高中人教物理選擇性必修一第3章第4節(jié)波的干涉教學(xué)設(shè)計(jì)

1、人教版高中物理選擇性必修1第3章第4節(jié)波的干涉教學(xué)設(shè)計(jì)課題 波的干涉單元3學(xué)科物理年級(jí)高二教材分析干涉是波特有的現(xiàn)象，也是學(xué)生今后學(xué)習(xí)光的干涉的基礎(chǔ)。但是，學(xué)生對(duì)與干涉相關(guān)的現(xiàn)象缺乏觀察。教材以生活中常見(jiàn)的水面漣漪作情境，促使學(xué)生思考:“復(fù)雜而美麗的圖案是怎么產(chǎn)生的?”引導(dǎo)學(xué)生從物理學(xué)的視角觀察自然現(xiàn)象，產(chǎn)生對(duì)自然界的好奇心。在學(xué)生了解波的疊加的基礎(chǔ)上，再進(jìn)一步說(shuō)明， 在特殊情況下，即當(dāng)兩列波的頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向相同時(shí)，疊加的結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定的“圖案”兩 列波在某些區(qū)域引起的振動(dòng)始終加強(qiáng)，在某些區(qū)城引起的振動(dòng)始終減弱，這就是干涉現(xiàn)象。教材是按照“觀察現(xiàn)象-歸納特征一 得 出結(jié)論”的

2、順序編寫的，要充分利用實(shí)驗(yàn)展示真實(shí)的現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)展示中可以安排兩個(gè)學(xué)生各自持續(xù)地“隨心所欲”抖動(dòng)繩子的兩端，其他同學(xué)仔細(xì)觀察和描述現(xiàn)象，然后利用發(fā)波水槽進(jìn)行演示實(shí)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上利用動(dòng)畫(huà)模擬，先研究整體特征，再研究加強(qiáng)與減弱區(qū)城質(zhì)點(diǎn)合振動(dòng)隨時(shí)間的變化，使學(xué)生既能夠從空間上認(rèn)識(shí)波動(dòng)情況，也能夠從時(shí)間上認(rèn)識(shí)典型位置的振動(dòng)規(guī)律。教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)物理觀念：知道波的疊加原理，知道波的干涉是波疊加的結(jié)果?？茖W(xué)思維：知道什么是波的干涉圖樣的特點(diǎn)，理解形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件，掌握振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的振動(dòng)情況?？茖W(xué)探究：會(huì)分析波的疊加，了解波的干涉在生活中的應(yīng)用，感受物理與生活之間的聯(lián)系，會(huì)用科學(xué)思維對(duì)波的衍射

3、、干涉現(xiàn)象解釋相關(guān)問(wèn)題?？茖W(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)對(duì)波的疊加的分析，培養(yǎng)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度。重點(diǎn)波的疊加原理，穩(wěn)定干涉產(chǎn)生的條件。干涉圖樣的特點(diǎn)。 難點(diǎn)波的疊加原理，穩(wěn)定干涉產(chǎn)生的條件。干涉圖樣的特點(diǎn)。教學(xué)過(guò)程教學(xué)環(huán)節(jié)教師活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖導(dǎo)入新課有幾列波在同一介質(zhì)中傳播，當(dāng)它們相遇后會(huì)發(fā)生什么情況呢？會(huì)不會(huì)像兩個(gè)球相遇一樣改變了它們的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呢？雨滴下落不同步，相差也不恒定。觀察生活中的波的疊加現(xiàn)象。 引導(dǎo)學(xué)生注意觀察生活中的波的疊加的現(xiàn)象，讓學(xué)生在腦海中形成波的疊加的初步概念。講授新課思考1：嘗試畫(huà)出兩列波相遇前后的波形？一、波的疊加原理思考2：通過(guò)以上觀察和分析，波的疊加有什么特點(diǎn)？幾列波相遇之

4、后， 仍然保持它們各自原有的特征（頻率、波長(zhǎng)、振幅、振動(dòng)方向等）不變，并按照原來(lái)的方向繼續(xù)前進(jìn)，好象沒(méi)有遇到過(guò)其它波一樣。（獨(dú)立性） 在波重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波所引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和。 思考3：下列兩列波疊加后是怎樣的？如果介質(zhì)中某些質(zhì)點(diǎn)處于兩列波波峰與波峰、波谷與波谷相遇處，則振動(dòng)加強(qiáng)，合振幅將增大。如果介質(zhì)中某些質(zhì)點(diǎn)處于兩列波波峰與波谷相遇處，則振動(dòng)減弱，合振幅減小，此時(shí)如果兩列波的振幅相同，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅就等于零。課堂練習(xí)1、兩列波疊加時(shí),關(guān)于介質(zhì)中的任一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng),下列說(shuō)法正確的是()A.它的周期一定是兩分振動(dòng)周期之和B.

5、它的頻率一定是兩分振動(dòng)頻率之和C.它的振幅一定是兩分振動(dòng)振幅之和D.它的位移一定是兩分振動(dòng)位移之和解析：兩列波疊加時(shí),振動(dòng)的周期和頻率不一定等于兩者之和。例如,頻率相同的兩列波疊加,某點(diǎn)的振動(dòng)頻率可能等于每列波的頻率,也可能不振動(dòng)。某點(diǎn)的振幅可能等于兩列波的振幅之和,也可能等于兩列波的振幅之差,但位移一定是兩分振動(dòng)的位移之和,故選D。答案：D二、波的干涉觀察水波的干涉水槽中，波源是固定在同一個(gè)振動(dòng)片上的兩根細(xì)桿，當(dāng)振動(dòng)片振動(dòng)時(shí)，兩根細(xì)桿周期性地觸動(dòng)水面，形成兩個(gè)波源。思考4：這兩個(gè)波源發(fā)出的波有什么共同點(diǎn)？這兩個(gè)波源發(fā)出的是頻率相同的波。兩列波的振動(dòng)方向也相同，水面質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)都沿上下方向。由于

6、兩根細(xì)桿是同步振動(dòng)的，所以它們振動(dòng)的相位差保持不變(總是0)思考5：描述所看到的現(xiàn)象？這兩列波相遇后，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)平靜的區(qū)域和激烈振動(dòng)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(kāi)。頻率相同，振動(dòng)方向相同，相差恒定的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)始終加強(qiáng)，某些區(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)象叫做波的干涉，形成的圖樣叫做干涉圖樣。干涉是波特有的現(xiàn)象，一切波都會(huì)發(fā)生干涉。思考6：干涉圖樣有什么特點(diǎn)：振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng)，振動(dòng)減弱點(diǎn)始終減弱。振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和振動(dòng)減弱點(diǎn)是間隔出現(xiàn)。振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)是指振幅較大的點(diǎn)，不是位移始終最大

7、。干涉圖樣中，不只有振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)和振動(dòng)減弱的質(zhì)點(diǎn)。思考7：加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的分布有什么規(guī)律？加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的分布規(guī)律：若兩波源振動(dòng)情況完全相同，到兩波源的路程差（波程差）s滿足:加強(qiáng)減弱課堂練習(xí)2、(多選)下圖表示兩個(gè)相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇。圖中實(shí)線表示某時(shí)刻的波峰,虛線表示的是波谷,下列說(shuō)法正確的是( )A.a、c兩點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng),b、d兩點(diǎn)的振動(dòng)減弱B.e、f兩點(diǎn)的振動(dòng)介于加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)之間C.經(jīng)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后,加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的位置互換D.經(jīng)半個(gè)周期后,原來(lái)位于波峰的點(diǎn)將位于波谷,原來(lái)位于波谷的點(diǎn)將位于波峰解析：波的干涉示意圖所示的僅是某一時(shí)刻兩列相干波疊加的情況。形

8、成干涉圖樣的所有介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)都在不停地振動(dòng)著,其位移的大小和方向都在不停地變化著。但要注意,對(duì)于穩(wěn)定的干涉圖樣,振動(dòng)加強(qiáng)和減弱的區(qū)域的空間位置是不變的。a點(diǎn)是波谷和波谷相遇的點(diǎn),c點(diǎn)是波峰和波峰相遇的點(diǎn),都是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn);而b、d兩點(diǎn)都是波峰和波谷相遇的點(diǎn),是振動(dòng)減弱的點(diǎn),故選項(xiàng)A正確;e點(diǎn)位于加強(qiáng)點(diǎn)的連線上,為加強(qiáng)點(diǎn),f點(diǎn)位于減弱點(diǎn)的連線上,為減弱點(diǎn),故選項(xiàng)B錯(cuò)誤;相干波源疊加產(chǎn)生的干涉是穩(wěn)定的,不會(huì)隨時(shí)間變化,故選項(xiàng)C錯(cuò)誤;因形成干涉圖樣的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)也是不停地做周期性振動(dòng),經(jīng)半個(gè)周期步調(diào)相反,故選項(xiàng)D正確。答案：AD觀看動(dòng)畫(huà)演示：機(jī)械波的疊加。通過(guò)觀察，畫(huà)出兩列機(jī)械波在相遇前后的波形圖。思考波的

9、疊加的特點(diǎn)。思考振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的特點(diǎn)。完成課堂練習(xí)。觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。學(xué)生描述現(xiàn)象?？偨Y(jié)干涉圖樣的特點(diǎn)。學(xué)生討論加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的特點(diǎn)。采用動(dòng)畫(huà)演示的方式，展示機(jī)械波的疊加的特點(diǎn)，讓學(xué)生更加直觀的了解波的特點(diǎn)。總結(jié)波的疊加的特點(diǎn)，讓學(xué)生把腦海中的抽象的印象具體化。通過(guò)課堂練習(xí)，掌握波的疊加的特點(diǎn)。讓學(xué)生用語(yǔ)言描述所觀察到的現(xiàn)象。培養(yǎng)學(xué)生的語(yǔ)言表達(dá)能力。小組討論思考，總結(jié)干涉圖樣的特點(diǎn)。小組討論總結(jié)，加強(qiáng)學(xué)生讀知識(shí)的系統(tǒng)的掌握。拓展提高1、下列現(xiàn)象屬于波的干涉現(xiàn)象的是()A.面對(duì)障礙物大喊一聲,過(guò)一會(huì)聽(tīng)見(jiàn)自己的聲音B.將一個(gè)音叉敲響,人圍繞它走一周,將聽(tīng)到忽強(qiáng)忽弱的聲音C.在障礙物的后面可以聽(tīng)到前

10、面的人說(shuō)話的聲音D.一人敲一下長(zhǎng)鋼管的一端,另一人緊貼長(zhǎng)鋼管的另一端,先后聽(tīng)到兩次聲音答案：B2、兩列波相疊加產(chǎn)生了穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象,得到了干涉圖樣,以下關(guān)于干涉的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A.兩列波的頻率一定相等B.振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)與振動(dòng)減弱區(qū)總是相互間隔的C.振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)與振動(dòng)減弱區(qū)交替變化D.振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)在空間的位置一直不變解析：發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象時(shí),振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域是穩(wěn)定的,加強(qiáng)的區(qū)域總是加強(qiáng),減弱的區(qū)域總是減弱,故選項(xiàng)C說(shuō)法錯(cuò)誤。答案：C3、兩個(gè)相干波源發(fā)出的兩列波分別用不同的同心圓表示,其波峰用實(shí)線表示,波谷用虛線表示。某一時(shí)刻兩列波在空間傳播的情況如圖所示,在兩列波相遇的空間中有M、N、Q、K

11、四點(diǎn),則振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)是 ,振動(dòng)減弱的點(diǎn)是 。解析：當(dāng)波峰和波峰疊加或波谷和波谷疊加時(shí),振動(dòng)加強(qiáng)。當(dāng)波峰和波谷疊加時(shí),振動(dòng)減弱。在圖中M點(diǎn)為波峰和波峰疊加,振動(dòng)加強(qiáng)；N、Q點(diǎn)為波谷和波谷疊加,振動(dòng)加強(qiáng);K點(diǎn)是波峰和波谷疊加,振動(dòng)減弱。答案：M、N、Q；K做一做：安裝兩個(gè)相同的揚(yáng)聲器，并且使它們由同一個(gè)信號(hào)源帶動(dòng)，發(fā)出相同頻率的聲音。同學(xué)們分，成兩組，手持不同顏色的標(biāo)志(如A組持白，B組持黑)，分散在兩個(gè)揚(yáng)聲器之間，注意聽(tīng)揚(yáng)聲器發(fā)出的聲音,并且小范圍地移動(dòng)。A組同學(xué)移動(dòng)到聲音最大位置停住,B組同學(xué)移動(dòng)到聲音最小(或聽(tīng)不到聲音)位置停住。找到位置后都把標(biāo)志舉起，看看A組和B組同學(xué)所在位置的分布有什么規(guī)律。完成拓展提高。課下完成本節(jié)課