1/1波的干涉和衍射●教學(xué)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)1.知道波的疊加原理。2.知道什么是波的干涉現(xiàn)象和衍射現(xiàn)象。3.知道波發(fā)生衍射的條件。4.知道干涉和衍射現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象。二、能力目標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力。三、德育目標(biāo)通過(guò)波的疊加原理，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到事物之間的普遍聯(lián)系?！窠虒W(xué)重點(diǎn)波的疊加原理、波的干涉和衍射現(xiàn)象?！窠虒W(xué)難點(diǎn)波的干涉中加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的位移和振幅的區(qū)別。波能夠產(chǎn)生明顯衍射的條件?！窠虒W(xué)方法實(shí)驗(yàn)法、電教法、訓(xùn)練法?！窠虒W(xué)用具實(shí)物投影儀、CAI課件、波的干涉實(shí)驗(yàn)儀?！裾n時(shí)安排1課時(shí)●教學(xué)過(guò)程［投影］本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道波具有獨(dú)立傳播的特性和兩波疊加的位移規(guī)律。2.知道波的干涉和衍射現(xiàn)象，知道干涉和衍射是波的特性。3.理解波的干涉原理?！駥W(xué)習(xí)目標(biāo)完成過(guò)程一、波的干涉新課教學(xué)1.1波的疊加原理［設(shè)問(wèn)］把兩塊石子在不同的地方投入池塘的水中，就有兩列波在水面上傳播，兩列波相遇時(shí)，會(huì)不會(huì)像兩個(gè)小球相碰時(shí)那樣，都改變?cè)瓉?lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呢？［演示］取一根長(zhǎng)繩，兩位同學(xué)在這根水平長(zhǎng)繩的兩端分別向上抖動(dòng)一下，學(xué)生觀察現(xiàn)象。［學(xué)生敘述現(xiàn)象］現(xiàn)象一：抖動(dòng)一下后，看到有兩個(gè)凸起狀態(tài)在繩上相向傳播?，F(xiàn)象二：兩列波相遇后，彼此穿過(guò)，繼續(xù)傳播，波的形狀和傳播的情形跟相遇前一樣.［教師總結(jié)］兩列波相遇后，每列波都像相遇前一樣，保持各自原來(lái)的波形，繼續(xù)向前傳播，這是波的獨(dú)立傳播特性。［多媒體模擬繩波相遇前和相遇后的波形］［教師］剛才，通過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們知道了兩列波在相遇前后，它們都保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，彼此都沒(méi)有受到影響，那么在兩列波相遇的區(qū)域里情況又如何呢？［多媒體模擬繩波相遇區(qū)的情況］ ［教師總結(jié)］在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與兩個(gè)振動(dòng)，其振動(dòng)位移等于這兩列波分別引起的位移的矢量和.當(dāng)兩列波在同一直線上振動(dòng)時(shí)，這兩種位移的矢量和簡(jiǎn)化為代數(shù)和，這叫做波的疊加原理。［強(qiáng)化訓(xùn)練］兩列振動(dòng)方向相同和振動(dòng)方向相反的波疊加，振幅如何變化？振動(dòng)加強(qiáng)還是減弱？學(xué)生討論后得到：兩列振動(dòng)方向相同的波疊加，振動(dòng)加強(qiáng)，振幅增大。兩列振動(dòng)方向相反的波疊加，振動(dòng)減弱，振幅減小。1.2波的干涉［實(shí)物投影演示］把兩根金屬絲固定在同一個(gè)振動(dòng)片上，當(dāng)振動(dòng)片振動(dòng)時(shí)，兩根金屬絲周期性地觸動(dòng)水面，形成兩個(gè)波源，觀察在兩列波相遇重疊的區(qū)域里出現(xiàn)的現(xiàn)象。［教師說(shuō)明］由于這兩列波是由同一個(gè)振動(dòng)片引起的，所以這兩個(gè)波源的振動(dòng)頻率和振動(dòng)步調(diào)相同.［學(xué)生敘述現(xiàn)象］在振動(dòng)的水面上，出現(xiàn)了一條條從兩個(gè)波源中間伸展出來(lái)的相對(duì)平靜的區(qū)域和激烈振動(dòng)的區(qū)域，這兩種區(qū)域在水面上的位置是固定的，而且相互隔開(kāi)。［用多媒體展示課本水波的干涉圖樣及波的干涉的示意圖］［教師］為什么會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象呢？結(jié)合課本圖10~30進(jìn)行分析：對(duì)于圖中的a點(diǎn)：設(shè)波源S1、S2在質(zhì)點(diǎn)a引起的振幅分別為A1和A2，以圖中a點(diǎn)波峰與波峰相遇時(shí)刻計(jì)時(shí)波源S1、S2引起a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)圖象如下圖甲、乙所示，當(dāng)兩列波重疊時(shí)，質(zhì)點(diǎn)A同時(shí)參與兩個(gè)振動(dòng)，合振動(dòng)圖象如圖丙所示：從圖中可看出：對(duì)于a點(diǎn)，在t=0時(shí)是兩列波的波峰和波峰相遇，經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，就變成波谷和波谷相遇，也就是說(shuō)：在a點(diǎn)，兩列波引起的振幅都等于兩列波的振幅之和，即a點(diǎn)始終是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)。說(shuō)明的幾個(gè)問(wèn)題：1.從波源S1、S2發(fā)出的兩列波傳到振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)a振動(dòng)步調(diào)是一致的，引起質(zhì)點(diǎn)a的振動(dòng)方向是一致的，振幅為A=A1+A2.2.振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)a并不是始終處于波峰或波谷，它仍然在平衡位置附近振動(dòng)，只是振幅最大，等于兩列波的振幅之和。那么，振動(dòng)減弱的點(diǎn)又是如何形成的呢？以波源S1、S2分別將波峰、波谷傳給減弱點(diǎn)(例如b點(diǎn))時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，波源S1、S2分別引起質(zhì)點(diǎn)b振動(dòng)的圖象如圖甲、乙所示，當(dāng)兩列波重疊后，質(zhì)點(diǎn)b同時(shí)參與兩個(gè)振動(dòng)，合振動(dòng)圖象如圖丙所示。在b點(diǎn)是兩列波的波峰和波谷相遇，經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，就變成波谷和波峰相遇，在這一點(diǎn)兩列波引起的合振動(dòng)始終是減弱的，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之差二、波的衍射［放錄像］在水塘里，微風(fēng)激起的水波遇到露出水面的小石、蘆葦?shù)燃?xì)小的障礙物，會(huì)繞過(guò)它們繼續(xù)傳播，好像它們并不存在。［教師］在水波的傳播過(guò)程中，遇到小石、蘆葦?shù)日系K物時(shí)，為什么會(huì)繞過(guò)它們繼續(xù)傳播呢？［演示實(shí)驗(yàn)］在實(shí)物儀上放一個(gè)發(fā)波水槽1.使振動(dòng)片開(kāi)始振動(dòng)，觀察產(chǎn)生的水波。2.在波源的前方放一個(gè)障礙物(例如一塊木板)，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。3.在波源的前方放一個(gè)小的障礙物(如一段細(xì)鐵絲)，觀察水波在傳播過(guò)程中發(fā)生的現(xiàn)象。［學(xué)生操作］［學(xué)生描述看到的現(xiàn)象］教師總結(jié)并板書(shū)：1.波可以繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射。2.衍射有的時(shí)候不明顯(例如剛才的現(xiàn)象二)，有的時(shí)候很明顯(例如剛才的現(xiàn)象三)。［演示實(shí)驗(yàn)］1.在儀上放一個(gè)發(fā)波水槽。2.讓振動(dòng)片振動(dòng)，觀察水面形成的波。3.在水槽內(nèi)放兩塊擋板，當(dāng)中留一窄縫，觀察水波通過(guò)窄縫后怎樣傳播。4.改變擋板間窄縫的寬度，觀察水波的傳播情況有什么變化？［學(xué)生描述看到的現(xiàn)象］［教師總結(jié)］通過(guò)以上現(xiàn)象可知：當(dāng)波通過(guò)小孔時(shí)，也能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，且孔越小，衍射現(xiàn)象越明顯。板書(shū)：波的傳播過(guò)程中，波偏離直線傳播的方向而繞到障礙物或小孔的“陰影”區(qū)的現(xiàn)象，叫做波的衍射。產(chǎn)生波的衍射的條件：教師做進(jìn)一步講解說(shuō)明：1.衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都會(huì)產(chǎn)生衍射現(xiàn)象。2.衍射現(xiàn)象總是存在的，只有明顯與不明顯的差異。3.障礙物或孔的尺寸大小，并不是決定衍射能否發(fā)生的條件，僅是使衍射現(xiàn)象明顯表現(xiàn)的條件。4.一般情況下，波長(zhǎng)較大的波容易產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象。5.波傳到小孔(或障礙物時(shí))，小孔或障礙物仿佛是一個(gè)新的波源，由它發(fā)出與原來(lái)同頻率的波(稱為子波)在孔或障礙物后傳播，于是就出現(xiàn)了偏離直線傳播方向的