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2019 人教版高中物理选修第一册《第四章 光》大单
元整体教学设计[2020 课标]
一、内容分析与整合
二、《普通高中物理课程标准(2017 年版 2020 年修订)》分解
三、学情分析
四、大主题或大概念设计
五、大单元目标叙写
六、大单元教学重点
七、大单元教学难点
八、大单元整体教学思路
九、学业评价
十、大单元实施思路及教学结构图
十一、大情境、大任务创设
十二、单元学历案
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十三、学科实践与跨学科学习设计
十四、大单元作业设计
十五、“教-学-评”一致性课时设计
十六、大单元教学反思
一、内容分析与整合
(一)教学内容分析
《第四章 光》是 2019 人教版高中物理选修第一册中的重要章节,内容涵
盖了光的折射、全反射、光的干涉、光的衍射、光的偏振以及激光等多个方面。
这些内容是光学领域的基础知识,不仅涉及光的传播规律,还深入探讨了光的
本质和特性。
光的折射:
概念:光从一种介质斜射入另一种介质时,传播方向发生偏折的现象称为
光的折射。
折射定律:折射光线、入射光线和法线在同一平面内,折射光线和入射光
线分别位于法线两侧,入射角的正弦与折射角的正弦之比等于两种介质的折射
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率之比。
折射率:光从真空射入某种介质时,入射角的正弦与折射角的正弦之比,
称为该介质的绝对折射率,简称折射率。
实验:通过测量玻璃砖的折射率,加深对折射定律的理解。
全反射:
概念:光从光密介质射入光疏介质时,如果入射角大于或等于临界角,光
线将全部反射回原介质中的现象称为全反射。
临界角:发生全反射时的入射角称为临界角,临界角的大小与介质的折射
率有关。
应用:光导纤维、全反射棱镜等都是利用全反射原理工作的。
光的干涉:
概念:两列或多列频率相同、振动方向相同、相位差恒定的相干光源在空
间某些区域相遇时,相互加强或相互削弱的现象称为光的干涉。
双缝干涉:通过双缝产生的干涉图样,可以测量光的波长。
薄膜干涉:利用薄膜前后两个表面的反射光相互干涉产生的现象,可以解
释肥皂泡、油膜等的彩色条纹。
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实验:用双缝干涉测量光的波长:
目的:通过实验掌握用双缝干涉测量光波长的方法。
原理:利用双缝干涉产生的明暗条纹间距与光波长的关系,通过测量条纹
间距和双缝间距,计算光的波长。
步骤:搭建实验装置,调节光源、双缝和观察屏的位置,测量条纹间距,
计算波长。
光的衍射:
概念:光在传播过程中遇到障碍物或小孔时,能够绕过障碍物继续传播的
现象称为光的衍射。
单缝衍射:通过单缝产生的衍射图样,可以观察光的衍射现象。
衍射光栅:由许多等宽的狭缝等距离地排列起来形成的光学元件,可以产
生更清晰的衍射图样。
光的偏振 激光:
偏振:光波在垂直于传播方向的平面上,只沿某个特定方向振动的现象称
为光的偏振。
偏振片:能够允许特定方向振动的光波通过的光学元件。
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激光:通过受激辐射产生的相干光,具有高度的相干性、平行性和亮度。
(二)单元内容分析
本单元内容紧密围绕光的传播和光的本质展 开 ,从光的折射现象入 手 , 逐
步深入到光的全反射、干涉、衍射、偏振以及激光等高 级 概念。这些概念之间
既 有 联 系 又 有区别, 共 同 构 成了光学领域的基础知识 体 系。
光的折射与全反射:
折射和全反射是光在介质间传播时的两种基本现象, 它们 分别 描述 了光在
不同介质间的传播方向 变化 和光在特定条件 下 的全反射现象。
折射定律和全反射条件是本单元的基础内容,通过实验可以加深学生对这
些定律和条件的理解。
光的干涉与衍射:
干涉和衍射是光波动性的重要表现, 它们揭示 了光波在空间中的 叠 加和传
播规律。
双缝干涉和单缝衍射实验是本单元的重 点 内容,通过实验可以直观地观察
到光的干涉和衍射现象, 进而 理解光的波动性质。
光的偏振与激光:
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偏振是光波的一种特 殊 振动 状态 , 它描述 了光波在垂直于传播方向的平面
上的振动方向。
激光作为一种特 殊 的光源,具有高度的相干性、平行性和亮度,在现 代科
技 中有 着广泛 的应用。
( 三 )单元内容 整合
本单元内容 虽然 涉及多个方面, 但它们 之间有 着 紧密的内在 联 系。通过 整
合 这些内容,可以 帮助 学生 构 建 完整 的光学知识 体 系,加深对光的传播规律和
本质的理解。
光的传播规律:
从光的折射、全反射到光的干涉、衍射,这些内容 共 同 揭示 了光在不同条
件 下 的传播规律。
通过实验观察和理 论 分析,学生可以 逐 步掌握这些规律, 并 学 会运 用 它们
解 决 实 际问题 。
光的本质:
光的干涉、衍射和偏振现象 揭示 了光的波动性质, 而 激光的产生 则进 一步
证 明了光具有 粒子 性(光 子 性)。
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通过 整合 这些内容,学生可以全面理解光的波 粒 二象性, 进而认 识到光的
本质是一种 复杂 的物理现象。
实验与理 论 相 结合 :
本单元内容 注 重实验与理 论 的 结合 ,通过实验可以加深学生对理 论 知识的
理解,同时 也 可以通过理 论 分析 指 导实验的 进 行。
通过这种 结合 方 式 ,学生可以更 好 地掌握光学知识, 并培养 实验 技 能和 科
学 思 维。
二、《普通高中物理课程标准( 2017 年版 2020 年修订)》分解
(一)物理观念
物质观念:
通过学 习 光的折射、全反射等现象,学生能够 认 识到光是一种物质形 态 ,
具有传播 速 度和折射率等物理 属 性。
通过实验观察光的干涉、衍射等现象,学生可以 进 一步理解光波的波动性
质, 认 识到光波是由光 子组 成的波动现象。
运 动与相互作用观念:
通过学 习 光的折射定律和全反射条件,学生能够理解光在不同介质间的传
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播方向和 速 度的 变化 规律, 进而认 识到光与介质之间的相互作用。
通过分析光的干涉和衍射图样,学生可以理解光波在空间中的 叠 加和传播
规律, 进而认 识到光波之间的相互作用。
能量观念:
通过学 习 激光的产生和应用,学生能够 认 识到激光是一种高能量的相干光
源,具有 广泛 的应用前 景 。
通过分析光在不同介质中的传播过程中的能量 损失 和 转换 规律,学生可以
进 一步理解光的能量性质。
(二) 科 学 思 维
模型 建 构 :
在学 习 光的折射和全反射现象时,学生可以通过建 构 光线传播 模型 来理解
光的传播规律。
在学 习 光的干涉和衍射现象时,学生可以通过建 构 光波 叠 加 模型 来理解光
的波动性质。
科 学 推 理:
通过 运 用折射定律和全反射条件 进 行 推 理计算,学生可以加深对光的传播
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规律的理解。
通过分析光的干涉和衍射图样 进 行 推 理分析,学生可以加深对光的波动性
质的理解。
科 学 论证 :
在学 习 激光的产生和应用时,学生可以通过 科 学 论证 来 阐述 激光的 优点 和
应用前 景 。
在学 习 光的偏振现象时,学生可以通过 科 学 论证 来 阐述 偏振片的作用和应
用领域。
质 疑创新 :
在学 习 过程中,学生可以通过质 疑 和 创新 来探 索新 的光学现象和应用领域。
例 如,学生可以 思考 如 何 利用光的折射和全反射现象来 设 计 新型 的光学 器
件或光学系 统 。
( 三 ) 科 学探 究
问题提出 :
学生可以通过观察实验现象和 阅读文献资料 来 提出 关于光学现象的 问题 。
例 如,学生可以 思考 为 什么 光在通过不同介质时 会 发生折射现象 ? 为 什么
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光在特定条件 下会 发生全反射现象 ?
证据收集 :
学生可以通过实验观察和测量来 收集 关于光学现象的 证据 。
例 如,学生可以通过测量不同介质对光的折射率来验 证 折射定律的正 确 性 ;
通过观察光的干涉和衍射图样来 收集 关于光波动性质的 证据 。
解释 交流 :
学生可以通过对实验 数据 的分析和 处 理来解释光学现象的原 因 和规律。
学生可以通过与同学和 老师 的 交流 来分 享自己 的实验成果和观 点 , 进 一步
加深对光学现象的理解。
反 思评估 :
在实验过程中和实验 结束 后,学生可以对 自己 的实验方 案 、实验 操 作和实
验 数据进 行反 思 和 评估 。
通过反 思 和 评估 ,学生可以 找出 实验中 存 在的 问题 和不 足 之 处 , 并提出改
进措施 和建 议 。
(四) 科 学 态 度与 责任
科 学本质: