《波的干涉和衍射》参考教案.docVIP

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波的干涉和衍射

●教学目标

一、知识目标

1.知道波的叠加原理。

2.知道什么是波的干涉现象和衍射现象。

3.知道波发生衍射的条件。

4.知道干涉和衍射现象是波特有的现象。

二、能力目标

培养学生的空间想象能力。

三、德育目标

通过波的叠加原理，使学生认识到事物之间的普遍联系。

●教学重点

波的叠加原理、波的干涉和衍射现象。



●教学难点

波的干涉中加强点和减弱点的位移和振幅的区别。

波能够产生明显衍射的条件。

●教学方法

实验法、电教法、训练法。

●教学用具

实物投影仪、CAI课件、波的干涉实验仪。

●课时安排

1课时

●教学过程

［投影］本节课的学习目标：

1.知道波具有独立传播的特性和两波叠加的位移规律。

2.知道波的干涉和衍射现象，知道干涉和衍射是波的特性。

3.理解波的干涉原理。

●学习目标完成过程

一、波的干涉

新课教学

1.1波的叠加原理

［设问］把两块石子在不同的地方投入池塘的水中，就有两列波在水面上传播，两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，都改变原来的运动状态呢？

［演示］

取一根长绳，两位同学在这根水平长绳的两端分别向上抖动一下，学生观察现象。

［学生叙述现象］

现象一：抖动一下后，看到有两个凸起状态在绳上相向传播。

现象二：两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形跟相遇前一样.［教师总结］

两列波相遇后，每列波都像相遇前一样，保持各自原来的波形，继续向前传播，这是波的独立传播特性。

［多媒体模拟绳波相遇前和相遇后的波形］

［教师］

刚才，通过实验，我们知道了两列波在相遇前后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响，那么在两列波相遇的区域里情况又如何呢？

［多媒体模拟绳波相遇区的情况］

［教师总结］

在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和.当两列波在同一直线上振动时，这两种位移的矢量和简化为代数和，这叫做波的叠加原理。

［强化训练］

两列振动方向相同和振动方向相反的波叠加，振幅如何变化？振动加强还是减弱？

学生讨论后得到：

两列振动方向相同的波叠加，振动加强，振幅增大。

两列振动方向相反的波叠加，振动减弱，振幅减小。

1.2波的干涉

［实物投影演示］

把两根金属丝固定在同一个振动片上，当振动片振动时，两根金属丝周期性地触动水面，形成两个波源，观察在两列波相遇重叠的区域里出现的现象。

［教师说明］

由于这两列波是由同一个振动片引起的，所以这两个波源的振动频率和振动步调相同.［学生叙述现象］

在振动的水面上，出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是固定的，而且相互隔开。

［用多媒体展示课本水波的干涉图样及波的干涉的示意图］

［教师］为什么会出现这种现象呢？

结合课本图10~30进行分析：

对于图中的a点：

设波源S1、S2在质点a引起的振幅分别为A1和A2，以图中a点波峰与波峰相遇时刻计时波源S1、S2引起a质点的振动图象如下图甲、乙所示，当两列波重叠时，质点A同时参与两个振动，合振动图象如图丙所示：

从图中可看出：对于a点，在t=0时是两列波的波峰和波峰相遇，经过半个周期，就变成波谷和波谷相遇，也就是说：在a点，两列波引起的振幅都等于两列波的振幅之和，即a点始终是振动加强点。

说明的几个问题：

1.从波源S1、S2发出的两列波传到振动加强的点a振动步调是一致的，引起质点a的振动方向是一致的，振幅为A=A1+A2.

2.振动加强的质点a并不是始终处于波峰或波谷，它仍然在平衡位置附近振动，只是振幅最大，等于两列波的振幅之和。

那么，振动减弱的点又是如何形成的呢？

以波源S1、S2分别将波峰、波谷传给减弱点(例如b点)时刻开始计时，波源S1、S2分别引起质点b振动的图象如图甲、乙所示，当两列波重叠后，质点b同时参与两个振动，合振动图象如图丙所示。

在b点是两列波的波峰和波谷相遇，经过半个周期，就变成波谷和波峰相遇，在这一点两列波引起的合振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差

二、波的衍射

［放录像］

在水塘里，微风激起的水波遇到露出水面的小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播，好像它们并不存在。

［教师］

在水波的传播过程中，遇到小石、芦苇等障碍物时，为什么会绕过它们继续传播呢？

［演示实验］

在实物仪上放一个发波水槽

1.使振动片开始振动，观察产生的水波。

2.在波源的前方放一个障碍物(例如一块木板)，观察发生的现象。

3.在波源的前方放一个小的障碍物(如一段细铁丝)，观察水波在传播过程中发生的现象。