《波的衍射和干涉》教學設計

1、波的衍射和干涉教學設計1高中新課程物理教學設計與案例【教學課題】波的衍射和干涉【教材分析】衍射和干涉是波特有的現(xiàn)象，也是學生后面學習光的衍射和干涉的基礎，學生往往感到內(nèi)容抽象、復 雜，不容易掌握，本節(jié)課按照先觀察現(xiàn)象，歸納特征而后得出結論的步驟進行教學，對于波的衍射，關鍵 在于實驗的演示、觀察和對實驗現(xiàn)象的分析。為了有助于對實驗現(xiàn)象的分析研究，在做實驗同時利用多媒 體課件進行模擬，可以使學生對衍射留下明晰的印象。在波的干涉學習中，其中波的相干條件是學習的難 點。高中階段對干涉現(xiàn)象不需要從理論上進行解釋，只從實驗的角度加強感知。【學情分析】學生對于波的直線傳播有較深的理解，在初中已有初步的認識，

2、但對波的衍射和干涉現(xiàn)象認識不夠， 如知道聞其聲不見其人，但不知道原因，難以理解波可以繞過障礙物或孔繼續(xù)傳播；對于干涉現(xiàn)象及形成 的圖樣特點不知道怎么描述，本節(jié)課比較好的方法就是用多媒體課件模擬這一過程，這樣動靜結合，學生 就可以解除思維障礙與困惑，理解物理過程，進而能夠舉一反三?！窘虒W目標】知識與技能1知道什么是波的衍射現(xiàn)象，理解發(fā)生明顯衍射的條件.2知道衍射是波特有的現(xiàn)象.3.掌握兩波疊加的位移規(guī)律.4理解波的干涉現(xiàn)象及產(chǎn)生干涉的條件.5知道波的干涉是波特有的現(xiàn)象.過程與方法1通過實驗分析、理解波發(fā)生明顯衍射的條件.2通過水槽中水波的干涉實驗認識波的干涉圖樣，加深理解波的干涉條件.情感態(tài)度與

3、價值觀了解波的衍射和干涉在生活中的應用，感受物理與生活之間的聯(lián)系.【教學重點】1.波的衍射現(xiàn)象和波的干涉現(xiàn)象.2.波的疊加.波的衍射和干涉教學設計2【教學難點】波的衍射和干涉教學設計1發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.2.波的干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的條件.【教學方法】實驗演示、討論答疑、歸納法.【教學器材】水槽、長繩、多媒體、投影儀.【課時安排】2課時波的衍射和干涉教學設計【教學過程設計思想】波的衍射和干涉教學設計5【教學過程】一、創(chuàng)設情景、弓I入新課1多媒體展示“聞其聲而不見其人”，“隔墻有耳”的現(xiàn)象2提出問題：聲波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播嗎？ 結論：聲波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，說明聲波在障礙物或孔的后面沒有沿直

4、線傳播。提出問題：有時候這種現(xiàn)象不是很明顯，那么這與障礙物或孔的尺寸有關系嗎？二、新授課程（一）實驗探究波的衍射1教師演示實驗首先觀察水槽中水波的傳播：圓形的水波向外擴散，越來越大。然后，在水槽中放入一個不大的障礙 屏，觀察水波繞過障礙屏傳播的情況。再引導學生觀察：在水槽中放入一個有孔的障礙屏，觀察水波通過孔后的傳播的情況。2波的衍射現(xiàn)象的概念及規(guī)律波可以繞過障礙物或縫隙邊緣而繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。提出問題：為了產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象，必須要滿足什么條件？教師改變實驗裝置，讓學生分小組交流對實驗現(xiàn)象的觀察、思考結果，在此基礎上引導學生得出如下結論:1不改變波源的條件下，將障礙物或孔由較大逐漸變小。可以看

5、到波的衍射現(xiàn)象越來越明顯。由此得出結論：障礙物或孔越小，衍射現(xiàn)象越明顯。2在不改變障礙物或孔的條件下，使水波的波長逐漸變大或逐漸變小?？梢钥吹?，當波長越小時，波 的衍射現(xiàn)象越明顯。由此得出結論：當障礙物或孔的大小與波長相差不多時，波的衍射現(xiàn)象較明顯。小結：發(fā)生明顯衍射的條件是：障礙物或孔的大小比波長小，或者與波長相差不多。 波的衍射現(xiàn)象是波所特有的現(xiàn)象。解釋現(xiàn)象：在生活中，聲音傳播中的“隔墻有耳”現(xiàn)象，是因為聲波的波長比較長，衍射現(xiàn)象明顯；在房間中可波的衍射和干涉教學設計6以接受到收音機和電視信號，是電磁波的衍射現(xiàn)象；燈光被擋住后，在后面留下陰影，看不到衍射現(xiàn)象, 是因為光波的波長太小，衍射現(xiàn)

6、象不明顯，可以認為是直線傳播。鞏固知識例1.如圖所示，S為波源，M、N為兩塊擋板，其中M板固定，N板可上下移動，兩板中 間有狹縫。此時，測得A點沒有振動，為了使A點發(fā)生振動，可采用的方法是（）A.增大波源頻率C.將N板向上移動一些B.減小波源頻率*D.將N板向下移動一些N（二）實驗探究波的疊加1.教師演示實驗觀察現(xiàn)象：在水槽演示儀上有兩個振源的條件下，單獨使用其中的一個振源，水波按照該振源的振動方式向外傳播；再單獨使用另一個振源， 水波按照該振源的振動方 式向外傳播。觀察現(xiàn)象：在一根水平長繩的兩端分別向上抖動一下，就分別有兩個凸起狀態(tài)1和2在繩上相向傳播。當兩個波包在中間相遇時， 形狀發(fā)生變化

7、，相遇后又各自傳播。引導學生觀察兩個凸起隨后的傳播情況。在此基礎上用flash動畫模擬傳播情況，可以讓學生看的更清 楚、明了。2.波的疊加原理引導學生得出：幾列波相遇時能夠保持各自的運動特征，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾 列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和。鞏固知識例2. 一個波源在繩的左端發(fā)出半個波a,頻率為人，振幅為A-同時另一個波源在繩的右端發(fā)出半個波b,頻率為f2,振幅為A2,P為波源的中點，如圖所示，在下列說法中正確的是（A.兩列波同時到達兩波源的中點PB.兩列波相遇時，P點波峰值可達A什A2C兩列波相遇后，各自仍保持原來的波形

8、傳播D兩列波相遇時，繩子上的波峰可達A1+A2的點只有一點，此時在P點的左側（三）實驗探究波的干涉1.教師演示實驗實驗裝置：在同一振片上引出兩個振源，在水面上就可以形成兩列頻率相同的 水波。觀察現(xiàn)象：水槽中的水波的疊加圖樣。在此基礎上用多媒體動畫演示干涉現(xiàn)象，可以方便的展示各點的運動情況。觀察現(xiàn)象：（1）整體疊加后的波形，（2）疊加區(qū)域里各質(zhì)點的振動情況。共同探討：如何描述疊加區(qū)域圖樣的特征。有些點上下振動而且振動幅度加大，動？2現(xiàn)象解釋1疊加圖樣是某時刻兩列波傳播的情況；2兩列波的頻率（波長）相等；3當兩列波的波峰在某點相遇時，這點的振動位移是正的最大值，過半周期后，這點就是波谷和波谷相遇，

9、則這點的振而另一些點卻幾乎不)波的衍射和干涉教學設計7動位移是負的最大值；4當兩列波的波峰與波谷在某點相遇時，由于兩列波振幅相同，這點的振動位移的矢量和最小為零, 此后，它們的位移總是相反，所以位移的矢量和總是零，看上去就是靜止的。5振動加強的點的振動總是加強的，振動減弱的點的振動總是減弱的。 小結：介質(zhì)中某點的振動加強，是指這個質(zhì)點以較大的振幅振動；而某點的振動減弱，是指這個質(zhì)點以較小 的振幅振動，這與只有一個波源的振動在介質(zhì)中傳播時，各質(zhì)點均按此波源的振動方式振動是不同的。3.波的干涉的概念頻率相同的兩列波疊加，某些區(qū)域的振幅加大、某些區(qū)域的振幅減小，這種現(xiàn)象叫做波的干涉，形成 的圖樣叫做

10、干涉圖樣。4.產(chǎn)生干涉的條件通過flash課件展示頻率相同的兩列波疊加，會出現(xiàn)穩(wěn)定的干涉圖樣；頻率不相同的兩列波疊加，看不到穩(wěn)定的干涉圖樣，繼續(xù)展示頻率相同的兩列波疊加，但波源時而振動時而不振動，它們振動的相位差不斷改變，也看不到穩(wěn)定的干涉圖樣。 總結產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的兩個必要條件:1兩列波頻率相同；2兩列波源的相位差保持不變。干涉是波特有的現(xiàn)象。鞏固知識y軸上的Q、P兩點上有兩個振動情況完全相同的波源，它們激起的機械波的波長為1m,Q、P兩點的縱坐標分別為yo=6m,yp=1m，那么在x軸上到-的位置上，會出現(xiàn)振動加強的區(qū)域 有個。三、課堂小結【教學后記】本節(jié)充分注重了實驗，聞其聲而不見其人，激發(fā)了學生的學習興趣，大水槽中波的疊加現(xiàn)