1、第十二章 機(jī)械波第四節(jié) 波的衍射和干涉第十二章 機(jī)械波第四節(jié) 波的衍射和干涉 第四節(jié) 波的衍射和干涉 主要內(nèi)容一、說(shuō)教材 （一）說(shuō)教材的地位和作用 （二）說(shuō)教學(xué)目標(biāo) （三）說(shuō)教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn) 二、說(shuō)教法三、說(shuō)學(xué)法四、說(shuō)教學(xué)程序設(shè)計(jì) （一）主要設(shè)計(jì)思想 （二）新課引入 （三）新課教學(xué) （四）課堂小結(jié) （五）作業(yè)設(shè)計(jì)五、板書設(shè)計(jì)主要內(nèi)容一、說(shuō)教材 一、說(shuō)教材（一）波的衍射和干涉的地位與作用 本課是人教版選修3-4第12章“機(jī)械波”第4節(jié)的內(nèi)容，本節(jié)課討論的是波的干涉和衍射，并定性的研究波的一些特征和分類，是機(jī)械振動(dòng)和機(jī)械波知識(shí)的基礎(chǔ)內(nèi)容之一。它是以振動(dòng)為基礎(chǔ)也是振動(dòng)知識(shí)的深化和延伸。同時(shí)，也是學(xué)習(xí)波

2、的墊基石。 波的衍射和干涉是常見(jiàn)的波的傳播現(xiàn)象，放在機(jī)械振動(dòng)之后學(xué)習(xí)，降低了學(xué)習(xí)的難度；學(xué)好本節(jié)內(nèi)容，有利于學(xué)生后續(xù)對(duì)電磁波的學(xué)習(xí)。所以 “波的衍射和干涉”起到了承上啟下的作用，此外，波的衍射和干涉的知識(shí)與人們的日常生活緊密相連，因此學(xué)習(xí)它有廣泛的現(xiàn)實(shí)意義。所以本節(jié)也是本章的重點(diǎn)內(nèi)容之一。 一、說(shuō)教材 本課是人教版選修3-（二）波的衍射和干涉的教學(xué)目標(biāo) 結(jié)合本節(jié)教材內(nèi)容及學(xué)生已有的認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)，確定本節(jié)教學(xué)目標(biāo)如下：1.知識(shí)與技能 （1）知道什么是波的衍射現(xiàn)象和發(fā)生的衍射現(xiàn)象的條件。（2）知道波的干涉現(xiàn)象是特殊條件下的疊加現(xiàn)象；知道兩列頻率相同的波才能發(fā)生干涉現(xiàn)象；知道衍射現(xiàn)象的特點(diǎn)。 （3）知道

3、衍射和干涉現(xiàn)象是波動(dòng)特有的現(xiàn)象。（二）波的衍射和干涉的教學(xué)目標(biāo) 結(jié)合本節(jié)教材內(nèi)容及學(xué)生已有的（二）波的衍射和干涉的教學(xué)目標(biāo)2.過(guò)程與方法 通過(guò)觀察水波的衍射現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)衍射現(xiàn)象特征。通過(guò)觀察波的獨(dú)立前進(jìn)，波的疊加和水波的干涉現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)波的干涉條件和干涉現(xiàn)象的特征。3.情感態(tài)度與價(jià)值觀 讓學(xué)生在問(wèn)題中激發(fā)興趣，在問(wèn)題的爭(zhēng)論中辨清問(wèn)題，在問(wèn)題的解決中提升能力，體驗(yàn)從理論上研究物理問(wèn)題的嚴(yán)謹(jǐn)性。 （二）波的衍射和干涉的教學(xué)目標(biāo)2.過(guò)程與方法 通過(guò)觀（三）波的衍射和干涉教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 根據(jù)以上對(duì)教材地位和作用以及教學(xué)目標(biāo)的分析，本節(jié)的教學(xué)重點(diǎn)是波的衍射、波的疊加及發(fā)生波的干涉的條件。 本節(jié)的教學(xué)難點(diǎn)是對(duì)

4、穩(wěn)定的波的干涉圖樣的理解。（三）波的衍射和干涉教學(xué)重點(diǎn)與難點(diǎn) 根據(jù)（四）波的衍射和干涉教材內(nèi)容處理 通過(guò)前面的學(xué)習(xí)，學(xué)生已經(jīng)具備運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本知識(shí)及質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的特點(diǎn)和規(guī)律，及波的圖像的知識(shí)。因此，本節(jié)從觀察波的衍射和干涉現(xiàn)象出發(fā)，去掌握波的干涉和衍射形成原理，使學(xué)生能順利地理解波的衍射和干涉。教學(xué)過(guò)程通過(guò)課件模擬物理過(guò)程的方法進(jìn)行重點(diǎn)難點(diǎn)突破,使學(xué)生獲得較直觀的信息,充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的主觀能動(dòng)作用,以激發(fā)學(xué)生研究物理問(wèn)題的濃厚興趣。（四）波的衍射和干涉教材內(nèi)容處理 通過(guò)前面的二、說(shuō)教學(xué)方法 根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的上下承接關(guān)系，學(xué)生剛學(xué)完機(jī)械振動(dòng)，知道了單一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)，再進(jìn)一步通過(guò)觀察現(xiàn)象掌握波的干涉和衍射的基

5、本原理。為提高學(xué)生的探究能力，本節(jié)采用觀察分析、啟發(fā)探究的方法，體現(xiàn)學(xué)生的主體性。通過(guò)實(shí)驗(yàn)演示、觀察分析、探究對(duì)比、總結(jié)歸納得出規(guī)律。 課堂上通過(guò)教師的引導(dǎo)，讓學(xué)生進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)的觀察，使學(xué)生形成清晰的表象，注重具體生動(dòng)的感性認(rèn)識(shí)，同時(shí)注重思維訓(xùn)練和科學(xué)探究能力培養(yǎng)，重視知識(shí)的應(yīng)用，理論緊密聯(lián)系實(shí)際。二、說(shuō)教學(xué)方法 根據(jù)教學(xué)內(nèi)容的上下承接關(guān)系，學(xué)生剛學(xué)三、說(shuō)學(xué)法指導(dǎo) 學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)主體，要使學(xué)生從“學(xué)會(huì)”轉(zhuǎn)化成“會(huì)學(xué)”，因此教學(xué)中要注意學(xué)生學(xué)法的指導(dǎo)，根據(jù)本節(jié)的內(nèi)容特征，在講課時(shí)要注重引導(dǎo)學(xué)生如何去觀察實(shí)驗(yàn)，并由他們總結(jié)和發(fā)現(xiàn)規(guī)律，使學(xué)生通過(guò)觀察總結(jié)規(guī)律、聯(lián)系實(shí)際、運(yùn)用規(guī)律解決問(wèn)題。三、說(shuō)學(xué)法指

6、導(dǎo) 學(xué)生是教學(xué)活動(dòng)主體，要使學(xué)四、教學(xué)程序設(shè)計(jì) 主要設(shè)計(jì)思想 遵照教材的編寫意圖，按“觀察現(xiàn)象，歸納特征，而后得出結(jié)論”的大順序進(jìn)行教學(xué)。觀察中注意引導(dǎo)，分析中注意啟發(fā)。四、教學(xué)程序設(shè)計(jì) 主要設(shè)計(jì)思想 遵照教材的編寫2、在水塘里，微風(fēng)激起的水波遇到突出水面的小石子、蘆葦，會(huì)繞過(guò)他們繼續(xù)傳播，好象他們并不存在。 生活實(shí)例導(dǎo)入新課1、為什么隔著墻說(shuō)話，墻那邊的人也能聽(tīng)見(jiàn)？2、在水塘里，微風(fēng)激起的水波遇到突出水面的小石子、蘆葦，會(huì)繞 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。 1. 定義:一、衍射現(xiàn)象 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 1. 在波長(zhǎng)不變的情況下改變障礙物或孔的尺寸

7、，觀察是否發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象； 2. 在障礙物或孔的尺寸不變的情況下改變波長(zhǎng)，觀察是否發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。 設(shè)計(jì)方案思考：如何才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象呢？ 1. 在波長(zhǎng)不變的情況下改變障礙物或孔的尺觀察一： 狹縫寬度與波長(zhǎng)相差不多或狹縫寬度比波長(zhǎng)更小時(shí)，發(fā)生明顯衍射。觀察一： 狹縫寬度與波長(zhǎng)相差不多或狹縫寬度比波長(zhǎng)波長(zhǎng)與狹縫寬度相差不多時(shí)，有明顯衍射現(xiàn)象觀察二：波長(zhǎng)與狹縫寬度相差不多時(shí)，有明顯衍射現(xiàn)象觀察二：實(shí)驗(yàn)表明：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象二、發(fā)生明顯衍射的條件實(shí)驗(yàn)表明：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多，或者1. 為什

8、么“未見(jiàn)其人先聞其聲”？2. 為什么光是直線傳播而聲波可以發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象？數(shù)據(jù)： 1. 人耳能聽(tīng)到的聲波的頻率范圍2020000Hz； 2. 可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍：0.40.71. 為什么“未見(jiàn)其人先聞其聲”？數(shù)據(jù)：1. 一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，只有明顯與不明顯的差異。衍射是波的特有屬性。注意2. 在滿足一定條件時(shí)，一切波都可產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象。波的直線傳播只是衍射不明顯時(shí)的一種近似。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，是發(fā)生明顯衍射的條件。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。1. 一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，只有明顯與不明顯的差異。衍1.以下關(guān)于波的衍射的說(shuō)法

9、，正確的是（ ）A. 波遇到障礙物時(shí)，一定會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B. 當(dāng)孔的尺寸比波長(zhǎng)越小，衍射現(xiàn)象明顯C. 當(dāng)障礙物的尺寸比波長(zhǎng)大得多時(shí)，衍射現(xiàn)象很明顯D. 只有當(dāng)障礙物的尺寸與波長(zhǎng)相差不多時(shí)，才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象B課堂練習(xí)1.以下關(guān)于波的衍射的說(shuō)法，正確的是（ ）B課堂2.關(guān)于波的衍射下列說(shuō)法中正確的是（ ）A在衍射現(xiàn)象中，波不是沿直線傳播的B水波碰到障礙物后返回傳播的現(xiàn)象屬于衍射現(xiàn)象C橫波能發(fā)生衍射，而縱波不能發(fā)生衍射D不能發(fā)生明顯衍射的，必定不是波E衍射是一切波的特性F波長(zhǎng)跟孔的寬度差不多時(shí)能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象AEF 2.關(guān)于波的衍射下列說(shuō)法中正確的是（ ）AE波的干涉學(xué)生思考和探討日常

10、生活中常見(jiàn)的波有哪些？請(qǐng)同學(xué)們舉例。當(dāng)兩列波相遇會(huì)怎樣？當(dāng)波遇到障礙物又會(huì)怎樣？請(qǐng)同學(xué)們思考、猜想。波的干涉學(xué)生思考和探討一、波的疊加一、波的疊加 池塘中兩水波相遇時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢？生活現(xiàn)象 池塘中兩水波相遇時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象呢？生活現(xiàn)象1. 波在疊加時(shí)的特點(diǎn)（1）相遇時(shí)，位移是兩列波分別產(chǎn)生的位移的矢量和（2）相遇后，各列波獨(dú)立傳播。1. 波在疊加時(shí)的特點(diǎn)（1）相遇時(shí)，位移是兩列波分別產(chǎn)生的位2疊加原理（位移特點(diǎn)） 幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和。2疊加原理（位移特

11、點(diǎn)） 幾列波相遇時(shí)能夠保持各自3 波的獨(dú)立性原理 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都跟相遇前一樣，也就是說(shuō)，相遇后，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。波的獨(dú)立性原理3 波的獨(dú)立性原理 兩列波相遇后，彼此穿過(guò)，二、波的干涉二、波的干涉振動(dòng)加強(qiáng)振動(dòng)加強(qiáng)振動(dòng)加強(qiáng)振動(dòng)加強(qiáng)振動(dòng)減弱振動(dòng)減弱振動(dòng)減弱振動(dòng)加強(qiáng)振動(dòng)加強(qiáng)振動(dòng)加強(qiáng)振動(dòng)加強(qiáng)振動(dòng)減弱振動(dòng)減弱振動(dòng)減弱 兩列波相遇后，在水面上，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)。 兩列波相遇后，在水面上，出現(xiàn)了一條條從兩個(gè)波源 1.波的干涉：頻率相同的兩列波

12、疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，而且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互隔開(kāi)的現(xiàn)象叫做波的干涉。 1.波的干涉：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，2.干涉圖樣：由波的干涉所形成的圖樣叫做干涉圖樣。2.干涉圖樣：x10tx20tx0tPP點(diǎn)振動(dòng)最強(qiáng)（振幅為A1A2）3.干涉的解釋：加強(qiáng)點(diǎn)x10tx20tx0tPP點(diǎn)振動(dòng)最強(qiáng)（振幅為A1A2）3. 在某一時(shí)刻，水面上的某一點(diǎn)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波峰和波峰、波谷和波谷相遇時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移最大，等于兩列波的振幅之和；因此在這一點(diǎn)，始終是兩列波干涉的加強(qiáng)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)最激烈。 在某一時(shí)刻，水面上的某一點(diǎn)是兩列（1）振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域振動(dòng)始終加強(qiáng)，振動(dòng)減弱的區(qū)域振動(dòng)始終減弱（2）振動(dòng)加強(qiáng)（減弱）的區(qū)域是指質(zhì)點(diǎn)的振幅大（小），而不是指振動(dòng)的位移大（小），因?yàn)槲灰剖窃跁r(shí)刻變化的注意：（1）振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域振動(dòng)始終加強(qiáng)，振動(dòng)減弱的區(qū)域振動(dòng)始終減弱4.干涉條件：（1）兩個(gè)波源的振動(dòng)頻率相同（2）兩波源的相位差必須保持不變 一切波（只要滿足條件）都能發(fā)生干涉現(xiàn)象，干涉和衍射一樣都是波特有的現(xiàn)象 4.干涉條件：（1）兩個(gè)波源的振動(dòng)頻率