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高中物理激光教案設(shè)計(jì)

時(shí)間:2023-05-03 14:18:18 物理教案 我要投稿
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高中物理激光教案設(shè)計(jì)

 13.8 激光

高中物理激光教案設(shè)計(jì)

  【教學(xué)目標(biāo)】

 。ㄒ唬┲R(shí)目標(biāo)

  1.了解激光和自然光的區(qū)別.

  2.通過(guò)閱讀,收集整理相關(guān)資料,認(rèn)識(shí)激光的特點(diǎn)和應(yīng)用.

  (二)能力目標(biāo)

  1.通過(guò)課外閱讀,收集整理有關(guān)激光應(yīng)用的資料,培養(yǎng)加工處理信息的能力.

  2.通過(guò)對(duì)激光的特點(diǎn)及應(yīng)用的學(xué)習(xí),培養(yǎng)應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力.

 。ㄈ┑掠繕(biāo)

  通過(guò)對(duì)激光應(yīng)用的學(xué)習(xí),使學(xué)生感受到科學(xué)知識(shí)的無(wú)究力量,培養(yǎng)熱愛(ài)科學(xué)的品質(zhì).

  【教學(xué)重點(diǎn)】激光與自然光的區(qū)別以及激光特點(diǎn)和應(yīng)用.

  【教學(xué)難點(diǎn)】激光與自然光的區(qū)別.

  【教學(xué)方法】

  1.通過(guò)對(duì)自然光的分析,提出激光的相干性.

  2.通過(guò)學(xué)生課前閱讀,初步了解激光的特點(diǎn)及廣泛應(yīng)用.

  3.通過(guò)收集激光方面的材料,討論交流,進(jìn)一步掌握激光的特點(diǎn)及應(yīng)用知識(shí).

  4.通過(guò)觀看錄像,進(jìn)一步加深對(duì)激光知識(shí)的了解.

  【教學(xué)用具】激光手電筒、投影儀、三段有關(guān)激光的錄像材料.

  【教學(xué)過(guò)程】

  一、引入新課

 。蹘煟菡n前大家已經(jīng)閱讀了課文,了解了激光是自然界沒(méi)有的光,首先我們來(lái)看看它與自然光有什么不同.

  二、新課教學(xué)

 。ㄒ唬┳匀还夂图す猓ㄍ队埃

  自然光(例如白熾燈) 激光

  原子發(fā)光方向,時(shí)刻不確定

  頻率不一樣

  不能發(fā)生干涉

  非相干光

  頻率一樣

  能發(fā)生干涉(雙縫干涉實(shí)驗(yàn))

  人工產(chǎn)生的相干光

  都是原子受激發(fā)處于不穩(wěn)定狀態(tài)發(fā)射出來(lái)的

 。蹘煟萃ㄟ^(guò)上表的比較,同學(xué)們可以看到,激光的第一個(gè)特點(diǎn)就是它是一種人工相干光.激光還有許多與自然光不同的特點(diǎn),下面請(qǐng)同學(xué)們將自己閱讀課文整理的表格展示出來(lái).

 。ń處熝惨,大部分同學(xué)整理得很好,選出比較全面的一組投影(如表20—2)老師簡(jiǎn)單講解)

  [師]其實(shí),激光的應(yīng)用遠(yuǎn)不止這些,而且還在迅速發(fā)展,這方面的介紹很多,下面請(qǐng)大家根據(jù)課前收集的材料,開(kāi)展課堂交流.

 。ǘ┘す獾膽(yīng)用

  (分組介紹,同時(shí)教師提煉要點(diǎn)并板書(shū),以調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性.)

  第一組(投影資料)我們組收集整理了激光在相干性方面的特點(diǎn),激光是相干光.可用來(lái)進(jìn)行光的干涉、衍射等實(shí)驗(yàn)(科學(xué)實(shí)驗(yàn)),由于原子的發(fā)光不是無(wú)限制持續(xù)的,每一次發(fā)光與下一次發(fā)光總有一個(gè)時(shí)間間隔,只有同一光源在同一發(fā)光時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)出的光,在空間某點(diǎn)相遇時(shí)才會(huì)發(fā)生干涉,所以原子發(fā)光的平均時(shí)間間隔稱(chēng)為相干時(shí)間,在相干時(shí)間內(nèi)光的行程稱(chēng)為相干長(zhǎng)度,激光的相干長(zhǎng)度可達(dá)幾十千米,相干性較好.

  第二組(投影資料)我們組整理的信息中,激光的另一特點(diǎn)是激光的亮度特高,近年研制出的強(qiáng)激光的亮度要比太陽(yáng)亮100億倍以上.激光器發(fā)出的激光是集中在沿傳播方向的一個(gè)極小的發(fā)射角內(nèi),亮度就會(huì)比同功率的光源高幾億倍,在極短時(shí)間內(nèi)會(huì)輻射出巨大的能量,聚集在一點(diǎn)時(shí)可產(chǎn)生幾百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)度的高溫.

  第三組除了前面兩組介紹的兩個(gè)特點(diǎn)外,還有一個(gè)特點(diǎn)就是激光的單色性好,自然界找不到頻率“純凈”的光,各種頻率的光總是混雜在一起的.但由于激光器中光學(xué)諧振腔的干涉作用,只有那些滿(mǎn)足諧振腔共振條件的頻率才能形成激光輸出,不滿(mǎn)足共振條件的頻率,都在諧振腔內(nèi)干涉相消了,因此激光的頻率單一,單色性非常好,拿氦氖氣體激光器來(lái)說(shuō),它產(chǎn)生的光波長(zhǎng)范圍不到一百億分之一微米,完全可以視為單一而沒(méi)有偏差的波長(zhǎng),是極純的單色光.

  第四組我們組收集的資料中,除了前面三組講的,還有一點(diǎn),激光的方向性好,一般的手電筒或探照燈聚光雖然很好,看上去它們射出的光束是筆直的,但在一兩公里后,光線(xiàn)就發(fā)散成很大一片,亮度明顯減弱.而激光射到這個(gè)距離上基本沒(méi)有發(fā)散,激光是方向最一致、最集中的光.

  [師]前面幾組同學(xué)從激光的特點(diǎn)角度閱讀收集了很多資料,都比較好,雖然其中有些材料我們不能完全弄懂,但以后我們還有很多學(xué)習(xí)機(jī)會(huì),到時(shí)可以更進(jìn)一步理解.下面我們?cè)賮?lái)交流激光應(yīng)用方面的資料.

  第五組(閱讀)

  激光具有很高的能量,所以它是精密機(jī)械加工特別是微電子工業(yè)加工不可缺少的工具,用激光對(duì)金屬打孔、切割、焊接、淬火,激光代替機(jī)械刀具和刻刀直接加工大型和微型元件,具有普通機(jī)械加工不可比擬的特點(diǎn).利用它可以在堅(jiān)硬的材料上打直徑0.1 mm到幾微米的小孔.激光鉆孔不受加工材料的硬度和脆性的限制,而且鉆孔速度異常快,可以幾千分之一秒甚至幾百萬(wàn)分之一秒內(nèi)鉆出表面十分整齊光潔的小孔,激光快速自動(dòng)成型技術(shù),可以控制激光束將材料逐層“燒結(jié)”而形成實(shí)體零件或模具、模型.它可快速制成精密復(fù)雜或不規(guī)則圖案的機(jī)械零件.我國(guó)已經(jīng)研制成功激光迅速自動(dòng)成型機(jī),標(biāo)志著我國(guó)已經(jīng)掌握了這項(xiàng)新技術(shù),并迅速進(jìn)入國(guó)產(chǎn)化、商品化階段.

  第六組(閱讀)

  激光在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上也有廣泛應(yīng)用,用激光照射農(nóng)作物種子,可誘發(fā)遺傳變異,縮短種子發(fā)芽時(shí)間,育出的秧苗生長(zhǎng)比較快,長(zhǎng)勢(shì)好,粗壯且均勻整齊,改善了農(nóng)作物生長(zhǎng)性能,提高產(chǎn)量.把激光技術(shù)引入果樹(shù)裁培,能改良水果品質(zhì),提高水果產(chǎn)量.用激光照射牲畜家禽魚(yú)類(lèi),能促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育等.

  激光在臨床醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用相當(dāng)廣泛,“激光刀”能有效地局部加熱凝固血管,出血少.而且“刀”不與組織接觸,不用消毒,激光刀很鋒利,切割軟組織和硬組織都一樣快捷,還可應(yīng)用激光對(duì)穴位照射,給穴位輸入能量,無(wú)痛、滅菌、快速、安全.

  第七組(閱讀)

  激光在信息產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域有著重要應(yīng)用.在光纖通信中,激光作為信息高速傳輸?shù)妮d體作通信載波.它還是信息高速處理的載體,光學(xué)計(jì)算機(jī)有著普通計(jì)算機(jī)無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn),這種計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度高,傳輸信息量大,激光應(yīng)用在信息存儲(chǔ)領(lǐng)域,使大容量、高密度信息存儲(chǔ)成為可能,像課本上介紹的DVD實(shí)際上是一種存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的磁性媒體,它可以雙層雙面使用,運(yùn)行時(shí)間高達(dá)484 min,儲(chǔ)存量是VCD的幾十倍甚至數(shù)十倍,可多達(dá)17GB.

  第八組(閱讀)

  目前,激光已成為重要的戰(zhàn)略武器,在國(guó)防軍事領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,例如激光測(cè)距、激光雷達(dá)、激光制導(dǎo)、激光模擬等技術(shù)的應(yīng)用.激光武器包括激光致盲武器、激光干擾武器、激光防空武器等,這些武器對(duì)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響.激光制導(dǎo)能快速準(zhǔn)確無(wú)誤地?fù)糁心繕?biāo).

  用激光點(diǎn)燃核燃料是目前各國(guó)科學(xué)家競(jìng)相研究的重大課題,預(yù)計(jì)在2010年左右能夠用激光實(shí)現(xiàn)核聚變,能源危機(jī)問(wèn)題有望得到根本解決.

 。蹘煟萃瑢W(xué)們課前做了很多準(zhǔn)備,閱讀了大量相關(guān)資料,一定很有收獲.我也給大家收集了部分與激光相關(guān)的錄像資料,請(qǐng)大家看一看.

 。◣熒餐^看錄像)

  三、小結(jié)

  四、布置作業(yè)

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