《波的衍射和干涉》教学设计.docx
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1、波的衍射和干涉教学设计 教学设计,包括教材简析和同学分析、教学目的、重难点、教学预备、教学过程及练习设计等。以下是我整理的波的衍射和干涉教学设计,供您阅读,参考。盼望对您有所关心! 波的衍射和干涉教学设计1 一、预习目标 通过预习并且联系生活中的一些实例,达到简洁的了解一下波的叠加和干涉,达到感性熟悉的地步。 二、预习内容 1.在介质中经常有几列波同时传播,例如把两块石子在不同的地方投入池塘的水里,就有两列波在水面上传播.两列波相遇时,会不会像两个小球相碰时那样,都能转变原来的运动状态呢? 2.预习完毕后,用自己的语言描述一下波的叠加这现象。 3.什么叫做波的干涉,两列波发生干涉的条件是什么啊
2、? 4.用自己的话说一说波的叠加和波的干涉的关系。 三、提出怀疑 同学们,通过你的自主学习,你还有哪些怀疑,请把它填在下面的表格中 怀疑点怀疑内容 课内探究学案 一、学习目标 (1).知道波的叠加原理. (2).知道什么是波的干涉现象和干涉图样. (3).知道干涉现象也是波特有的现象. 二、学习过程 1、波的叠加 【演示】在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下,就分别有两个凸起状态1和2在绳上相向传播.(参见课本图10-28)我们可以看到,两列波相遇后,彼此穿过,连续传播,波的外形和传播的情形都跟相遇前一样,也就是说,相遇后,它们都保持各自的运动状态,彼此都没有受到影响. 认真观看两列相遇的水波
3、,也可以看到两列水波相遇后,彼此穿过,仍旧保持各自的运动状态连续传播,就像没有跟另一列水波相遇一样. (1).位移特点 当两个波源产生的两列波在同一介质中传播时,介质中的每个质点都要同时参加两个分运动,在任一时刻,第一列波使某个质点a振动所产生的位移是x1,其次列波同时使质点a振动所产生的位移是x2,则质点a的位移就是这两列波分别产生的位移的矢量和. 假如位移x1,x2的方向相同,则质点a的振动位移的大小为X= 方向与 。 如图10-18所示.假如位移x1,x2方向相反,则质点a的振动位移的大小为X= ;方向 。 (2).波的独立性特点 n列波在同一介质中传播,在介质中某一点(或某一区域)相遇
4、时,每一列波都能够 ;似乎没有遇到另一列波一样,在它们重叠的区域里,介质的质点同时参加这几列波所产生的振动,每个质点仍旧是在各自的平衡位置四周做简谐振动.质点振动的位移 。 ( 3).叠加原理 两列相同的波相遇时,在它们重叠的区域里 2、波的干涉 【演示】把两根金属丝固定在同一个振动片上,当振动片振动时,两根金属丝周期性地触动水面,形成两个波源.这两个波源的振动频率和振动步调相同,它们发出的波是频率相同的波.现象: 解释: 由试验分析可知,波干涉有如下特点: 3.波的干涉特点. 振幅 最小振幅 位移 4.产生干涉的条件 任何状况下两列波相遇都会产生干涉现象,而要产生稳定的干涉图样则需要肯定的条
5、件,其条件是: 不仅水波、声波,一切波都可发生干涉现象. 5.波的干涉与衍射一样,也是波特有的现象. 6.当堂检测 (1)插在水中的细棒对水波的传播没有影响,这是波的(衍射)现象;在墙外听到墙内人讲话,这是波的(衍射)现象;一个人在两个由同一声源带动的扬声器之间走动时,听到的声音时强时弱,这是波的(干涉)现象. (2)以下关于波的衍射的说法,正确的是:(c) A.波遇到障碍物时,肯定会发生明显的衍射现象 B.当障碍物的尺寸比波长大得多时,衍射现象很明显 C.当孔的大小比波长小时,衍射现象很明显 D.只有当障碍物的尺寸与波长差不多时,才会发生明显的衍射现象 (3)当两列水波发生干涉时,假如两列波
6、的波峰在P点相遇.下列说法正确的是:(ABD) A.质点P的振动始终是加强的 B.质点P的振幅 C.质点P的位移始终 D.质点P的位移有时为零 (4)在水平方向上有两个振动状况完全相同的振源S1、S2,S1、S2相距7m,振动所形成的波的波长为1m,则S1、S2的连线上有几个振动加强的点?(c) A.只有中点 B.6个点 C.13个点 D.很多个点 (5)两列波在某区域相遇,下列说法正确的是:(AB) A.两波相遇时能保持各自状态互不干扰 B.两波相遇时引起质点的位移等于两列波分别引起的位移的矢量和 C.任何两列波叠加后都能使某些区域振动始终加强,某些区域振动始终减弱,得到稳定的干涉图样 D.
7、频率相同的两列波相干涉时,加强区域和减弱区域交替变换. (6)两个频率、振幅相同的波在介质中传播发生干涉得到稳定的干涉图样,则下列叙述正确的是:(B) A.振动加强的点的位移总是处于值 B.振动加强的点的位移可能为零 C.振动减弱的点再经过T/2振动变为加强 D.振动减弱的点的位移总是零 波的衍射和干涉教学设计2 高二物理教案:波的干涉和衍射 第三节波的干涉和衍射 三维教学目标 1、学问与技能 (1)知道波的叠加原理,知道什么是波的干涉条件、干涉现象和干涉图样; (1)知道什么是波的衍射现象,知道波发生明显衍射现象的条件; (2)知道干涉现象、波的衍射现象都是波所特有的现象。 2、过程与方法:
8、 3、情感、态度与价值观: 教学重点:波的叠加原理、波的干涉条件、干涉现象和干涉图样、波发生明显衍射现象的条件。 教学难点:波的干涉图样 教学方法:试验演示 教学教具:长绳、发波水槽(电动双振子)、音叉 (一)引入新课 大家都熟识闻其声不见其人的物理现象,这是什么缘由呢?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)进行新课 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连续转播,这种现象就叫做波的衍射。 1.波的衍射 (1)波的衍射:波可以绕过障碍物连续传播,这种现象叫做波的衍射。 哪些现象是
9、波的衍射现象?(在水塘里,微风激起的水波遇到露出水面的小石头、芦苇的细小的障碍物,会绕过它们连续传播。) 试验:下面我们用水波槽和小挡板来做,请大家仔细观看。 现象:水波绕过小挡板连续传播。将小挡板换成长挡板, 重新做试验: 现象:水波不能绕到长挡板的背后传播。这个现象说明发生衍生的条件与障碍物的大小有关。 (2)衍射现象的条件 演示:在水波槽里放两快小挡板,当中留一狭缝,观看波源发出的水波通过窄缝后怎样传播。 第一、保持水波的波长不变,该变窄缝的宽度(由窄到宽),观看波的传播状况有什么变化。观看到的现象:在窄缝的宽度跟波长相差不多的状况下,发生明显的衍射现象。水波绕到挡板后面连续传播。(参见
10、课本图10-26甲) 在窄缝的宽度比波长大得多的状况下,波在挡板后面的传播就犹如光线沿直线传播一样,在挡板后面留下了阴影区。(参见课本图10-26乙) 其次、保持窄缝的宽度不变,转变水波的波长(由小到大),将试验现象用投影仪投影在大屏幕上。可以看到:在窄缝不变的状况下,波长越长,衍射现象越明显。 将课本图10-27中的甲、乙、丙一起投影在屏幕上,它们是做衍射试验时拍下的照片。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特别大
11、时,水波将直线传播,观看不到衍射现象。 结论: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,才能观看到明显的衍射现象。一切波都能发生衍射,衍射是波的特有现象。 2、波的叠加 我们有这样的生活阅历:将两块石子投到水面上的两个不同地方,会激起两列圆形水波。它们相遇时会相互穿过,各自保持圆形波连续前进,与一列水波单独传播时的情形完全一样,这两列水波互不干扰。 3、波的干涉 一般地说,振动频率、振动方向都不相同的几列波在介质中叠加时,情形是很复杂的。我们只争论一种最简洁的但却是最重要的情形,就是两个振动方向、振动频率都相同的波源所发出的波的叠加。 演示:在发波水槽试验装置中,振动着的
12、金属薄片AB,使两个小球S1、S2同步地上下振动,由于小球S1、S2与槽中的水面保持接触,构成两个波源,水面就产生两列振动方向相同、频率也相同的波,这样的两列波相遇时产生的现象如课本图10-29所示。为什么会产生这种现象呢?我们可以用波的叠加原理来解释。 课本图10-30所示的是产生上述现象的示意图。S1和S2表示两列波的波源,它们所产生的波分别用两组同心圆表示,实线圆弧表示波峰.,虚线圆弧表示波谷.。 某一时刻,假如介质中某点正处在这两列波的波峰.相遇处课本图10-30所示中的a点,则该点(a点)的位移是正向值,等于两列波的振幅之和。经过半个周期,两列波各前进了半个波长的距离,a点就处在这两
13、列波的波谷.相遇处,该点(a点)的位移就是负向值。再经过半个周期,a点又处在两列波的波峰.相遇处。这样,a点的振幅就等于两列波的振幅之和,所以a点的振动总是的。这些振动的点都分布在课本图10-30中画出的粗实线上。 某一时刻,介质中另一点假如正处在一列波的波峰.和另一列波的波谷.相遇处课本图10-30中的b点,该点位移等于两列波的振幅之差。经过半个周期,该点就处在一列波的波谷.和另一列波的波峰.相遇处,再经过半个周期,该点又处在一列波的波峰.和另一列波的波谷.相遇处。这样,该点振动的振幅就等于两列波的振幅之差,所以该点的振动总是最弱的。假如两列波的振幅相等,这一点的振幅就等于零。这就是为什么在
14、某些区域水面呈现安静的缘由。这些振动最弱的点都分布在课本图10-30中画出的粗虚线上。可以看出,振动的区域和振动最弱的区域是相互间隔开的。 频率相同的波,叠加时形成某些区域的振动始终加强,另一些区域的振动始终减弱,并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔,这种现象叫做波的干涉(inerference)。形成的图样叫做干涉图样。 只有两个频率相同、振动方向相同的波源发出的波,叠加时才会获得稳定的干涉图样,这样的波源叫做相干波源,它们发出的波叫做相干波。不仅水波,一切波都能发生干涉,干涉现象是一切波都具有的重要特征之一。 演示:敲击音叉使其发声,然后转动音叉,就可以听到声音忽强忽弱。这就是声波的干涉现
15、象。 (1)做波的干涉:频率相同的波,叠加时形成某些区域的振动始终加强,另一些区域的振动始终减弱,并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔,这种现象叫做波的干涉。形成的图样叫做干涉图样。 (2)特点:干涉现象是一切波都具有的现象。 (3)产生条件:两列波的频率必需相同。 波的衍射和干涉教学设计3 (-)引入新课 通过机械波的干涉和衍射现象产生的条件和现象引入光的干涉和衍射 (二)教学过程(需要重点强调的主要学问点) 1、实现新旧学问迁移是把握双缝干涉的关键 干涉和衍射是波的特有现象,确定某种物理过程是不是波动,就看它有没有干涉现象和衍射现象产生,只有观看到光的干涉现象和衍射现象,才能确认光具有波动
16、性在学习双缝干涉前,应回顾下列有关机械波的学问: A、两列波彼此相遇后,仍像相遇以前一样,各自保持原有的波形,连续向前传播; B、在两列波重叠的区域里,任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移矢量和; C、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,并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔,这种现象叫波的干涉; D、要得到稳定的干涉图样,两个波源必需是相干波源 2、把握了上述波的共同性后,再分析光的特别性. 由于物质发光的特别性,任何两个独立的光源发出的光相叠加均不能产生干涉现象怎样才能得到相干光源呢?双缝干涉就是胜利的一例.在双缝干涉试验中,光从单缝射到双缝上,形成了两
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