12.4 (说课)波的衍射和干涉

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1、12.4 波的衍射和干涉,主要内容,一、说教材 （一）说教材的地位和作用 （二）说教学目标 （三）说教学重点和难点 二、说教法 三、说学法 四、说教学程序设计 （一）主要设计思想 （二）新课引入 （三）新课教学 （四）课堂小结 （五）作业设计 五、板书设计,一、说教材 （一）波的衍射和干涉的地位与作用,本课是人教版选修3-4第12章“机械波”第4节的内容，本节课讨论的是波的干涉和衍射，并定性的研究波的一些特征和分类，是机械振动和机械波知识的基础内容之一。它是以振动为基础也是振动知识的深化和延伸。同时，也是学习波的垫基石。 波的衍射和干涉是常见的波的传播现象，放在机械振动之后学习，降低了学习的难

2、度；学好本节内容，有利于学生后续对电磁波的学习。所以 “波的衍射和干涉”起到了承上启下的作用，此外，波的衍射和干涉的知识与人们的日常生活紧密相连，因此学习它有广泛的现实意义。所以本节也是本章的重点内容之一。,（二）波的衍射和干涉的教学目标,根据课程标准的要求，结合本节教材内容及学生已有的认识基础，确定本节教学目标如下： 1.知识与技能 （1）知道什么是波的衍射现象和发生的衍射现象的条件。 （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.过程与方法 通过观察水波的衍射现象，认识衍射现象特征。

3、通过观察波的独立前进，波的叠加和水波的干涉现象，认识波的干涉条件和干涉现象的特征。 3.情感态度与价值观 让学生在问题中激发兴趣，在问题的争论中辨清问题，在问题的解决中提升能力，体验从理论上研究物理问题的严谨性。,（三）波的衍射和干涉教学重点与难点,根据以上对教材地位和作用以及教学目标的分析，本节的教学重点是波的衍射、波的叠加及发生波的干涉的条件。 本节的教学难点是对稳定的波的干涉图样的理解。,（四）波的衍射和干涉教材内容处理,通过前面的学习，学生已经具备运动学的基本知识及质点振动的特点和规律，及波的图像的知识。因此，本节从观察波的衍射和干涉现象出发，去掌握波的干涉和衍射形成原理，使学生能顺利

4、地理解波的衍射和干涉。教学过程通过课件模拟物理过程的方法进行重点难点突破,使学生获得较直观的信息,充分调动学生的主观能动作用,以激发学生研究物理问题的浓厚兴趣。,二、说教学方法,根据教学内容的上下承接关系，学生刚学完机械振动，知道了单一质点的振动，再进一步通过观察现象掌握波的干涉和衍射的基本原理。为提高学生的探究能力，本节采用观察分析、启发探究的方法，体现学生的主体性。通过实验演示、观察分析、探究对比、总结归纳得出规律。 课堂上通过教师的引导，让学生进行模拟实验的观察，使学生形成清晰的表象，注重具体生动的感性认识，同时注重思维训练和科学探究能力培养，重视知识的应用，理论紧密联系实际。,三、说学

5、法指导,学生是教学活动主体，要使学生从“学会”转化成“会学”，因此教学中要注意学生学法的指导，根据本节的内容特征，在讲课时要注重引导学生如何去观察实验，并由他们总结和发现规律，使学生通过观察总结规律、联系实际、运用规律解决问题。,四、教学程序设计 主要设计思想,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。,2、在水塘里，微风激起的水波遇到突出水面的小石子、芦苇，会绕过他们继续传播，好象他们并不存在。,1、为什么隔着墙说话，墙那边的人也能听见？,波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。,1. 定义:,一、衍射现象,1. 在波

6、长不变的情况下改变障碍物或孔的尺寸，观察是否发生明显的衍射现象； 2. 在障碍物或孔的尺寸不变的情况下改变波长，观察是否发生明显的衍射现象。,设计方案,思考：如何才能发生明显的衍射现象呢？,观察一：,狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时，发生明显衍射。,波长与狭缝宽度相差不多时，有明显衍射现象,观察二：,实验表明：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象,二、发生明显衍射的条件,1. 为什么“未见其人先闻其声”？ 2. 为什么光是直线传播而声波可以发生明显的衍射现象？,数据： 1. 人耳能听到的声波的频率范围2020000Hz； 2. 可

7、见光波长范围：0.40.7,1. 一切波都能发生衍射现象，只有明显与不明显的差异。衍射是波的特有属性。,注意,2. 在满足一定条件时，一切波都可产生明显的衍射现象。波的直线传播只是衍射不明显时的一种近似。,3 .障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，是发生明显衍射的条件。,4 .一般情况下波长较大的波容易产生显著的衍射现象。,1.以下关于波的衍射的说法，正确的是（ ） A. 波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象 B. 当孔的尺寸比波长越小，衍射现象明显 C. 当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显 D. 只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时，才会发生明显的衍射现象,B,2

8、.关于波的衍射下列说法中正确的是（ ） A在衍射现象中，波不是沿直线传播的 B水波碰到障碍物后返回传播的现象属于衍射现象 C横波能发生衍射，而纵波不能发生衍射 D不能发生明显衍射的，必定不是波 E衍射是一切波的特性 F波长跟孔的宽度差不多时能发生明显衍射现象,AEF,波的干涉,学生思考和探讨 日常生活中常见的波有哪些？请同学们举例。 当两列波相遇会怎样？ 当波遇到障碍物又会怎样？请同学们思考、猜想。,一、波的叠加,池塘中两水波相遇时，会发生什么现象呢？,生活现象,两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响

9、。,1. 波在叠加时的特点,（1）相遇时，位移是两列波分别产生的位移的矢量和,（2）相遇后，各列波独立传播。,2叠加原理（位移特点）,几列波相遇时能够保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。,3 波的独立性原理,两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波 的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响,二、波的干涉,振动加强,振动加强,振动加强,振动加强,振动减弱,振动减弱,振动减弱,两列波相遇后，在水面上，出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静

10、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。,1.波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做波的干涉。,2.干涉图样： 由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样。,P点振动最强（振幅为A1A2）,3.干涉的解释：加强点,在某一时刻，水面上的某一点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波峰和波峰、波谷和波谷相遇时，质点的位移最大，等于两列波的振幅之和；因此在这一点，始终是两列波干涉的加强点，质点的振动最激烈。,点振动最弱（振幅为A1A2）,3.干涉的解释：减弱点,点不振动（振

11、幅为零）,3.干涉的解释：减弱点,在某一时刻，在水面上的某一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，如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零，水面保持平静,（1）振动加强的区域振动始终加强，振动减弱的区域振动始终减弱 （2）振动加强（减弱）的区域是指质点的振幅大（小），而不是指振动的位移大（小），因为位移是在时刻变化的,注意,4.干涉条件：,（1）两个波源的振动频率相同,（2）两波源的相位差必须保持不变,一切波（只要满足条件）都能发生干涉现象，干涉和衍射一样都是波特有的现象,注意,本节采用观

12、察、对比、分析的学习方法，引导学生获取知识，通过思考讨论，总结归纳出波的衍射和干涉规律，应用衍射和干涉解释一些自然现象，提高学生的学习兴趣。,什么是波的独立性？,什么是波的干涉？,什么是波的叠加原理？,干涉加强点和减弱点满足的条件？,产生稳定干涉的条件是什么,五、板书设计,1、波的干涉 （1）定义：频率相同的波叠加时，空间某些区域振幅加强，另一些区域振幅减弱的现象。 （2）条件：频率相同的波。 （3）应用：检查工件平整度、干涉波治疗仪、控制噪音等。 2、波的衍射 （1）定义：波绕过障碍物传播的现象。 （2）明显衍射的条件：障碍物或缝的尺寸比波长小，或和波长相似。,谢谢！,1. 关于两列波的稳定

13、干涉现象，下列说法正确的是（ ） A.任意两列波都能产生稳定干涉现象 B.发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同 C.在振动减弱的区域，各质点都处于波谷 D.在振动加强的区域，有时质点的位移等于零,BD,3.两列波发生了干涉现象，得到了干涉图样，则（ ） A.振动加强的质点，始终处于最大位移处 B.振动加强的质点的位移，有时会小于振动削弱的质点的位移 C.波峰与波峰相遇处的质点，其振动始终加强 D.波峰与波谷相遇处的质点，其振动始终削弱,BCD,4.如图所示，S1、S2是两个频率相等的波源，它们在同一种介质中传播，以S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷

14、（虚线）则以下说法正确的是：（ ） A质点A是振动加强点 B质点D是振动减弱点 C再过半周期，质点B、C是振动加强 D质点A始终处于最大位移,A,5. 两列波长相同的水波发生干涉，若在某一时刻，P点处恰好两列波的波峰相遇，Q点处两列波的波谷相遇，则（ ） AP点的振幅最大，Q点的振幅最小 BP Q两点的振幅都是原两列波的振幅之和 CP Q两点的振动周期同 DP Q两点始终处在最大位移处和最小位移处,BC,6.如图所示，A、B为两个完全相同的相 干波源，它们产生的两列波在AB连线的 中垂线上的P点相遇则（ ） A.P点振动始终加强 B.P点振动有时加强，有时减弱 C.P点位移始终等于振幅 D.P

15、点位移有时为零,AD,3.如图所示是不同频率的水波通过相同的小孔所能到达区域的示意图， 情况中水波的频率最大； 情况中水波的频率最小。,C,A,4. 已知空气中的声速为340m/s，现有几种声波：（1）周期为0.05s；（2）频率为104Hz;（3）波长为10m它们传播时若遇到宽度约为13m的障碍物，发生明显衍射现象的是（ ） A.（1）和（2） B.（2）和（3） C.（1）和（3） D. 都可以,C,5.在用水波槽做衍射实验时，若打击水面的振子振动频率是5Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05rns，为观察到明显的衍射现象，小孔的直径d应为（ ） A10cm B5cm Cd1cm Dd1cm,D,6. 有一障碍物的高度为10m，下列波衍射现象最朋显的是（ ） A. 波长为40m的波 B. 波长为99m的波 C. 频率为40Hz的声波 D. 频率为5000MHz的电磁波（v3.0108ms）,A,（1）加强点与两个波源的距离差： r=r2-r1=k（k=0, 1，2，3） （2）减弱点与两个波源的距离差： r=r2-r1=(2k+1)/2 （k=0, 1，2，3）,4. 加强点和减弱点满足的条件,