2024-2025學(xué)年高中物理第十二章機械波4波的衍射和干涉教案2新人教版選修3-4

PAGE1-波的干涉一、教材分析本節(jié)課是中學(xué)物理其次冊第十章第六節(jié)的內(nèi)容,波的干涉和波的衍射是波動所特有的現(xiàn)象.對于干涉和衍射現(xiàn)象的學(xué)習(xí)能加深對波動本質(zhì)的相識.對本節(jié)課的學(xué)習(xí)也為后面光的本性的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ).所以這節(jié)課有承上啟下的作用.另外在近幾年高考的試題中關(guān)于波的干涉這個學(xué)問點常常出現(xiàn).因此我認(rèn)為本課在教學(xué)占有很重要的地位.二、教材學(xué)問結(jié)構(gòu)本教材對波的干涉的探討分三個層次進行綻開教學(xué)(一)通過對實際問題及試驗現(xiàn)象的視察定性說明白波的獨立傳播特性.(二)運用矢量疊加原理分析兩列波疊加的情形,得出疊加原理.(三)視察波的干涉試驗運用波的獨立傳播特性和波的疊加原理分析干涉現(xiàn)象,得出兩列波發(fā)生干涉條件和干涉圖樣的特點第(一)(二)兩個層次的內(nèi)容是學(xué)習(xí)第三個層次內(nèi)容的協(xié)助學(xué)問,不是教學(xué)的重點,第三個層次的學(xué)問是本節(jié)課學(xué)習(xí)的重點.因為波的干涉圖樣是一種動態(tài)的穩(wěn)定,穩(wěn)中有動的現(xiàn)象,這對學(xué)生的思維實力及空間想象實力要求較高，因而是教學(xué)的重點二、設(shè)計思想“波的干涉”一節(jié)是高一物理教材中學(xué)生們感到較難理解的部分，難點在于對波的疊加原理的理解、干涉圖樣的說明。要突破難點，必需做好試驗，“發(fā)波水槽試驗”顯現(xiàn)明顯，并運用多媒體課件進行模擬演示可較好地解決這一問題。教學(xué)過程中兩處應(yīng)用到多媒體課件。一是用于表現(xiàn)兩個單波在相向而行過程中疊加的狀況，波的疊加現(xiàn)象在試驗中較難演示，“繩波的疊加試驗”中幾乎看不到現(xiàn)象。本課采納的“發(fā)波水槽試驗”視察兩個波峰的疊加現(xiàn)象較明顯，但波峰與波谷、波谷與波谷的疊加狀況則無法看到；此外，波的疊加過程特別快，不便比照講解，也不能定量地看到疊加過程中每一質(zhì)點的位移與原來兩峰引起位移間的關(guān)系。要讓同學(xué)們對波的疊加現(xiàn)象有一個全面的、精確的相識，就須要借助多媒體課件模擬這一疊加過程。本課中另一處借助多媒體表現(xiàn)了動態(tài)的干涉圖樣，當(dāng)同學(xué)們通過“發(fā)波水槽試驗”視察到水波的干涉現(xiàn)象后，要將這一圖樣說明清晰，單靠課本上虛、實相交的示意圖比較困難。例如，要同學(xué)們相識到振動加強（或減弱）帶上的質(zhì)點隨著波的推動始終振動加強（或減弱），靜態(tài)的示意圖就很難表現(xiàn)，但在多媒體動態(tài)圖樣上，就可在振動加強（或減弱）帶上任選一個質(zhì)點讓同學(xué)們視察隨著波的推動這一點始終是振動加強（或減弱）的。多媒體的采納可使同學(xué)們更加直觀、形象地理解波的干涉圖樣。物理學(xué)是一門試驗的科學(xué)，物理學(xué)問來源于生活實踐，應(yīng)用于生活實踐，因此教學(xué)中應(yīng)著重于如何設(shè)計好試驗，并采納各種手段使試驗現(xiàn)象更加明顯、易于講解，其中多媒體模擬課件就是一個特別有效的協(xié)助手段。在本課的設(shè)計中基本上是以演示試驗和學(xué)生試驗為基礎(chǔ)，再加上多媒體課件，二者有機地結(jié)合在一起，優(yōu)勢互補、相輔相成、缺一不行。三、教學(xué)目標(biāo)設(shè)計（1）學(xué)問目標(biāo)：知道波的獨立傳播特性和波的疊加原理；知道波的干涉現(xiàn)象及產(chǎn)生干涉的條件；理解干涉現(xiàn)象的形成原理；知道干涉是一切波的特性。（2）實力目標(biāo)：培育學(xué)生視察，比較，歸納及空間想象實力。（3）情感目標(biāo)：培育學(xué)生主動參加，相互協(xié)作的團隊精神及探究物理現(xiàn)象的愛好。四、教學(xué)程序設(shè)計1．新課引入，激發(fā)學(xué)習(xí)愛好向同學(xué)們展示我國古代的獨創(chuàng)之一——魚洗盆噴水的現(xiàn)象，并請大家說說魚洗盆的設(shè)計可能包含哪些原理。一方面可激發(fā)大家劇烈的學(xué)習(xí)愛好，另外讓大家對我國古代人民在振動與波方面的造詣有所了解，激起民族驕傲感。2．波的疊加原理兩個相同運動的球，相遇后結(jié)果如何？（分別彈回）兩個波相遇后結(jié)果又如何呢？［演示試驗］發(fā)波水槽，先請同學(xué)留意視察兩個水波相遇時波峰的改變狀況（產(chǎn)生了一個更大的波峰），再請同學(xué)留意視察兩波相遇后的狀況（兩波保持原來狀態(tài)各自接著向前傳播，就像未曾相遇過一樣）。這一演示試驗真實、直觀、現(xiàn)象明顯，可以讓同學(xué)對兩峰疊加時波峰明顯增大留下深刻印象。但水波的疊加過程特別快，不便比照講解，也不能定量地看到疊加過程中每一質(zhì)點的位移與原來兩峰引起位移間的關(guān)系，這就須要借助多媒體課件模擬這一疊加過程。[多媒體演示]a．暫停在波峰與波峰相遇的某一時刻，指出疊加后每一質(zhì)點的位移為原來兩波引起位移的矢量和。b．引導(dǎo)學(xué)生自己分析波峰與波谷、波谷與波谷相疊加的狀況；并用多媒體課件演示這兩個過程。真實的試驗中波谷是很難視察到的，這里多媒體課件填補了這一缺憾。[小結(jié)波的疊加原理，定義振動加強與振動減弱]這一過程幫助學(xué)生將感性的現(xiàn)象定格為物理規(guī)律。[分析兩列頻率、振幅相同波的疊加]a.設(shè)問：假使有兩列振動頻率相同、振幅相同的波連綿不斷的相向傳播，疊加的狀況怎樣呢？黑板上所畫的兩列相向而行的波恰好處于完全疊加的狀態(tài)，請大家依據(jù)上面所學(xué)的疊加原理畫一下疊加后的波形．隨著兩列波接著推動，疊加狀況如何呢？這一階段讓學(xué)生探討，一方面可使同學(xué)學(xué)會應(yīng)用波的疊加原理去畫疊加后的波形圖，另一方面為后面的分析打下基礎(chǔ)。b.分析相向而行的頻率和振幅相同的兩列波一個周期內(nèi)疊加狀況（圖1），提出振動加強點、振動減弱點，并指出它們是相互間隔的。這一過程中，要留意與學(xué)生的互動性，多采納啟發(fā)式語言，引導(dǎo)同學(xué)利用波的疊加原理、聯(lián)系有關(guān)舊學(xué)問，弄清兩列波在相向傳播的過程中加強點與減弱點的運動狀況有何異同。圖13．波的干涉現(xiàn)象[學(xué)生試驗]利用發(fā)波水槽的雙頭振源，由于兩根振針固定在同一振片上，因此振動起來頻率相同，放在水波盤中，接通電源后能產(chǎn)生明顯的干涉圖樣。這一試驗操作簡潔，現(xiàn)象穩(wěn)定。同學(xué)通過自己操作，細(xì)心視察、比較接通電源前后水面的現(xiàn)象的改變，描述視察到的現(xiàn)象，可培育學(xué)生的視察力、表述力；試驗中也培育了學(xué)生相互協(xié)作的習(xí)慣。[描述現(xiàn)象]幫助學(xué)生抓住干涉圖樣的主要特征：圖樣穩(wěn)定，振動加強區(qū)域與振動減弱區(qū)域交替出現(xiàn)。[說明現(xiàn)象］啟發(fā)學(xué)生用我們所學(xué)的波的疊加原理來說明水波的干涉圖樣，供應(yīng)應(yīng)每組同學(xué)一張印有兩個實線與虛線相間同心圓的明膠片（圖2），用來表示兩列水波某一時刻的疊加圖樣。請他們分別用紅筆和黑筆描出其中的振動加強點和振動減弱點，并探討這些點的分布有什么規(guī)律可循；引導(dǎo)同學(xué)畫出振動加強帶和振動減弱帶，指出它們是相互間隔的，與視察到的水波干涉圖樣相一樣。圖2[多媒體演示]從多媒體模擬課件上同學(xué)們可以看到動態(tài)的圖樣，相識到振動加強帶上的質(zhì)點，隨著波的推動始終是振動加強的，振動減弱帶上的質(zhì)點的振動，始終是振動減弱的；從而對波的干涉的理解更加完整。[探討波的干涉產(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)前面的試驗，探討產(chǎn)生波的干涉現(xiàn)象須要什么條件。[小結(jié)波的干涉現(xiàn)象]4．小練習(xí)通過練習(xí)進一步鞏固波的干涉圖樣的學(xué)問，剛好反饋學(xué)生駕馭狀況。5.干涉是一切波的特性之一[演示聲波的干涉現(xiàn)象]將音叉固定，旁邊裝一個可繞其轉(zhuǎn)動的話筒，敲擊音叉，同時轉(zhuǎn)動話筒，可聽到聲音有明顯的強弱改變。可見聲波也有干涉現(xiàn)象，干涉是一切波的特性之一。6．有關(guān)魚洗的介紹再回到噴水魚洗，除了前面同學(xué)們提到的學(xué)問，這里面還有波的疊加和干涉。給學(xué)生供應(yīng)一些有關(guān)資料可供他們進一步學(xué)習(xí)和探究。7．課堂總結(jié)本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了波的疊加和波的干涉。兩列波相遇時，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參加兩列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于兩列波單獨傳播時引起的位移的矢量和。頻率相同的波，疊加時形成某些區(qū)域的振動始終加強，另一些區(qū)域的振動始終減弱，并且振動加強和振動減弱的區(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。一切波都能發(fā)生干涉，干涉是波的特有現(xiàn)象。五、教學(xué)流程圖六、板書設(shè)計（一）波的疊加原理1.波的獨立傳播特性2.波的疊加原理（二）波的干涉1.波的干涉頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強、某些區(qū)域的振動減弱，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域相互間隔，這種現(xiàn)象叫做波的干涉。2.波的干涉圖樣在干涉現(xiàn)象中形成的圖樣叫做干涉圖樣。3.產(chǎn)生波的干涉的條件兩列波的頻率相同。一切波都能發(fā)生干涉，干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象。七、教學(xué)反思1．波的干涉實質(zhì)上是波的一種特別的疊加現(xiàn)象，所以理解波的疊加現(xiàn)象是相識波的干涉現(xiàn)象的基礎(chǔ)．這里關(guān)鍵是理解兩列波相遇而發(fā)生疊加時，對某一質(zhì)點來說，它每一時刻振動的總位移，都等于該時刻兩列波在該質(zhì)點引起的位移的矢量和．2．在學(xué)生理解波的疊加的基礎(chǔ)上，再進一步說明在特別狀況下，即當(dāng)兩列波的頻率相同時，疊加的結(jié)果就會出現(xiàn)穩(wěn)定的特別圖樣（即“干涉圖樣”）──某些點兩列波引起的振動始終加強，某些點兩列波引起的振動始終減弱，并且加強點與減弱點相互間隔．這就是干涉現(xiàn)象．對于干涉現(xiàn)象的理解，須要肯定的空間想象力，有的學(xué)生一下子不簡潔理解，應(yīng)適當(dāng)賜予指引．有條件的，還可借助多種教學(xué)手段（如多張圖片，多媒體演示等），盡可能形象、直觀地幫助學(xué)生理解和想象．3．與對衍射現(xiàn)象的要求相同，中學(xué)階段對干涉現(xiàn)象也不從理論上進行探討．教學(xué)中要留意駕馭教學(xué)要求，避開