高二物理教案机械波--波的衍射 波的干涉教案

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1、波的衍射波的干涉教案示例一、教学目标1.在物理知识方面的要求:(1)知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件。(2)知道波的干涉现象是特殊条件下的叠加现象;知道两列频率相同的波才能发生干涉现象;知道衍射现象的特点。(3)知道衍射和干涉现象是波动特有的现象。2.通过观察水波的衍射现象,认识衍射现象的特征。通过观察波的独立前进,波的叠加和水波的干涉现象,认识波的干涉条件及干涉现象的特征。二、重点、难点分析1.重点是波的衍射、波的叠加及发生波的干涉的条件。2.难点是对稳定的波的干涉图样的理解。三、教具水槽演示仪,长条橡胶管,投影仪。四、主要教学过程(一)引入新课我们向平静的

2、湖面上投入一个小石子,可以看到石子激起的水波形成圆形的波纹,并向周围传播。当波纹遇到障碍物后会怎样?如果同时投入两个小石子,形成了两列波,当它们相遇在一起时又会怎样?本节课就要通过对现象的观察,对以上现象进行初步解释。(二)教学过程设计主要思想是:遵照教材的编写意图,按“观察现象,归纳特征,而后得出结论”的大顺序进行教学。观察中注意引导,分析中注意启发。1.波的衍射(1)波的衍射现象首先观察水槽中水波的传播:圆形的水波向外扩散,越来越大。然后,在水槽中放入一个不大的障碍屏,观察水波绕过障碍屏传播的情况。由此给出波的衍射定义。波绕过障碍物的现象,叫做波的衍射。再引导学生观察:

3、在水槽中放入一个有孔的障碍屏,水波通过孔后也会发生衍射现象。看教材中的插图,解释“绕过障碍物”的含义。(2)发生明显波的衍射的条件在前面观察的基础上,引导学生进行下面的观察:①在不改变波源的条件下,将障碍屏的孔由较大逐渐变小。可以看到波的衍射现象越来越明显。由此得出结论:障碍物越小,衍射现象越明显。②可能的话,在不改变障碍孔的条件下,使水波的波长逐渐变大或逐渐变小。可以看到,当波长越小时,波的衍射现象越明显。由此指出:当障碍物的大小与波长相差不多时,波的衍射现象较明显。发生明显衍射的条件是:障碍物或孔的大小比波长小,或者与波长相差不多。最后告诉学生:波的衍射现象是波所特有的

4、现象。在生活中,可遇到的波的衍射现象有:声音传播中的“隔墙有耳”现象;在房间中可以接收到收音机和电视信号,是电磁波的衍射现象。2.波的干涉观察现象①:在水槽演示仪上有两个振源的条件下,单独使用其中的一个振源,水波按照该振源的振动方式向外传播;再单独使用另一个振源,水波按照该振源的振动方式向外传播。现象的结论:每一个波源都按其自己的方式,在介质中产生振动,并能使介质将这种振动向外传播。观察现象②:找两个同学拉着一条长橡皮管,让他们同时分别抖动一下橡皮管的端点,则会从两端各产生一个波包向对方传播。当两个波包在中间相遇时,形状发生变化,相遇后又各自传播。现象的结论:波相遇时,发生

5、叠加。以后仍按原来的方式传播。(l)波的叠加在观察前面现象的基础上,向学生说明什么是波的叠加。两列波相遇时,在波的重叠区域,任何一个质点的总位移,都等于两列波分别引起的位移的矢量和。结合图1,解释此结论。解释时可以这样说:在介质中选一点P为研究对象,在某一时刻,当波源1的振动传播到P点时,若恰好是波峰,则引起P点向上振动;同时,波源2的振动也传播到了P点,若恰好也是波峰,则也会引起P点向上振动;这时,P点的振动就是两个向上的振动的叠加,P点的振动被加强了。(当然,在某一时刻,当波源1的振动传播到P点时,若恰好是波谷,则引起P点向下振动;同时,波源2的振动传播到了P点时,若恰

6、好也是波谷,则也会引起P点向下振动;这时,P点的振动就是两个向下的振动的叠加,P点的振动还是被加强了。)用以上的分析,说明什么是振动被加强。波源1经过半周期后,传播到P点的振动变为波谷,就会使P点的振动向下,但此时波源2传过来的振动不一定是波谷(因为两波源的周期可能不同),所以,此时P点的振动可能被减弱,也可能是被加强的。(让学生来说明原因)提问:如果希望P点的振动总能被加强,应有什么条件?提问:如果在介质中有另一质点Q,希望Q点的振动总能被减弱,应有什么条件?结论:波源1和波源2的周期应相同。(2)波的干涉观察现象③:水槽中的水波的干涉。对水波干涉图样的解释中,特别要强调

7、两列水波的频率是相同的,所以产生了在水面上有些点的振动加强,而另一些点的振动减弱的现象,加强和减弱的点的分布是稳定的。详细解释教材中给出的插图,如图2所示。在解释和说明中,特别应强调的几点是:①此图是某时刻两列波传播的情况;②两列波的频率(波长)相等;③当两列波的波峰在某点相遇时,这点的振动位移是正的最大值,过半周期后,这点就是波谷和波谷相遇,则这点的振动位移是负的最大值;④振动加强的点的振动总是加强的,振动减弱的点的振动总是减弱的。在以上分析的基础上,给出干涉的定义:频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强,某

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