第四節(jié)-波的干涉和衍射-教學(xué)設(shè)計

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第四節(jié) 波的干涉和衍射 教學(xué)設(shè)計青銅峽市高級中學(xué) 李榮英學(xué)生分析學(xué)生已經(jīng)學(xué)過運(yùn)動和力等矢量的合成分解，以及振動和波的基礎(chǔ)知識；學(xué)生在平常的學(xué)習(xí)和生活中已經(jīng)接觸到過少量的、較復(fù)雜的、不明顯的干涉現(xiàn)象或類似干涉現(xiàn)象。教學(xué)目標(biāo) 1、知識與技能（1）知道什么是波的衍射現(xiàn)象，知道波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件；（2）知道波的疊加原理，知道什么是波的干涉現(xiàn)象、干涉圖樣和波的干涉條件；（3）知道波的衍射現(xiàn)象、干涉現(xiàn)象都是波所特有的現(xiàn)象。2、過程與方法：通過實驗，培養(yǎng)學(xué)生的鑒別能力、觀察能力、分析推理能力3、情感、態(tài)度與價值觀：通過互動實驗，培養(yǎng)學(xué)生探究科學(xué)知識的興趣和實事求是的科學(xué)態(tài)度；

2、通過全對波的疊加與干涉現(xiàn)象的研究，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用科學(xué)理論觀察分析周圍事物的習(xí)慣，了解物理知識與現(xiàn)實生活的密切關(guān)系。教學(xué)重點(diǎn)：波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：波的疊加原理；波的干涉現(xiàn)象和干涉圖樣中加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的分析；波的干涉條件。教學(xué)難點(diǎn)：波的干涉條件的理解教學(xué)方法：實驗演示教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體課件、發(fā)波水槽（電動雙振子）、音叉教學(xué)過程：（一） 引入新課教師：生活中有這樣一種現(xiàn)象，一學(xué)生在門外喊報告。提問：誰的聲音？看到人了嗎？為什么能聽到聲音卻看不到人？學(xué)生：思考，回答。教師：引導(dǎo)說明聲波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，而光波為什么不能？通過下面的學(xué)習(xí)后我們再來解釋。今天我們學(xué)習(xí)12.4波的衍射和干涉。（二）進(jìn)

3、行新課一波的衍射教師：剛才我們提到聲波繞過障礙物繼續(xù)傳播，生活中微風(fēng)激起的水波遇到小石蘆葦?shù)燃?xì)小障礙物，會繞過它們繼續(xù)傳播，我們把這種現(xiàn)象叫波的衍射。下面我們觀察一個實驗。演示實驗:在發(fā)波水槽里放兩塊擋板中間留一個縫觀察水波通過狹縫后的情況，改變縫寬再觀察。模擬實驗：由于實驗現(xiàn)象不明顯讓我們看模擬實驗來分析教師提問引導(dǎo)學(xué)生的觀察點(diǎn)：觀察下面幾個實驗，有沒有衍射現(xiàn)象發(fā)生？學(xué)生對比觀察思考回答。實驗現(xiàn)象分析：水波經(jīng)過大孔后，可近似地看作是“直進(jìn)”的，但邊沿是模糊的，不像刀切的那么齊有衍射現(xiàn)象正如太陽光從窗戶射進(jìn)來，粗略地看明暗界線是分明的，窗框的影子很整齊；但是仔細(xì)去觀察影子的邊緣時，就會看到模糊

4、的，明暗界線不是像刀切一般地齊它們的區(qū)別是小孔發(fā)生了明顯衍射。那么發(fā)生明顯衍射的條件是什么？與什么因素有關(guān)？圖片對比分析：哪個圖發(fā)生了明顯的衍射？實驗結(jié)論：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。板書：衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生衍射。但要發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小解釋生活現(xiàn)象：回到課前問題“聞其聲不見其人” ，人耳所聽聲音波長范圍：17m-17mm 人眼所能看到的可見光波長的范圍：400nm-700nm二波的疊加過渡:以上我們講的一列波的傳播問題，那么如果同時有兩列波傳播，這些波之間

5、會怎樣相互作用、最終將會發(fā)生什么現(xiàn)象呢？配套課件展示：Flash課件“波的疊加” （要求學(xué)生注意觀察相遇前，相遇時和相遇后波的傳播情況。）學(xué)生觀察：a、波相遇時的現(xiàn)象；b、波相遇后的現(xiàn)象。波的疊加：幾列波在同一界質(zhì)相遇，相遇時，重疊部分的界質(zhì)點(diǎn)參與幾列波引起的振動的矢量疊加，相遇過后，各列波保持原有特征不變而繼續(xù)傳播。學(xué)生列舉：幾列波相遇后特征不變的事例答：嘈雜的教室中我們?nèi)匀荒軌虮鎰e某同學(xué)的聲音。過渡：如果相向傳播的兩列波頻率相同，則疊加的結(jié)果就會出現(xiàn)一種奇特的現(xiàn)象，這就是波的干涉現(xiàn)象。三波的干涉演示實驗: 發(fā)波水槽中一個震動桿帶動的兩個震源，打出兩列振動方向相同、頻率相同的水波，觀察現(xiàn)象。

6、模擬實驗：實驗前說明：兩個小球的振動快慢是相同的，即振動頻率或周期是相等的，它們在水面上振動時，會產(chǎn)生振動方向相同、頻率相同的兩列波。實驗現(xiàn)象：學(xué)生可能找不到觀察點(diǎn)，教師指引通過提問明確實驗現(xiàn)象，并指導(dǎo)學(xué)生觀察時要整體和局部相結(jié)合、靜態(tài)和動態(tài)相結(jié)合，要區(qū)分暫時現(xiàn)象和穩(wěn)定的規(guī)律，要透過現(xiàn)象看本質(zhì)。要了解現(xiàn)象發(fā)生的條件。在振動著的水面上，出現(xiàn)了一條條從兩個波源中間伸展出來的相對平靜的振幅較小區(qū)域和激烈振動振幅較大的區(qū)域，這兩種區(qū)域在水面上的位置是固定的，而且相互隔開?，F(xiàn)象分析：課本圖12.4-5所示的是產(chǎn)生上述現(xiàn)象的示意圖。S1和S2表示兩列波的波源，它們所產(chǎn)生的波分別用兩組同心圓表示，實線圓弧表

7、示波峰中央，虛線圓弧表示波谷中央。某一時刻0時刻，如果介質(zhì)中某點(diǎn)正處在這兩列波的波峰中央相遇處課本圖所示中的a點(diǎn)，則該點(diǎn)(a點(diǎn))的位移是正向最大值，等于兩列波的振幅之和。經(jīng)過半個周期1s末，兩列波各前進(jìn)了半個波長的距離，a點(diǎn)就處在這兩列波的波谷中央相遇處，該點(diǎn)（a點(diǎn)）的位移就是負(fù)向最大值。再經(jīng)過半個周期2s末時刻，a點(diǎn)又處在兩列波的波峰中央相遇處。這樣，a點(diǎn)的振幅就等于兩列波的振幅之和，振幅最大所以a點(diǎn)的振動總是最強(qiáng)的。A點(diǎn)在0-2s時間過程仍在不停的振動著其位移的大小和方向都隨時間做周期性的變化，并不是始終處于波峰或波谷，它仍然在平衡位置附近振動，只是由于頻率相同振幅最大，等于兩列波的振幅之

8、和.所以說振動加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng)。加強(qiáng)是指振幅最大。這些振動最強(qiáng)的點(diǎn)都分布在課本圖中畫出的粗實線上。某一時刻，介質(zhì)中另一點(diǎn)如果正處在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇處課本圖中的b點(diǎn)，該點(diǎn)位移等于兩列波的振幅之差。經(jīng)過半個周期，該點(diǎn)就處在一列波的波谷中央和另一列波的波峰中央相遇處，再經(jīng)過半個周期，該點(diǎn)又處在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇處。這樣，該點(diǎn)振動的振幅就等于兩列波的振幅之差，所以該點(diǎn)的振動總是最弱的。如果兩列波的振幅相等，這一點(diǎn)的振幅就等于零。這就是為什么在某些區(qū)域水面呈現(xiàn)平靜的原因。這些振動最弱的點(diǎn)都分布在課本圖中畫出的粗虛線上?？梢钥闯?，振動最強(qiáng)的區(qū)域和振動最弱的區(qū)域是

9、相互間隔開的實驗結(jié)論: 頻率相同的兩列波疊加后，某些區(qū)域的震動加強(qiáng)，某些區(qū)域震動減弱，這些區(qū)域是互相間隔的，分布穩(wěn)定，這種現(xiàn)象叫波的干涉現(xiàn)象。形成的圖樣叫做干涉圖樣。其中，產(chǎn)生干涉的一個必要條件是，兩列波的頻率必須相同并且有固定的相位差。如果兩列波的頻率不同或者兩個波源沒有固定的相位差（相差），相互疊加時波上各個質(zhì)點(diǎn)的振幅是隨時間而變化的，沒有振動總是加強(qiáng)或減弱的區(qū)域，因而不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，不能形成干涉圖樣。只有兩個頻率相同、振動方向相同的波源發(fā)出的波，疊加時才會獲得穩(wěn)定的干涉圖樣，這樣的波源叫做相干波源，它們發(fā)出的波叫做相干波。不僅水波，一切波都能發(fā)生干涉，干涉現(xiàn)象是一切波都具有的重要特征之一。波的干涉產(chǎn)生條件：讓同學(xué)用手動振動頭去替代雙頭振源中的一個，重復(fù)前面的實驗，討論產(chǎn)生波的干涉現(xiàn)象需要什么條件。小結(jié)波的干涉現(xiàn)象 【板書】1、頻率相同的波，疊加時形成某些區(qū)域的振動始終加強(qiáng)，另一些區(qū)域的振動始終減弱，并且振動加強(qiáng)和振動減弱的區(qū)域相互間隔，這種現(xiàn)象叫做波的干涉。形成的圖樣叫做干涉圖樣。2、干涉現(xiàn)象是一切波都具有的現(xiàn)象。3、產(chǎn)生干涉的必要條件：兩列波的頻率必須相同。干涉應(yīng)用：無線電波的干涉，使電視信號有的地方較好，有的地方差。二戰(zhàn)時盟軍飛機(jī)利用波的干涉，飛行在雷達(dá)波干涉相消的高度，使德軍不能及時發(fā)現(xiàn)。實驗：音叉