5. 波的干涉、衍射优质课教案内容

高中物理人教版第十章

第五节

波的衍射和干涉

玉林实验中学

王明洁

【教学目的】

1、知道波的衍射现象及波发生明显衍射现象的条件；

2、知道波的独立性原理和叠加原理；

3、知道波的干涉现象及掌握产生稳定干涉的条件，能识别干涉图样的特征；

4、知道衍射和干涉都是波特有的现象. 【教学重点】

衍射现象、叠加原理、干涉现象

【教学难点】

干涉现象的解释、振动强弱的物理意义理解

【教学方法】

电教法、讲练法

【教具】

Flash课件《波的衍射》《波的叠加》《波的干涉》、投影仪、干涉照片挂图

【教学过程】

复习引入

1、学生思考：在空气中波长为3.4m的声波，进入水中，其频率为 Hz，波长为 m（已知声波在空气中的传播速度为340m/s ，在水中的传播速度为1450m/s）

答：100 ；14.5 。

波由一种界质进入另一种界质，除了频率不变外，波长和波速都发生了变化，其传播的方向会不会发生变化？

2、素材展示：“闻其声而不见其人”、水波能绕过水面的芦苇，这些现象说明——波一定是直线传播的吗？

答：波常常能绕过障碍物传播。

今天，我们就来研究波的这些特性。

我们向平静的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？本节课就是要通过观察现象，解释现象。

一、波的衍射

演示：a、水波绕过挡板继续传播。

b、水波穿过小孔继续传播。

1、波的衍射

：波可以绕过障碍物继续传播的现象。

学生思考：a、如果障碍物是挡板，波绕过大的挡板较容易，还是绕过小的挡板较容易？

b、如果障碍物是小孔，波绕过大孔较容易，还是绕过小孔较容易？

实践是检验真理的唯一标准。我们继续看——

演示：a、水波绕过不同大小的挡板，衍射效果比较。

b、水波绕过不同大小的孔，衍射效果比较。

学生总结：不论障碍物是挡板还是小孔，只有它们的线度较小时，衍射现象才会明显。

当然，精确的实验研究并不是我们这样的时间条件和空间条件所能够达到的，科学家们经过了更加高水准的实验之后，得出了——

2、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，或比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。

这个结论不仅适用于机械波，也适用于电磁波。

设问：对于这个“条件”的理解，同学们觉得最不好把握的是哪一个表述呢？

学生：“相差不多”

教师对“相差不多”进行归口表述…。

这一结论和我们观察到的实验现象是一致的…课件照应。

有了这样的结论，我们还可以做一些定量的照应——见教材P55，正确解释“闻其声而不见其人”的现象……

除了同一列波在同一介质传播、穿越不同界质传播的规律外，我们还常常面临这样的事实：在同一界质中多列波在同时传播，这些波之间会怎样相互作用、最终将会发生什么现象呢？

这就是接下来要研究的波的叠加和干涉现象。

二、波的叠加

先看同一介质中的两列波相遇时会发生什么现象——

素材：演示实验介绍…

配套课件展示：Flash课件《波的叠加》

学生观察：a、波相遇时的现象；

b、波相遇后的现象。…

波的叠加：几列波在同一介质相遇，相遇时，重叠部分的介质点参与几列波引起的振动的矢量叠加，相遇过后，各列波保持原有特征不变而继续传播。

课件演示照应（演示含波峰与波谷的完整波——叠加）

学生列举：几列波相遇后特征不变的事例…

答：嘈杂的教室中我们仍然能够辨别某同学的声音。

过渡：我们刚才研究的是不连续的波的叠加情形，如果是连续波的叠加，情况又会怎样？

三、波的干涉

演示：水波的干涉。

学生表达观察到的物理现象…

过渡：为什么会形成这样的现象呢？

板图——教材图10-23。

说明：在“俯视图”怎样对应波峰、波谷…

板图分析：

a、某时刻波峰与波峰的叠加、波谷与波谷的叠加→半个周期末了它们再叠加

b、某时刻波峰与波谷的叠加（波谷与波峰的叠加）→半个周期末了它们再叠加

提问：振动的强点和弱点是交替出现还是固定不变？

学生总结、答问：固定不变。

我们就把这种波叠加后形成稳定的强弱分布的现象叫做波的干涉。

提问：波的干涉现象是不是很普遍？譬如声音叠加后，会经常出现干涉现象吗？

学生：否。

那么，干涉的形成是否还需要条件呢？

回到教材图10-23分析——如果波源S1和S2所激发的波的波长不同

a、某时刻是否会形成规则的强弱分布？

b、半个周期后，强弱点的分布是否还在原处？

设问：波长不同时，是否能形成干涉现象？

学生：不能。

由于在同一界质中波速相同，故波长相等的波频率必然相同，所以，我们通常把频率相同归结为干涉形成的条件之一。

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，而且加强和减弱的区域相互间隔，这种现象叫波的干涉，所形成的图样叫干涉图样。

要同学们找波的干涉的感性事例恐怕不易，这里演示一个——

音叉的干涉（注意介绍：a、为什么满足条件…；b、感受干涉效果的方法…）

学生寻找类似的事例、并看教材P57关于扬声器的干涉的描述。

四、小结

本节我们学习了三部分内容：波的衍射、波的叠加和波的干涉。它们所依据的物理原理是相同的：物理量的矢量叠加。叠加是干涉的知识基础，干涉是更严格意义上的叠加，干涉后的效果应具备两大特征：强弱相互间隔、区域固定不变。

最后还需要指出的是，跟衍射一样，干涉也是波特有的现象，我们今后会把它作为区分粒子运动还是波动的重要依据之一。

五、作业布置

阅读教材；

教材P58第（1）、（2）、（3）题，上作业本。