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1、光的微粒说和波动说一、教学目标1 物理知识方面(1) 了解微粒说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题(2) 了解波动说的基本观点及对光学现象的解释和所遇到的问题2 物理思想方面，人类对光的本性的认识和研究经历了一个十分漫长的过程，这一过程也是辩证发展的过程根据事实建立学说，发展学说，或是决定学说的取舍，发现新的事实，再建立新的学说人类就是这样通过光的行为，经过分析和研究，逐渐认识光的本性的3 过程和方法注重体现以学生为主体的教学理念，在师生的共同教学活动中，通过对“光”物理现象的观察、分析和归纳，培养学生科学探究的能力，并通过实验让学生了解研究物理的重要方法。4 情景态度和价值观,先布置
2、课后作业(上一节课),提出问题,“光是什么”即光的本质，让同学们回去查阅有关资料，网上查询也可，分组进行，培养学生团结互助的精神，学习物理前辈严谨兼收并蓄的科学态度。5重点难点重点：光的本质和认识难点：光的波动性概念的形成二、教学设计思路和教学流程1 教学理念：本节课自始至终贯彻二期课改“以学生发展为本，教学内容贴近生活、贴近时代，实现学生学习方式的根本转变的教学理念；课堂教学的主线是：情景引入一探索研究一拓展应用，情景为基础，探究为核心，情景引导探究，自主活动以“大家谈”形式贯穿于课堂教学的始终。、2 教学方法：心理学研究认为“当人遇到问题需要解决：而又没有现成办法时，思维才出现”；所以，本
3、节课采用的教学方法一改过去传统教学的教师叙述、学生被动接受、死记硬背、机械训练的模式，转向学生亲身体验感受、主动参与、合作探究，由接受式学习转变为主动获取式学习，通过创设物理情景，制造悬念，使学生“悟物穷理；通也引导、启发、讨论从而进行探究，建立正确的波及相关的物理概念。学生在获取知识的同时，培养了学习能力。：3 教学手段：通过生活中常见的典型事例及学生亲自参与的“演示”，由创设的物理情景引出问题，唤起学生的感性认识，激发学生的求知欲，提供便于探索规律的良好的物理情境。并充分运用现代信息技术平台，以多媒体动画模拟，再次为学生构建了逼真的物理情景。这一章的内容，贯穿一条主线人类对光的本性的认识的
4、发展过程结合各节内容，适当穿插物理学史材料是必要的这种做法不但可使课堂教学主动活泼，内容丰富，还可以对学生进行唯物辩证思想教育本节就课本内容，十分简单，学生学起来十分枯燥课本所提到的内容，都是结论性的，加入一些史料不仅可能而且必要。三、主要教学过程情景引入（一）师：在历史上对光的本质的认识有几种观点？生：两种，牛顿的微粒说和惠更斯波动说师：你们认为哪种观点正确？生：惠更斯波动说师：牛顿的微粒说能解释哪种现象：光的反射折射、光的直线传播（多媒体演示光的反射折射、光的直线传播），而波是可以衍射的，你们说为什么牛顿“微粒说”不正确而“波动说”正确？生：牛顿微粒说不能解释两束光相遇后，为何仍能沿原方向
5、传播（学生演示：弹性小球在空中相遇的情况，波在空中叠加的情况）师：牛顿微粒说在解释上述情景无能为力，但波动论也有不足之处，我们知道光是沿直线传播的，但波又可以衍射，比如“听其声而不见其人”说明光是沿直线传播，而声波是可以绕射的，你们怎么解释此现象？生：光也可以衍射（实验：从网上查到激光笔（几元就可以买到）通过单缝发生了衍射）发生明显衍射的条件：波长和孔的尺寸相比。声波的波长长，光波的波长很短。声波在一般情况下可以绕射，而光波不容易观察到衍射现象。师：同学们通过观察，思考得出了正确的结论，当光的干涉衍射现象被发现后，波动论就战胜了微粒说，但是否波动说就非常完美了？问题1：光既然是波，传播光的媒质
6、是什么（波的条件：波源和媒质）情景引入（二）学生总结：光学现象是与人类的生产和日常生活密切相关的人类在对光学现象、规律的研究的同时，也开始了对光本性的探究到了17世纪，人类对光的本性的认识逐渐形成了两种学说（一）光的微粒说一般，人们都认为牛顿是微粒说的代表，牛顿于1675年曾提出：“光是一群难以想象的细微而迅速运动的大小不同的粒子”，这些粒子被发光体“一个接一个地发射出来”用这样的观点，解释光的直进性、影的形成等现象是十分方便的在解释光的反射和折射现象时，同样十分简便当光射到两种介质的界面时，要发生反射和折射在解释反射现象时，只要假设光的微粒在与介质作用时，其相互作用，使微粒的速度的竖直分量方
7、向变化，但大小不变；水平分量的大小和方向均不发生变化（因为在这一方向上没有相互作用），就可以准确地得出光在反射时，反射角等于入射角这一与实验事实吻合的结论说到折射，笛卡儿曾用类似的假设，成功地得出了入射角正弦与折射角正弦之比为一常数的结论但当光从光疏介质射向光密介质时，发生的是近法线折射，即入射角大，折射角小这时，必须假设光在光密介质的传播速度较光在光疏介质中的传播速度大才行一束光入射到两种介质界面时，既有反射，又有折射何种情况发生反射，何种情况下又发生折射呢?微粒说在解释这一点时遇到了很大的困难为此，牛顿提出了著名的“猝发理论”他提出：“每一条光线在通过任何折射面时，便处于某种为时短暂的过渡
8、性结构和状态之中在光线的前进过程中，这种状态每隔相等的间隔（等时或等距）内就复发一次，并使光线在它每一次复发时，容易透过下一个折射面，而在它（相继）两次复发之间容易被这个面所反射”，“我将把任何一条光线返回到倾向于反射（的状态）称它为容易反射的猝发，而把它返回到倾向于透射（的状态）称它为容易透射的猝发，并且把每一次返回和下一次返回之间所经过的距离称它为猝发的间隔”如果说“猝发理论”还能解释反射和折射的话，那么，以微粒说解释两束光相遇后，为何仍能沿原方向传播这一常见的现象，微粒说则完全无能为力了（二）光的波动说关于光的本性，当时还存在另一种观点，即光的波动说认为光是某种振动，以波的形式向四周围传
9、播其代表人物是荷兰物理学家惠更斯他认为，光是由发光体的微小粒子的振动在弥漫于一切地方的“以太”介质中传播过程，而不是像微粒说所设想的像子弹和箭那样的运动他指出：“假如注意到光线向各个方向以极高的速度传播，以及光线从不同的地点甚至是完全相反的地方发出时，光射线在传播中一条光线穿过另一条光线而相互毫不影响，就能完全明白这一点：当我们看到发光的物体时，决不可能是由于从它所发生的物质，像穿过空气的子弹和箭一样，通过物质迁移所引起的”他把光比作在水面上投入石块时产生的同心圆状波纹发光体中的每一个微粒把振动，通过“以太”这种介质向周围传播，发出一组组同心的球面波波面上的每一点，又可以此点为中心，再向外传播
10、子波当然，这样的观点解释同时发生反射和折射，比微粒说的“猝发理论”方便得多，以水波为例，水波在传播时，反射与折射可以同时发生一列水波在与另一列水波相遇时，可以毫无影响的相互通过惠更斯用波动说还解释了光的反射和折射但他在解释光自光疏介质射向光密介质的近法线折射时，需假设光在光密介质中的传播速度较小现代光速的测定表明，波动说在解释折射时依据的假设是正确的：光在光密介质中传播时光速较小但在1，7世纪时，光速的测量尚在起步阶段，谁是谁非，没有定论当然，光的波动说在解释光的直进性和何以能在传播时，会在不透明物体后留下清晰的影子等问题也遇到困难可见，光的微粒说和波动说在解释光学现象时，都各有成功的一面，但
11、都不能完满地解释当时所了解的各种光学现象在其后的100多年中，主要由于牛顿的崇高地位及声望，因而微粒说一直占主导地位，波动说发展很缓慢人类对光本性的认识，还期待新的现象的发现直到19世纪初，人们发现了光的干涉现象，进一步研究了光的衍射现象干涉和衍射是波动的重要特征，从而光的波动说得到迅速发展人类对光的本性的认识达到一个新的阶段教师补充：牛顿理论中的波动性思想作为一代物理学大师的牛顿，是提倡了微粒说，但他却并不排斥波动说他根据他所做过的大量实验和缜密的思考，提出了不少卓越的、富有启发性的思想在关于颜色的见解上，他提出“不同种类的光线，是否引起不同大小的振动，并按其大小而激起不同的颜色感觉，正像空
12、气的振动按其大小而激起不同的声音感觉一样?而且是否特别是那些最易折射的光线激起最短的振动以造成深紫色的感觉，最不易折射的光线激起最长的振动，以造成深红色的感觉，而介于两者之间的各种光线激起各种中间大小的振动而造成中间颜色的感觉?”他同时还提出：“扔一块石头到平静的水面中，由此激起的水波将在石头落水的地方持续一段时间，并从这里以同心圆的形式在水面上向远处传播空气用力撞击所激起的振动和颤动也将持续少许时间，并从撞击处以同心球的形式传播到远方，与此相似，当光线射到任何透明体的表面并在那里折射或反射时，是不是因此就要在反射或折射介质中入射点的地方，激起振动和颤动的波，而且这种振动总能在那里发生并从那里
13、传播出去”在解释光现象中，牛顿还多次提出了周期性的概念而具有周期性，也是波动的一个重要特征，提出波动说的惠更斯却否认振动或波动的周期性因此，对牛顿来说，在他的微粒说理论中包含有波动说的合理因素究竟谁是谁非，牛顿认为“我只是对尚待发现的光和它对自然结构的那些效果开始作了一些分析，对它作了几点提示，而把这些提示留待那些好奇的人们进一步去用实验和观察来加以证明和改进”牛顿的严谨，兼收并蓄的科学态度是值得我们学习的，恐怕这也是他成为物理学大师的原因之一。四、评点本教学的特点是：师生作为“辩”“控”双方：教师认为牛顿的微粒论正确而学生认为惠更斯的波动论正确，学生通过实验观察多媒体演示（激光笔）演示，逐个
14、反驳老师的“错误观点”，使老师步步后退，但老师也有一些观点，例如“传播光的媒质”。给学生留有空间，下节课师生可以继续“辩”和“控”。在这一辨一控中，逐步加深物理概念的理解，同时交给了学生物理学习的方法。构建主义教学的设计有两大部分，一部分是学习环境的设计，另一部分是资助学习的设计。“自主建构”是诱导学生自主学习的内因。有人认为让学生自己查资料是否超越它的能力？我认为现在网络发达，学生的信息量很大，学生对问题可能知道皮毛，很多概念不是很清楚，很多想法也比较粗糙，通过学生自主合作取长补短，加上教师的正确引导，就能把认识推到一个更高境界。同时引导学生探索科学真理，告诉他们科学家在探索真理的道路上如何一代代劳动下去，我们如果接过他的旗帜把真理进行到底。本案另一个特点是：不是否定牛顿二是肯定牛顿在光的本质上的贡献，弘扬一代大师的才华魅力。1
