好 第四節(jié)-波的干涉和衍射-教學(xué)設(shè)計(jì)

1、.第四節(jié) 波的干預(yù)和衍射 教學(xué)設(shè)計(jì)青銅峽市高級(jí)中學(xué) 李英學(xué)生分析學(xué)生已經(jīng)學(xué)過(guò)運(yùn)動(dòng)和力等矢量的合成分解，以及振動(dòng)和波的根底知識(shí)；學(xué)生在平常的學(xué)習(xí)和生活中已經(jīng)接觸到過(guò)少量的、較復(fù)雜的、不明顯的干預(yù)現(xiàn)象或類(lèi)似干預(yù)現(xiàn)象。教學(xué)目的 1、知識(shí)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，知道什么是波的干預(yù)現(xiàn)象、干預(yù)圖樣和波的干預(yù)條件；3知道波的衍射現(xiàn)象、干預(yù)現(xiàn)象都是波所特有的現(xiàn)象。2、過(guò)程與方法：通過(guò)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生的鑒別才能、觀察才能、分析推理才能3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)互動(dòng)實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生探究科學(xué)知識(shí)的興趣和實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度；通過(guò)全對(duì)波的疊加與干預(yù)現(xiàn)象的研究，培養(yǎng)

2、學(xué)生運(yùn)用科學(xué)理論觀察分析周?chē)挛锏牧?xí)慣，理解物理知識(shí)與現(xiàn)實(shí)生活的親密關(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；波的干預(yù)現(xiàn)象和干預(yù)圖樣中加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的分析；波的干預(yù)條件。教學(xué)難點(diǎn)：波的干預(yù)條件的理解教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)演示教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體課件、發(fā)波水槽電動(dòng)雙振子、音叉教學(xué)過(guò)程：（一） 引入新課老師：生活中有這樣一種現(xiàn)象，一學(xué)生在門(mén)外喊報(bào)告。提問(wèn)：誰(shuí)的聲音？看到人了嗎？為什么能聽(tīng)到聲音卻看不到人？學(xué)生：考慮，答復(fù)。老師：引導(dǎo)說(shuō)明聲波可以繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播，而光波為什么不能？通過(guò)下面的學(xué)習(xí)后我們?cè)賮?lái)解釋。今天我們學(xué)習(xí)12.4波的衍射和干預(yù)。二進(jìn)展新課一波的衍射老師：剛剛我們提到聲波繞過(guò)障礙

3、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(huì)繞過(guò)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(gè)實(shí)驗(yàn)。演示實(shí)驗(yàn):在發(fā)波水槽里放兩塊擋板中間留一個(gè)縫觀察水波通過(guò)狹縫后的情況，改變縫寬再觀察。模擬實(shí)驗(yàn)：由于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯讓我們看模擬實(shí)驗(yàn)來(lái)分析老師提問(wèn)引導(dǎo)學(xué)生的觀察點(diǎn)：觀察下面幾個(gè)實(shí)驗(yàn)，有沒(méi)有衍射現(xiàn)象發(fā)生？學(xué)生比照觀察考慮答復(fù)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象分析：水波經(jīng)過(guò)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(yáng)光從窗戶射進(jìn)來(lái)，粗略地看明暗界限是清楚的，窗框的影子很整齊；但是仔細(xì)去觀察影子的邊緣時(shí)，就會(huì)看到模糊的，明暗界限不是像刀切一般地齊它們的區(qū)別是小孔發(fā)

4、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)？圖片比照分析：哪個(gè)圖發(fā)生了明顯的衍射？實(shí)驗(yàn)結(jié)論：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。板書(shū)：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(zhǎng)相差不多，或者比波長(zhǎng)更小解釋生活現(xiàn)象：回到課前問(wèn)題“聞其聲不見(jiàn)其人 ，人耳所聽(tīng)聲音波長(zhǎng)范圍：17m-17mm 人眼所能看到的可見(jiàn)光波長(zhǎng)的范圍：400nm-700nm二波的疊加過(guò)渡:以上我們講的一列波的傳播問(wèn)題，那么假如同時(shí)有兩列波傳播，這些波之間會(huì)怎樣互相作用、最終將會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢？配套課件展

5、示：Flash課件“波的疊加 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。學(xué)生觀察：a、波相遇時(shí)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(shí)，重疊部分的界質(zhì)點(diǎn)參與幾列波引起的振動(dòng)的矢量疊加，相遇過(guò)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)匀豢梢詤^(qū)分某同學(xué)的聲音。過(guò)渡：假如相向傳播的兩列波頻率一樣，那么疊加的結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)一種奇特的現(xiàn)象，這就是波的干預(yù)現(xiàn)象。三波的干預(yù)演示實(shí)驗(yàn): 發(fā)波水槽中一個(gè)震動(dòng)桿帶動(dòng)的兩個(gè)震源，打出兩列振動(dòng)方向一樣、頻率一樣的水波，觀察現(xiàn)象。模擬實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)前說(shuō)明：兩個(gè)小球的振動(dòng)快慢是一樣的，即振

6、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)生振動(dòng)方向一樣、頻率一樣的兩列波。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：學(xué)生可能找不到觀察點(diǎn)，老師指引通過(guò)提問(wèn)明確實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并指導(dǎo)學(xué)生觀察時(shí)要整體和部分相結(jié)合、靜態(tài)和動(dòng)態(tài)相結(jié)合，要區(qū)分暫時(shí)現(xiàn)象和穩(wěn)定的規(guī)律，要透過(guò)現(xiàn)象看本質(zhì)。要理解現(xiàn)象發(fā)生的條件。在振動(dòng)著的水面上，出現(xiàn)了一條條從兩個(gè)波源中間伸展出來(lái)的相對(duì)平靜的振幅較小區(qū)域和劇烈振動(dòng)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，而且互相隔開(kāi)?，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(shí)線圓弧表示波峰中央，虛線圓弧表示波谷中央。某一時(shí)刻0時(shí)刻，假如

7、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)，那么該點(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(guò)半個(gè)周期1s末，兩列波各前進(jìn)了半個(gè)波長(zhǎng)的間隔 ，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(guò)半個(gè)周期2s末時(shí)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(dòng)總是最強(qiáng)的。A點(diǎn)在0-2s時(shí)間過(guò)程仍在不停的振動(dòng)著其位移的大小和方向都隨時(shí)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(dòng)，只是由于頻率一樣振幅最大，等于兩列波的振幅之和.所以說(shuō)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng)。加強(qiáng)是指振幅最大。這些振動(dòng)最

8、強(qiáng)的點(diǎn)都分布在課本圖中畫(huà)出的粗實(shí)線上。某一時(shí)刻，介質(zhì)中另一點(diǎn)假如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(guò)半個(gè)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(guò)半個(gè)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(dòng)的振幅就等于兩列波的振幅之差，所以該點(diǎn)的振動(dòng)總是最弱的。假如兩列波的振幅相等，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(dòng)最弱的點(diǎn)都分布在課本圖中畫(huà)出的粗虛線上?？梢钥闯觯駝?dòng)最強(qiáng)的區(qū)域和振動(dòng)最弱的區(qū)域是互相間隔開(kāi)的實(shí)驗(yàn)結(jié)論: 頻率一樣的兩列波疊加后，某些區(qū)域的

9、震動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域震動(dòng)減弱，這些區(qū)域是互相間隔的，分布穩(wěn)定，這種現(xiàn)象叫波的干預(yù)現(xiàn)象。形成的圖樣叫做干預(yù)圖樣。其中，產(chǎn)生干預(yù)的一個(gè)必要條件是，兩列波的頻率必須一樣并且有固定的相位差。假如兩列波的頻率不同或者兩個(gè)波源沒(méi)有固定的相位差相差，互相疊加時(shí)波上各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振幅是隨時(shí)間而變化的，沒(méi)有振動(dòng)總是加強(qiáng)或減弱的區(qū)域，因此不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干預(yù)現(xiàn)象，不能形成干預(yù)圖樣。只有兩個(gè)頻率一樣、振動(dòng)方向一樣的波源發(fā)出的波，疊加時(shí)才會(huì)獲得穩(wěn)定的干預(yù)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)生干預(yù)，干預(yù)現(xiàn)象是一切波都具有的重要特征之一。波的干預(yù)產(chǎn)生條件：讓同學(xué)用手動(dòng)振動(dòng)頭去替代雙頭振源中的一個(gè)，重復(fù)前面的實(shí)驗(yàn)，討論產(chǎn)生波的干預(yù)現(xiàn)象需要什么條件。小結(jié)波的干預(yù)現(xiàn)象 【板書(shū)】1、頻率一樣的波，疊加時(shí)形成某些區(qū)域的振動(dòng)始終加強(qiáng)，另一些區(qū)域的振動(dòng)始終減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域互相間隔，這種現(xiàn)象叫做波的干預(yù)。形成的圖樣叫做干預(yù)圖樣。2、干預(yù)現(xiàn)象是一切波都具有的現(xiàn)象。3、產(chǎn)生干預(yù)的必要條件：兩列波的頻率必須一樣。干預(yù)應(yīng)用：無(wú)線電波的干預(yù)，使電視信號(hào)有的地方較好，有的地方差。二戰(zhàn)時(shí)盟軍飛機(jī)利用波的干預(yù)，飛行在雷達(dá)波干預(yù)相消的高度，使德軍不