尤溪一中青年教師匯報(bào)課（36） §23 波的干涉與衍射 授課教師 ...

1、尤溪一中青年教師匯報(bào)課（2009-3-6）2-3 波的干涉與衍射授課教師：肖祥清 授課班級(jí)：高二（11）班 時(shí)間：2009-3-6教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能目標(biāo)1通過繩子上相向傳播的兩列波的傳播過程,并通過對(duì)相遇區(qū)域質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)分析,認(rèn)識(shí)波的疊加原理。2知道波的干涉現(xiàn)象、干涉圖樣及波的干涉條件。3知道波的衍射現(xiàn)象以及發(fā)生明顯衍射的條件。4知道干涉和衍射都是波所特有的現(xiàn)象。過程與方法目標(biāo)1分析相向傳播的兩列波的傳播過程，尤其是相遇區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況，從中得出波的疊加原理。2通過對(duì)波的干涉圖樣的分析，知道振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域和振動(dòng)減弱區(qū)域的特點(diǎn)，從而加深對(duì)干涉現(xiàn)象的理解。情感態(tài)度與價(jià)值觀目標(biāo)通過共同分析，得出結(jié)論

2、，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究能力，用科學(xué)的眼光認(rèn)識(shí)世界，樹立良好的世界觀、價(jià)值觀。教學(xué)重點(diǎn) 1通過繩子上相向傳播的兩列波的傳播過程,并通過對(duì)相遇區(qū)域質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)分析,認(rèn)識(shí)波的疊加原理。 2波的干涉概念以及對(duì)波的干涉圖樣中振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的分析。 3波的衍射現(xiàn)象及發(fā)生明顯衍射的條件。重點(diǎn)難點(diǎn) 對(duì)于波的干涉現(xiàn)象的理解，需要一定的空間想像能力，對(duì)學(xué)生來說要求比較高，而且在對(duì)波的干涉圖樣中振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的認(rèn)識(shí)上，學(xué)生較容易產(chǎn)生錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)，如何通過借助習(xí)題進(jìn)行分析，顯化干涉現(xiàn)象，糾正前概念問題，將是本節(jié)課的難點(diǎn)。教學(xué)方法演示法、講授法教學(xué)用具 光學(xué)投影儀、波的干涉、衍射演示儀、多媒體課件課時(shí)安排1課時(shí)教學(xué)過程

3、引入新課創(chuàng)設(shè)情境：有一天，幾位同學(xué)在教室里吵架，我站在一邊,可以同時(shí)聽到他們的聲音，在教室里感覺很吵，同時(shí)又能辨別出各自的聲音。這，到底是為什么呢？帶著這個(gè)問題，我們一起來學(xué)習(xí)新的內(nèi)容波的干涉和衍射。新課教學(xué)一波的干涉現(xiàn)象1波的傳播過程的特點(diǎn)：計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)：兩列相向傳播的機(jī)械波相遇。（要求學(xué)生注意觀察相遇前，相遇時(shí)和相遇后波的傳播情況。）（一）獨(dú)立性相遇時(shí)，兩列波變成了一列波，相遇后這兩列波又保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播，好像什么事情都沒發(fā)生過一樣，體現(xiàn)了波傳播過程的獨(dú)立性特點(diǎn)。（二）疊加性相遇時(shí)，在相遇點(diǎn)上的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與兩列波的振動(dòng)，它所表現(xiàn)出來的振動(dòng)位移是這兩列波在這點(diǎn)處振動(dòng)位移的矢量和。

4、由此得到結(jié)論波的疊加原理：波在相遇時(shí)仍然能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播，在相遇區(qū)域內(nèi)，介質(zhì)內(nèi)部的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與兩種波的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)位移等于相遇波列單獨(dú)存在時(shí)到達(dá)該處引起的位移的疊加。相遇后，兩列波又會(huì)按照原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播。幾位同學(xué)吵架，我聽了感覺很吵，又可以分別分辨出他們各自的聲音，這說明，幾位同學(xué)發(fā)出的聲波相遇時(shí)會(huì)互相疊加，相遇后又分別各自傳播出去，保持了各自的獨(dú)立性。 引出新問題：如果相向傳播的兩列波頻率相同，則疊加的結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)一種奇特的現(xiàn)象，這就是波的干涉現(xiàn)象。2波的干涉：實(shí)驗(yàn)演示：水波的干涉實(shí)驗(yàn)前說明：兩個(gè)小球的振動(dòng)快慢是相同的，即振動(dòng)頻率或周期是相等的，它們?cè)谒嫔险駝?dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生

5、振動(dòng)方向相同、頻率相同的兩列波。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：某些點(diǎn)兩列波引起的振動(dòng)始終加強(qiáng)，某些點(diǎn)兩列波引起的振動(dòng)始終減弱，并且加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)相互間隔，并且穩(wěn)定分布。這就是波的干涉現(xiàn)象。波的干涉：振動(dòng)頻率和振動(dòng)方向相同的兩列波疊加后產(chǎn)生的振動(dòng)加強(qiáng)和減弱區(qū)域互相間隔并且穩(wěn)定分布的現(xiàn)象。產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件：振動(dòng)頻率和振動(dòng)方向相同。注意：加強(qiáng)區(qū)的振動(dòng)始終都是加強(qiáng)的，但是該點(diǎn)上的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)位移并不是始終那么大；減弱區(qū)的振動(dòng)始終是減弱的。提出問題：（1）如右圖所示為發(fā)生干涉的兩列波，當(dāng)它們的振幅相同或振幅不同時(shí)，觀察到的干涉圖樣有什么區(qū)別？分析：穩(wěn)定的干涉圖樣，有位置固定的加強(qiáng)線和削弱線，如果兩列波的振幅相同，那么就可以看

6、到削弱線上的質(zhì)點(diǎn)根本就沒有發(fā)生振動(dòng)（時(shí)刻完全抵消）；如果兩列波的振幅不同，削弱線上的質(zhì)點(diǎn)也是在做振動(dòng)，只是振幅較小（為兩列波的振幅之差）。（2）給干涉現(xiàn)象拍照時(shí)，照片顯示的干涉圖樣是否與拍攝時(shí)間無關(guān)？分析：如右圖所示，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，加強(qiáng)點(diǎn)a上的質(zhì)點(diǎn)以a=a1+a2和合振幅振動(dòng)，既然是振動(dòng)，其位移就應(yīng)該在-aa之間，有就有等于零的時(shí)刻。因此合振幅最大的地方，振動(dòng)位移不可能總是最大。由于波是向前傳播的，干涉圖樣也是如此，不同時(shí)刻拍攝的圖片，其波紋的位置是可能不同的，但是加強(qiáng)線和削弱線卻是固定不變的。討論與交流：p41引導(dǎo)學(xué)生分析得出結(jié)論：在這條垂直平分線上，加強(qiáng)點(diǎn)到兩波源處的距離之差

7、s等于波長的整數(shù)倍（此時(shí)是圖上的波峰加強(qiáng)點(diǎn)）或者是半波長的偶數(shù)倍（此時(shí)是圖上的波谷加強(qiáng)點(diǎn)）。進(jìn)一步分析，可知，當(dāng)s=2k/2時(shí)，將出現(xiàn)振動(dòng)的加強(qiáng)點(diǎn)。（由學(xué)生自行講出以下結(jié)論）而若s=(2k+1)/2時(shí)，則將出現(xiàn)減弱點(diǎn)。二波的衍射現(xiàn)象：舉例：對(duì)紅樓夢(mèng)中的王熙鳳，曹雪芹是這樣描述的：未見其人，先聞其聲。我經(jīng)常站在班級(jí)外面就可以聽見某某同學(xué)在講話。這到底又是怎么回事呢？物理學(xué)把這種聲波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象稱為波的衍射現(xiàn)象。概念：波繞過障礙物或通過孔隙繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。計(jì)算機(jī)模擬演示：波的衍射現(xiàn)象（要求學(xué)生觀察波在什么條件下，如何繞過障礙物的。）產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：當(dāng)障礙物或狹縫的尺寸跟波長差不

8、多時(shí)或者比波長更小時(shí)，衍射現(xiàn)象十分明顯。一般障礙物的尺寸都比較大,波的波長越長,就越容易接近障礙物的尺寸，因此就越容易發(fā)生衍射。人耳可以聽到聲音的頻率是20-20000hz，對(duì)應(yīng)波長為17-0.017m，因此聲波可以很容易的繞過障礙物，使我們能聽到障礙物另一側(cè)的聲音。波的干涉、衍射現(xiàn)象是波所特有的現(xiàn)象。課堂練習(xí)（略）總結(jié)：波的傳播過程特點(diǎn)：疊加性，獨(dú)立性波的干涉、衍射是波所特有的現(xiàn)象。發(fā)生明顯波的衍射的條件是障礙物或狹縫的尺寸跟波長差不多，一般情況下，波長越長，越容易達(dá)到這個(gè)條件，也就越容易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。布置作業(yè)（結(jié)束）板書設(shè)計(jì)2-3 波的干涉衍射一、波的傳播過程特點(diǎn)：疊加性，獨(dú)立性二、波的干涉：如果相遇的兩列波的頻率和振動(dòng)方向相同，會(huì)出現(xiàn)兩列波疊加后產(chǎn)生的振動(dòng)加強(qiáng)和減弱區(qū)域互相間隔并且穩(wěn)定分布的現(xiàn)象。三、波的衍射：波繞過障礙