觀(guān)點(diǎn)，激發(fā)學(xué)習興趣，培養創(chuàng )新意識和創(chuàng )新精神。
二、重點(diǎn)、難點(diǎn)、疑點(diǎn)及解決辦法：
本節課的內容，就課本而言，十分簡(jiǎn)單，而學(xué)生學(xué)起來(lái)比較枯燥抽象。但它是本章的開(kāi)頭.本章貫穿主線(xiàn)--人類(lèi)對本性認識的發(fā)展過(guò)程。因而，上好這節課，對認識光的本性，提高學(xué)生的科學(xué)素質(zhì)和培養創(chuàng )新精神十分必要。重點(diǎn)是了解人類(lèi)對光本性認識的發(fā)展史，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習興趣，使學(xué)生受到辯證唯物主義教育，了解物理學(xué)的曲折發(fā)展過(guò)程和研究方法。初步認識光的波動(dòng)性與粒子性，且光具有波粒二象性是學(xué)習的難點(diǎn)。要調動(dòng)學(xué)生學(xué)習的積極性，使課堂變得生動(dòng)活潑，增加較多的演示實(shí)驗，穿插介紹物理學(xué)史是十分必要的。
三、課時(shí)安排：
本節內容：
1課時(shí)
四、教具準備：
多功能激光儀 投影儀 多媒體課件
五、學(xué)生活動(dòng)設計：
主要包括老師提出問(wèn)題引導學(xué)生思考、討論，觀(guān)察實(shí)驗，類(lèi)比分析，歸納推理，質(zhì)疑等，激發(fā)起興趣，落實(shí)"以人為本，注重發(fā)展"的目標。
六、教學(xué)步驟：
（一）明確目標，引入課題：
演示一：激光儀演示觀(guān)察：光的直進(jìn)、反射、折射、介質(zhì)分界面上同時(shí)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(jìn)、衍射現象等。
演示三：?jiǎn)紊馔ㄟ^(guò)雙縫屏所發(fā)生的干涉現象。
在實(shí)驗演示前可由老師先引導學(xué)生分析可能產(chǎn)生何種現象，然后演示觀(guān)察，一方面檢驗所學(xué)知識的理解和應用能力，另一方面由于受所學(xué)知識的局限，對演示二與演示三所發(fā)生的現象產(chǎn)生驚奇，產(chǎn)生學(xué)習興趣，可以激發(fā)求知欲。在此基礎上老師提出：以上種種現象已經(jīng)無(wú)法用光的直進(jìn)、反射、折射等規律解釋和說(shuō)明，需要我們進(jìn)一步弄清光的本質(zhì)，光到底是什么？
人類(lèi)對光本性的探討，從很早就開(kāi)始了，不過(guò)這個(gè)問(wèn)題并不簡(jiǎn)單，人類(lèi)對光本性的認識經(jīng)歷了漫長(cháng)而曲折的過(guò)程，直到十七世紀，人類(lèi)對光本性的認識才逐漸形成了兩種學(xué)說(shuō)。
（二）重點(diǎn)、難點(diǎn)的學(xué)習與目標的完成過(guò)程：
1．光的微粒說(shuō)：
多媒體課件："關(guān)于光的本性問(wèn)題，在1704年出版的《光學(xué)》一書(shū)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(xiàn)傳播的微粒。這種看法被稱(chēng)為微粒說(shuō)。牛頓用彈性小球撞擊平面時(shí)發(fā)生反彈現象的類(lèi)比，來(lái)解釋光的反射現象，當光從空氣進(jìn)入透明介質(zhì)時(shí)，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?zhuān)瑧摷僭O介質(zhì)中的光速大于真空中的光速。當時(shí)，人們不能用實(shí)驗方法測出光速，又因牛頓的威望，這種學(xué)說(shuō)在18世紀取得了統治地位"。
按照牛頓的.微粒說(shuō)，解釋光的直進(jìn)、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(shí)，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(shuō)在解釋時(shí)遇到很大的困難。
2．光的波動(dòng)說(shuō)；
多媒體課件展示："荷蘭物理學(xué)家惠更斯在1678年寫(xiě)成的《光論》一書(shū)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(mǎn)整個(gè)宇宙空間，這就是惠更斯的波動(dòng)說(shuō)。這種學(xué)說(shuō)認為光是某種振動(dòng)，以波的形式在"以太"介質(zhì)中的傳播。按此學(xué)說(shuō)解釋光的折射時(shí)要假設介質(zhì)中的光速小于真空中的光速�；莞钩晒Φ赝茖С隽斯獾姆瓷浜驼凵涠�。但是，"以太"這種連續彈性介質(zhì)，難以想象，給波動(dòng)說(shuō)本身造成了不可克服的困難"。
光的波動(dòng)說(shuō)在解釋光的直進(jìn)和影子的形成原因時(shí)也遇到困難。
可見(jiàn)，光的微粒說(shuō)和波動(dòng)說(shuō)在解釋光現象時(shí)，都各有成功的一面，但都不能完滿(mǎn)地解釋當時(shí)的一切光現象。
直到19世紀初，人們發(fā)現了光的干涉、衍射，從而波動(dòng)說(shuō)得到很大發(fā)展。19世紀未，又發(fā)現了波動(dòng)說(shuō)不能解釋的新現象--光電效應，證實(shí)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(shuō)，但他并不排斥波動(dòng)說(shuō)。他根據所做過(guò)的大量實(shí)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(dòng)的一個(gè)特征，而惠更斯卻否認波的周期性。因此，牛頓在它的微粒說(shuō)理論中包容有波動(dòng)說(shuō)的合理因素。牛頓認為"我只是對尚待發(fā)現的光和它對自然結構的那些效果開(kāi)始做了一些分析，對它做了幾點(diǎn)提示，而把這些啟示留等那些好奇的人們進(jìn)一步去用實(shí)驗和觀(guān)察來(lái)加以證明和改進(jìn)"。牛頓的嚴謹、兼收并蓄的科學(xué)態(tài)度值得我們學(xué)習。
（三）總結擴展與作業(yè)布置：
關(guān)于光本性的探索又一次證明了物理學(xué)是通過(guò)實(shí)驗為基礎發(fā)展起來(lái)的一門(mén)科學(xué)，物理學(xué)理論的形成經(jīng)過(guò)實(shí)驗→假說(shuō)→實(shí)驗→完善和發(fā)展假說(shuō)……的辯證過(guò)程，這期間往往要經(jīng)過(guò)幾代科學(xué)家的努力。這種探索精神，是我們今天學(xué)習的動(dòng)力，這種探索過(guò)程，使我們再次領(lǐng)略到物理學(xué)的研究方法和物理思想。
布置學(xué)生預習下二節內容，提出預習目標，按課本要求自己觀(guān)察所講述的現象。
七、板書(shū)設計（投影）
第一節 波動(dòng)說(shuō)和微粒說(shuō)
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(dòng)的大小不同的粒子"，這些粒子被發(fā)光體"一個(gè)接一個(gè)地發(fā)射出來(lái)"。
2．為解釋光在兩種介質(zhì)界面上同時(shí)發(fā)生的反射與折射，牛頓提出著(zhù)名的"猝發(fā)理論"，他提出："每一束光線(xiàn)在通過(guò)任何折射面時(shí)，便處于某種為時(shí)短暫的過(guò)渡性結構和狀態(tài)之中。在光線(xiàn)的前進(jìn)過(guò)程中，這種狀態(tài)每隔相等的間隔（等時(shí)或等距）內就復發(fā)一次，并使光線(xiàn)在它每一次復發(fā)時(shí)，容易通過(guò)下一個(gè)折射面，而在它經(jīng)過(guò)兩次復發(fā)之間容易被這個(gè)面反射"，"我將把任何一條光線(xiàn)返回到傾向于反射的狀態(tài)稱(chēng)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(chēng)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(guò)的距離稱(chēng)它為‘猝發(fā)的間隔’"。
3．"以太"：惠更斯提出的波動(dòng)說(shuō)中，需要指出光傳播的介質(zhì)。因而，他預言有這樣一種連續彈性物質(zhì)，它充滿(mǎn)我們觀(guān)察所及的整個(gè)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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