光的微粒說和波動說的高中教學(xué)設(shè)計
一、素質(zhì)教育目標(biāo)：
（一）知識教學(xué)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(xùn)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(rèn)識，培養(yǎng)科學(xué)探索、質(zhì)疑精神，提高科學(xué)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(xué)生感受和體會物理學(xué)的研究方法，領(lǐng)略物理理論的形成過程和物理學(xué)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(xué)生的辯證唯物觀點，激發(fā)學(xué)習(xí)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(xué)生學(xué)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(rèn)識的發(fā)展過程。因而，上好這節(jié)課，對認(rèn)識光的本性，提高學(xué)生的科學(xué)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(rèn)識的發(fā)展史，從而激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)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)展過程和研究方法。初步認(rèn)識光的波動性與粒子性，且光具有波粒二象性是學(xué)習(xí)的難點。要調(diào)動學(xué)生學(xué)習(xí)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(xué)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(zhǔn)備：
多功能激光儀 投影儀 多媒體課件
五、學(xué)生活動設(shè)計：
主要包括老師提出問題引導(dǎo)學(xué)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(biāo)。
六、教學(xué)步驟：
（一）明確目標(biāo)，引入課題：
演示一：激光儀演示觀察：光的直進(jìn)、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(jìn)、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(xué)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(xué)知識的理解和應(yīng)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(xiàn)象產(chǎn)生驚奇，產(chǎn)生學(xué)習(xí)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(jìn)、反射、折射等規(guī)律解釋和說明，需要我們進(jìn)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(rèn)識經(jīng)歷了漫長而曲折的過程，直到十七世紀(jì)，人類對光本性的認(rèn)識才逐漸形成了兩種學(xué)說。
（二）重點、難點的學(xué)習(xí)與目標(biāo)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(xué)》一書中，牛頓認(rèn)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(dāng)光從空氣進(jìn)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(dāng)時，人們不能用實驗方法測出光速，又因牛頓的威望，這種學(xué)說在18世紀(jì)取得了統(tǒng)治地位"。
按照牛頓的.微粒說，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，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(xué)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(rèn)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(xué)說認(rèn)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(xué)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�；莞钩晒Φ赝茖�(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(jìn)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(dāng)時的一切光現(xiàn)象。
直到19世紀(jì)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(jì)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(rèn)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(rèn)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(rèn)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(jìn)一步去用實驗和觀察來加以證明和改進(jìn)"。牛頓的嚴(yán)謹(jǐn)、兼收并蓄的科學(xué)態(tài)度值得我們學(xué)習(xí)。
（三）總結(jié)擴(kuò)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)是通過實驗為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一門科學(xué)，物理學(xué)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(xué)家的努力。這種探索精神，是我們今天學(xué)習(xí)的動力，這種探索過程，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(yù)習(xí)下二節(jié)內(nèi)容，提出預(yù)習(xí)目標(biāo)，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(xì)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(jìn)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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