波的干涉和衍射教學(xué)設(shè)計

1、.12.4波的衍射和干預(yù)教學(xué)設(shè)計教學(xué)目的一、知識目的1.知道的衍射和波的疊加原理.2.知道什么是波的干預(yù)現(xiàn)象和干預(yù)圖樣.3.知道干預(yù)現(xiàn)象也是波特有的現(xiàn)象.二、才能目的培養(yǎng)學(xué)生的空間想象才能.三、德育目的通過波的疊加原理，使學(xué)生認(rèn)識到事物之間的普遍聯(lián)絡(luò).教學(xué)重點波的疊加原理和波的干預(yù)現(xiàn)象.教學(xué)難點波的干預(yù)中加強點和減弱點的位移和振幅的區(qū)別.教學(xué)方法實驗法、電教法、訓(xùn)練法.教學(xué)用具實物投影儀、CAI課件、波的干預(yù)實驗儀.課時安排1課時教學(xué)過程投影本節(jié)課的學(xué)習(xí)目的：1.知道波具有獨立傳播的特性和兩波疊加的位移規(guī)律.2.知道波的干預(yù)現(xiàn)象，知道干預(yù)是波的特性之一.3.理解波的干預(yù)原理.4.知道產(chǎn)生穩(wěn)定干

2、預(yù)現(xiàn)象的條件.學(xué)習(xí)目的完成過程一、引入投影復(fù)習(xí)考慮題1.什么叫波的衍射？2.產(chǎn)生明顯的衍射的條件是什么？學(xué)生答波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射.只有縫、孔的寬度和障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小時，才能產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象.老師：波的衍射研究的是一個波源發(fā)出波的情況，那么兩列或兩列以上的波在同一介質(zhì)中傳播，又會發(fā)生什么情況呢？二、新課教學(xué)一波的疊加原理設(shè)問把兩塊石子在不同的地方投入池塘的水中，就有兩列波在水面上傳播，兩列波相遇時，會不會像兩個小球相碰時那樣，都改變原來的運動狀態(tài)呢？演示取一根長繩，兩位同學(xué)在這根程度長繩的兩端分別向上抖動一下，學(xué)生觀察現(xiàn)象.學(xué)生表達(dá)現(xiàn)象現(xiàn)象

3、一：抖動一下后，看到有兩個凸起狀態(tài)在繩上相向傳播.現(xiàn)象二：兩列波相遇后，彼此穿過，繼續(xù)傳播，波的形狀和傳播的情形跟相遇前一樣. 老師總結(jié)兩列波相遇后，每列波都像相遇前一樣，保持各自原來的波形，繼續(xù)向前傳播，這是波的獨立傳播特性.多媒體模擬繩波相遇前和相遇后的波形老師剛剛，通過實驗，我們知道了兩列波在相遇前后，它們都保持各自的運動狀態(tài)，彼此都沒有受到影響，那么在兩列波相遇的區(qū)域里情況又如何呢？多媒體模擬繩波相遇區(qū)的情況老師總結(jié)在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個質(zhì)點同時參與兩個振動，其振動位移等于這兩列波分別引起的位移的矢量和.當(dāng)兩列波在同一直線上振動時，這兩種位移的矢量和簡化為代數(shù)和，這叫做波的疊加

4、原理.強化訓(xùn)練兩列振動方向一樣和振動方向相反的波疊加，振幅如何變化？振動加強還是減弱？學(xué)生討論后得到：兩列振動方向一樣的波疊加，振動加強，振幅增大.兩列振動方向相反的波疊加，振動減弱，振幅減小.二波的干預(yù)實物投影演示把兩根金屬絲固定在同一個振動片上，當(dāng)振動片振動時，兩根金屬絲周期性地觸動水面，形成兩個波源，觀察在兩列波相遇重疊的區(qū)域里出現(xiàn)的現(xiàn)象.老師說明由于這兩列波是由同一個振動片引起的，所以這兩個波源的振動頻率和振動步調(diào)一樣. 學(xué)生表達(dá)現(xiàn)象在振動的水面上，出現(xiàn)了一條條從兩個波源中間伸展出來的相對平靜的區(qū)域和劇烈振動的區(qū)域，這兩種區(qū)域在水面上的位置是固定的，而且互相隔開.用多媒體展示課本水波的

5、干預(yù)圖樣及波的干預(yù)的示意圖老師為什么會出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？結(jié)合課本圖1030進展分析：對于圖中的a點：設(shè)波源S1、S2在質(zhì)點a引起的振幅分別為A1和A2，以圖中a點波峰與波峰相遇時刻計時波源S1、S2引起a質(zhì)點的振動圖象如以下圖甲、乙所示，當(dāng)兩列波重疊時，質(zhì)點A同時參與兩個振動，合振動圖象如圖丙所示：從圖中可看出：對于a點，在t=0時是兩列波的波峰和波峰相遇，經(jīng)過半個周期，就變成波谷和波谷相遇，也就是說：在a點，兩列波引起的振幅都等于兩列波的振幅之和，即a點始終是振動加強點.說明的幾個問題：1.從波源S1、S2發(fā)出的兩列波傳到振動加強的點a振動步調(diào)是一致的，引起質(zhì)點a的振動方向是一致的，振幅為A=

6、A1+A2.2.振動加強的質(zhì)點a并不是始終處于波峰或波谷，它仍然在平衡位置附近振動，只是振幅最大，等于兩列波的振幅之和.那么，振動減弱的點又是如何形成的呢？以波源S1、S2分別將波峰、波谷傳給減弱點例如b點時刻開場計時，波源S1、S2分別引起質(zhì)點b振動的圖象如圖甲、乙所示，當(dāng)兩列波重疊后，質(zhì)點b同時參與兩個振動，合振動圖象如圖丙所示.在b點是兩列波的波峰和波谷相遇，經(jīng)過半個周期，就變成波谷和波峰相遇，在這一點兩列波引起的合振動始終是減弱的，質(zhì)點振動的振幅等于兩列波的振幅之差.說明的幾個問題：1.從波源S1、S2發(fā)出的兩列波傳到b點時引起b點的振動方向相反，振幅為A=|A1-A2|. 2.振動減

7、弱的質(zhì)點b并不是一定不振動，只是振幅最小，等于兩列波的振幅之差.學(xué)生閱讀課文相關(guān)內(nèi)容強化訓(xùn)練1.如下圖，沿一條直線相向傳播的兩列波的振幅和波長均相等，當(dāng)它們相遇時可能出現(xiàn)的波形是以下圖中的哪個？2.如下圖是兩列波發(fā)生干預(yù)的圖樣，圖中a、b、c、d、e各點的振動情況如何？參考答案1.當(dāng)兩列波的前半個波或后半個波相遇時，根據(jù)波的疊加原理，在前半個波或后半個波重疊的區(qū)域里所有的質(zhì)點振動的合位移為零，而兩列波的后半個波或前半個波的波形保持不變，所以選項B 正確.當(dāng)兩列波完全相遇時即重疊在一起，由波的疊加原理可知，所有質(zhì)點振動的位移均等于每列波單獨傳播時引起的位移的矢量和，使得所有的質(zhì)點，振動的位移加倍

8、，所以選項C也是正確的.所以此題應(yīng)選B、C2.解：a是振動減弱點；b、c是振動加強點，d處在振動加強區(qū)上，因此也是振動加強點，只好在此時刻它恰好處在平衡位置上；e點既不在振動加強區(qū)上，也不在振動減弱區(qū)上，因此它的振幅既不是最大，也不是零.三產(chǎn)生波的干預(yù)的條件比照投影演示實驗實驗一：在投影儀上放一個發(fā)波水槽，用同一振動片帶動兩個振針振動，觀察產(chǎn)生的現(xiàn)象.實驗二：在投影儀上放一個發(fā)波水槽，用二個振針分別激起兩列水波，觀察發(fā)生的現(xiàn)象.學(xué)生表達(dá)現(xiàn)象現(xiàn)象一：看到了穩(wěn)定的干預(yù)圖樣實驗一現(xiàn)象二：實驗二中，得到的干預(yù)圖樣是不穩(wěn)定的.老師總結(jié)假如互相疊加的兩列波波源頻率一樣，振動情況一樣，那么產(chǎn)生穩(wěn)定的干預(yù)現(xiàn)象

9、.說明：1.干預(yù)現(xiàn)象中那些總是振動加強的點或振動減弱的點是建立在兩個波源產(chǎn)生的頻率一樣的前提條件下.2.假如兩列頻率不同的波相疊加，得到的圖樣是不穩(wěn)定的；而波的干預(yù)是指波疊加中的一個特例，即產(chǎn)生穩(wěn)定的疊加圖樣.3.假如兩列波頻率一樣，但振幅相差很大將不會有明顯的干預(yù)現(xiàn)象，因為振動加強區(qū)和振動減弱區(qū)都在振動，振幅差異不大.強化訓(xùn)練關(guān)于兩列波的穩(wěn)定干預(yù)現(xiàn)象，以下說法正確的選項是A.任意兩列波都能產(chǎn)生穩(wěn)定干預(yù)現(xiàn)象B.發(fā)生穩(wěn)定干預(yù)現(xiàn)象的兩列波，它們的頻率一定一樣C.在振動減弱的區(qū)域，各質(zhì)點都處于波谷D.在振動加強的區(qū)域，有時質(zhì)點的位移等于零參考答案兩列波疊加產(chǎn)生穩(wěn)定干預(yù)現(xiàn)象是有條件的，不是任意兩列波都

10、能產(chǎn)生穩(wěn)定干預(yù)現(xiàn)象的，兩列波疊加產(chǎn)生穩(wěn)定干預(yù)現(xiàn)象的一個必要條件是兩列波的頻率一樣，所以選項A是錯誤的而選項B是正確的；在振動減弱的區(qū)域里，只是兩列波引起質(zhì)點的振動始終是減弱的，質(zhì)點振動的振幅等于兩列波的振幅之差，假如兩列波的振幅一樣，質(zhì)點振動的振幅就等于零，也不可能各質(zhì)點都處于波谷，所以選項C是錯誤的.在振動加強的區(qū)域里，兩列波引起質(zhì)點的振動始終是加強的，質(zhì)點振動的最劇烈，振動的振幅等于兩列波的振幅之和，但這些點始終是振動著的，因此有時質(zhì)點的位移等于零，所以選項D是正確的.所以此題應(yīng)選B、D.題后總結(jié)1.不管是振動加強點還是振動減弱點，位移仍隨時間做周期性變化.2.一切波都可以產(chǎn)生干預(yù)和衍射現(xiàn)象；反之可以發(fā)生干預(yù)和衍射現(xiàn)象的必定是波.三、小結(jié)投影出示小結(jié)考慮題1.什么是波的獨立性？2.什么是波的疊加原理？3.什么是波的干預(yù)？4.產(chǎn)生穩(wěn)定干預(yù)的條件是什么？四、作業(yè)1.課本P18第3題2.課本 P18的做一做：觀察聲音的干預(yù)現(xiàn)象.五、板書設(shè)計1.頻率一樣的兩列波疊加