5. 波的干涉、衍射教学设计第一课时

第五节

波的衍射

教学目标：

（一）知识与技能

1、知道什么是波的衍射现象。

2、知道波发生明显衍射现象的条件。

3、知道衍射是波的特有现象。

（二）过程与方法

能够运用衍射条件进行判断。

（三）情感、态度与价值观

了解波的衍射在生活中的应用，感受物理与生活之间的联系。

教学重点：

波发生明显衍射现象的条件。

教学难点：

对波发生明显衍射现象的条件的应用。

教学方法：

实验演示和多媒体辅助教学。

教学用具：

水槽演示仪，长条橡胶管，投影仪、CAI课件。

教学过程：

（一）引入新课

大家都熟悉“闻其声不见其人”、“隔墙有耳”的物理现象，这是什么原因呢？通过这节课的学习，我们就会知道，原来波遇到狭缝、小孔或较小的障碍物时会产生一种特有得现象，这就是波的衍射。

（二）新课教学

1、波的衍射

教师：波在向前传播遇到障碍物时，会发生波线弯曲，偏离原来的直线方向而绕到障碍物的背后继续转播，这种现象就叫做波的衍射。大家想一想，你见过的哪些现象是波的衍射现象？

学生举例：在水塘里，微风激起的水波遇到露出水面的小石头、芦苇等细小

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的障碍物，会绕过它们继续传播；房间内讲话，在房外也可以听到；收音机在房间内也能收到电台发射的电磁波等等。

教师：任何波在遇到障碍物时，都能发生衍射，但不同的波发生衍射的明显程度不同。下面我们用水波槽和小挡板来做实验，请大家认真观察。

【演示】在水波槽里放一个小挡板，让波源发出的圆形波遇到小挡板，将实验现象用投影仪投影在大屏幕上。

现象：水波绕过小挡板继续传播。

将小挡板换成长挡板，重新做实验。

现象：水波不能绕到长挡板的背后传播。

这个现象说明什么？

结论：发生衍生的条件与障碍物的大小有关。

下面通过实验研究发生明显衍射现象的条件。

【演示】在水波槽里放两块小挡板，当中留一狭缝，观察波源发出的水波通过窄缝后怎样传播。

（1）保持水波的波长不变，改变窄缝的宽度（由窄到宽），观察波的传播情况有什么变化。将实验现象用投影仪投影在大屏幕上。

观察到的现象：

在窄缝的宽度跟波长相差不多的情况下，发生明显的衍射现象。水波绕到挡板后面继续传播。（投影课本图12.5-1乙）

在窄缝的宽度比波长大得多的情况下，波在挡板后面的传播就如同光线沿直线传播一样，在挡板后面留下了“阴影区”。（投影课本图12.5-1甲）

（2）保持窄缝的宽度不变，改变水波的波长（由小到大），将实验现象用投影仪投影在大屏幕上。

可以看到：在窄缝不变的情况下，波长越长，衍射现象越明显。

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将课本图12.5-2中的甲、乙、丙一起投影在屏幕上（如图所示），它们是做衍射实验时拍下的照片。甲中波长是窄缝宽度的3/10，乙中波长是窄缝宽度的5/10，丙中波长是窄缝宽度的7/10。

通过对比可以看出：

窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象。

窄缝宽度比波长大得多时，衍射现象越不明显。

窄缝宽度与波长相比非常大时，水波将直线传播，观察不到衍射现象。

结论：发生明显衍射现象的条件：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。

［课件演示：波的衍射（通过课件演示，形象直观地再现波发生明显衍射现象的条件，给学生再次留下清晰直观的印象，从而收到良好的教学效果。）］

教师：大家都熟悉“闻其声不见其人”的物理现象，这是什么原因呢？

介绍：能够引起听觉的声波范围是20Hz～20 000Hz，空气中的声速按340m/s计算

教师：引导学生求解声波的波长范围，并解释“闻其声不见其人”的原因。

学生计算：由v得，能够引起听觉的声波波长范围是1.7cm～17m之间。f这个范围可以和一般的障碍物的尺寸相比，因此声波能够绕过一般障碍物，发生明显的衍射。

教师：为何“不见其人”呢？后面我们还要学习光的知识。光也是一种波。可见光的波长范围约在0.4～0.7μm之间，跟一般障碍物的尺寸相比非常小，所以通常情况下看不到光的衍射，这就是我们通常说的，“光沿直线传播”。

强调指出：一切波都能发生衍射，衍射是波的特有现象。

2、惠更斯原理对波的衍射的解释

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教师：板画教材图12.5－3，引导学生用惠更斯原理解释波的衍射。

（三）课堂小结

本节课我们学习了波的衍射。一切波都能发生衍射，衍射是波的特有现象。但是，发生明显的衍射是有条件的，这就是：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。

（四）布置作业

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