1、2.5波的干涉與衍射教學(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)象和干涉圖樣，知道干涉現(xiàn)象也是波所特有的現(xiàn)象3、知道什么是波的衍射現(xiàn)象，知道波發(fā)生衍射的條件，知道衍射是波特有的現(xiàn)象。 二、能力目標(biāo)提高學(xué)生從實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象總結(jié)規(guī)律的能力。三、德育目標(biāo)通過對干涉和衍射現(xiàn)象的學(xué)習(xí)，使學(xué)生學(xué)會(huì)從現(xiàn)象中發(fā)現(xiàn)規(guī)律的方法。教學(xué)重點(diǎn)1、波的干涉現(xiàn)象及其產(chǎn)生條件。2、波的衍射現(xiàn)象、波能夠產(chǎn)生明顯衍射的條件。教學(xué)難點(diǎn)1、波的干涉現(xiàn)象及其產(chǎn)生條件。2、產(chǎn)生明顯衍射條件的教學(xué)。教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)歸納法、電教法、講練法教學(xué)過程(一)進(jìn)行新課一、波的干涉1.波的疊加教師：我們有這樣的生活經(jīng)驗(yàn)：將兩塊石子投到水面上

2、的兩個(gè)不同地方，會(huì)激起兩列圓形水波。它們相遇時(shí)會(huì)互相穿過，各自保持圓形波繼續(xù)前進(jìn)，與一列水波單獨(dú)傳播時(shí)的情形完全一樣，這兩列水波互不干擾。觀察其他波動(dòng)現(xiàn)象，同樣可以發(fā)現(xiàn)在同一介質(zhì)中傳播的幾列波相遇時(shí)，每一列波都能保持自身的頻率、波長、振動(dòng)方向和傳播方向不發(fā)生變化，這叫做波的獨(dú)立傳播原理。兩個(gè)或幾個(gè)運(yùn)動(dòng)著的物體相遇時(shí)，發(fā)生碰撞，結(jié)果它們原來的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一定會(huì)發(fā)生改變。只有波相遇時(shí)會(huì)互相穿過，相遇后跟沒有遇到其他波一樣，能保持本身特性繼續(xù)傳播。兩列波相遇時(shí)是怎樣互相穿過的呢？我們可以仔細(xì)觀察下述實(shí)驗(yàn)?！狙菔尽吭谝桓介L繩的兩端分別向上抖動(dòng)一下，分別產(chǎn)生兩個(gè)凸起狀態(tài)1和2在繩上相向傳播。觀察現(xiàn)象：兩

3、列波彼此穿過，繼續(xù)傳播。波形和傳播情況跟相遇前一樣。課件演示：波的干涉，演示波的疊加場景。對現(xiàn)象的解釋：在介質(zhì)中選一點(diǎn)P為研究對象，在某一時(shí)刻，當(dāng)波源1的振動(dòng)傳播到P點(diǎn)時(shí)，若恰好是波峰，則引起P點(diǎn)向上振動(dòng)；同時(shí)，波源2的振動(dòng)也傳播到了P點(diǎn)，若恰好也是波峰，則也會(huì)引起P點(diǎn)向上振動(dòng)；這時(shí)，P點(diǎn)的振動(dòng)就是兩個(gè)向上的振動(dòng)的疊加，P點(diǎn)的振動(dòng)被加強(qiáng)了。(當(dāng)然，在某一時(shí)刻，當(dāng)波源1的振動(dòng)傳播到P點(diǎn)時(shí)，若恰好是波谷，則引起P點(diǎn)向下振動(dòng)；同時(shí)，波源2的振動(dòng)傳播到了P點(diǎn)時(shí)，若恰好也是波谷，則也會(huì)引起P點(diǎn)向下振動(dòng)；這時(shí)，P點(diǎn)的振動(dòng)就是兩個(gè)向下的振動(dòng)的疊加，P點(diǎn)的振動(dòng)還是被加強(qiáng)了。)用以上的分析，說明什么是振動(dòng)被加強(qiáng)

4、。波源1經(jīng)過半周期后，傳播到P點(diǎn)的振動(dòng)變?yōu)椴ü龋蜁?huì)使P點(diǎn)的振動(dòng)向下，但此時(shí)波源2傳過來的振動(dòng)不一定是波谷(因?yàn)閮刹ㄔ吹闹芷诳赡懿煌?，所以，此時(shí)P點(diǎn)的振動(dòng)可能被減弱，也可能是被加強(qiáng)的。(讓學(xué)生來說明原因)提問：如果希望P點(diǎn)的振動(dòng)總能被加強(qiáng)，應(yīng)有什么條件?提問：如果在介質(zhì)中有另一質(zhì)點(diǎn)Q，希望Q點(diǎn)的振動(dòng)總能被減弱，應(yīng)有什么條件?學(xué)生思考并回答：波源1和波源2的周期應(yīng)相同。教師總結(jié)：兩列波相遇時(shí)，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與兩列波引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的位移等于兩列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和。結(jié)論：在兩列波重疊的區(qū)域里，任一時(shí)刻某一質(zhì)點(diǎn)的位移，等于這兩列波單獨(dú)傳播到該點(diǎn)時(shí)引起的位移的矢量和

5、，這叫做波的疊加原理。這一原理對于一切波都是適用的。2.波的干涉教師：一般地說，振動(dòng)頻率、振動(dòng)方向都不相同的幾列波在介質(zhì)中疊加時(shí)，情形是很復(fù)雜的。我們只討論一種最簡單的但卻是最重要的情形，就是兩個(gè)振動(dòng)方向、振動(dòng)頻率都相同的波源所發(fā)出的波的疊加?！狙菔尽吭诎l(fā)波水槽實(shí)驗(yàn)裝置中，振動(dòng)著的金屬薄片AB，使兩個(gè)小球S1、S2同步地上下振動(dòng)，由于小球S1、S2與槽中的水面保持接觸，構(gòu)成兩個(gè)波源，水面就產(chǎn)生兩列振動(dòng)方向相同、頻率也相同的波，這樣的兩列波相遇時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象如課本圖所示。課本圖所示是從發(fā)波水槽上方拍攝的照片，從照片中可以清晰地看到，在振動(dòng)著的水面上，出現(xiàn)了振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱區(qū)域相互間隔分布的情況。

6、課件演示：水波的干涉，觀察實(shí)物圖和立體圖。為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢？我們可以用波的疊加原理來解釋。如圖所示的是產(chǎn)生上述現(xiàn)象的示意圖。S1和S2表示兩列波的波源，它們所產(chǎn)生的波分別用兩組同心圓表示，實(shí)線圓弧表示波峰中央，虛線圓弧表示波谷中央。某一時(shí)刻，如果介質(zhì)中某點(diǎn)正處在這兩列波的波峰中央相遇處 ，則該點(diǎn)(M點(diǎn))的位移是正向最大值，等于兩列波的振幅之和。經(jīng)過半個(gè)周期，兩列波各前進(jìn)了半個(gè)波長的距離，M點(diǎn)就處在這兩列波的波谷中央相遇處，該點(diǎn)(M點(diǎn))的位移就是負(fù)向最大值。再經(jīng)過半個(gè)周期，M點(diǎn)又處在兩列波的波峰中央相遇處。這樣，M點(diǎn)的振幅就等于兩列波的振幅之和，所以M點(diǎn)的振動(dòng)總是最強(qiáng)的。這些振動(dòng)最強(qiáng)的點(diǎn)都

7、分布在課本圖 中畫出的粗實(shí)線上。某一時(shí)刻，介質(zhì)中另一點(diǎn)如果正處在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇處 ，該點(diǎn)位移等于兩列波的振幅之差。經(jīng)過半個(gè)周期，該點(diǎn)就處在一列波的波谷中央和另一列波的波峰中央相遇處，再經(jīng)過半個(gè)周期，該點(diǎn)又處在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇處。這樣，該點(diǎn)振動(dòng)的振幅就等于兩列波的振幅之差，所以該點(diǎn)的振動(dòng)總是最弱的。如果兩列波的振幅相等，這一點(diǎn)的振幅就等于零。這就是為什么在某些區(qū)域水面呈現(xiàn)平靜的原因。這些振動(dòng)最弱的點(diǎn)都分布在課本 中畫出的粗虛線上。可以看出，振動(dòng)最強(qiáng)的區(qū)域和振動(dòng)最弱的區(qū)域是相互間隔開的。課件演示：水波的干涉，觀察示意圖?？偨Y(jié)：頻率相同的波，疊加時(shí)形

8、成某些區(qū)域的振動(dòng)始終加強(qiáng)，另一些區(qū)域的振動(dòng)始終減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互間隔，這種現(xiàn)象叫做波的干涉。形成的圖樣叫做干涉圖樣。只有兩個(gè)頻率相同的波源發(fā)出的波，疊加時(shí)才會(huì)獲得穩(wěn)定的干涉圖樣，這樣的波源叫做相干波源，它們發(fā)出的波叫做相干波。不僅水波，一切波都能發(fā)生干涉，干涉現(xiàn)象是一切波都具有的重要特征之一。【演示】敲擊音叉使其發(fā)聲，然后轉(zhuǎn)動(dòng)音叉。引導(dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象?，F(xiàn)象：可以聽到聲音忽強(qiáng)忽弱。解釋：這是聲波的干涉現(xiàn)象。音叉的兩股振動(dòng)頻率相同，這樣，兩列頻率相同的聲波在空氣中傳播，有的區(qū)域振動(dòng)加強(qiáng)，有的區(qū)域振動(dòng)減弱，于是聽到聲音忽強(qiáng)忽弱的現(xiàn)象。二、波的衍射1.實(shí)驗(yàn)探究放錄像：在水塘里，微風(fēng)激

9、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)繞過它們繼續(xù)傳播，好像它們并不存在。教師：在水波的傳播過程中，遇到小石、蘆葦?shù)日系K物時(shí)，為什么會(huì)繞過它們繼續(xù)傳播呢？本節(jié)課我們來學(xué)習(xí)這種現(xiàn)象。教師總結(jié)并板書：1.波可以繞過障礙物繼續(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.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)通過以上現(xiàn)象可知：當(dāng)波通過小孔時(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：波的傳播過程中，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。2.產(chǎn)生波的衍射的條件教師做進(jìn)一步講解說明：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