12.4 (说课)波的衍射和干涉

12.4 波的衍射和干涉,主要内容,一、说教材 （一）说教材的地位和作用 （二）说教学目标 （三）说教学重点和难点 二、说教法 三、说学法 四、说教学程序设计 （一）主要设计思想 （二）新课引入 （三）新课教学 （四）课堂小结 （五）作业设计 五、板书设计,一、说教材 （一）波的衍射和干涉的地位与作用,本课是人教版选修3-4第12章“机械波”第4节的内容，本节课讨论的是波的干涉和衍射，并定性的研究波的一些特征和分类，是机械振动和机械波知识的基础内容之一。它是以振动为基础也是振动知识的深化和延伸。同时，也是学习波的垫基石。 波的衍射和干涉是常见的波的传播现象，放在机械振动之后学习，降低了学习的难度；学好本节内容，有利于学生后续对电磁波的学习。所以 “波的衍射和干涉”起到了承上启下的作用，此外，波的衍射和干涉的知识与人们的日常生活紧密相连，因此学习它有广泛的现实意义。所以本节也是本章的重点内容之一。,（二）波的衍射和干涉的教学目标,根据课程标准的要求，结合本节教材内容及学生已有的认识基础，确定本节教学目标如下： 1.知识与技能 （1）知道什么是波的衍射现象和发生的衍射现象的条件。 （2）知道波的干涉现象是特殊条件下的叠加现象；知道两列频率相同的波才能发生干涉现象；知道衍射现象的特点。 （3）知道衍射和干涉现象是波动特有的现象。 2.过程与方法 通过观察水波的衍射现象，认识衍射现象特征。通过观察波的独立前进，波的叠加和水波的干涉现象，认识波的干涉条件和干涉现象的特征。 3.情感态度与价值观 让学生在问题中激发兴趣，在问题的争论中辨清问题，在问题的解决中提升能力，体验从理论上研究物理问题的严谨性。,（三）波的衍射和干涉教学重点与难点,根据以上对教材地位和作用以及教学目标的分析，本节的教学重点是波的衍射、波的叠加及发生波的干涉的条件。 本节的教学难点是对稳定的波的干涉图样的理解。,（四）波的衍射和干涉教材内容处理,通过前面的学习，学生已经具备运动学的基本知识及质点振动的特点和规律，及波的图像的知识。因此，本节从观察波的衍射和干涉现象出发，去掌握波的干涉和衍射形成原理，使学生能顺利地理解波的衍射和干涉。教学过程通过课件模拟物理过程的方法进行重点难点突破,使学生获得较直观的信息,充分调动学生的主观能动作用,以激发学生研究物理问题的浓厚兴趣。,二、说教学方法,根据教学内容的上下承接关系，学生刚学完机械振动，知道了单一质点的振动，再进一步通过观察现象掌握波的干涉和衍射的基本原理。为提高学生的探究能力，本节采用观察分析、启发探究的方法，体现学生的主体性。通过实验演示、观察分析、探究对比、总结归纳得出规律。 课堂上通过教师的引导，让学生进行模拟实验的观察，使学生形成清晰的表象，注重具体生动的感性认识，同时注重思维训练和科学探究能力培养，重视知识的应用，理论紧密联系实际。,三、说学法指导,学生是教学活动主体，要使学生从“学会”转化成“会学”，因此教学中要注意学生学法的指导，根据本节的内容特征，在讲课时要注重引导学生如何去观察实验，并由他们总结和发现规律，使学生通过观察总结规律、联系实际、运用规律解决问题。,四、教学程序设计 主要设计思想,遵照教材的编写意图，按“观察现象，归纳特征，而后得出结论”的大顺序进行教学。观察中注意引导，分析中注意启发。,2、在水塘里，微风激起的水波遇到突出水面的小石子、芦苇，会绕过他们继续传播，好象他们并不存在。,1、为什么隔着墙说话，墙那边的人也能听见？,波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。,1. 定义:,一、衍射现象,1. 在波长不变的情况下改变障碍物或孔的尺寸，观察是否发生明显的衍射现象； 2. 在障碍物或孔的尺寸不变的情况下改变波长，观察是否发生明显的衍射现象。,设计方案,思考：如何才能发生明显的衍射现象呢？,观察一：,狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时，发生明显衍射。,波长与狭缝宽度相差不多时，有明显衍射现象,观察二：,实验表明：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,二、发生明显衍射的条件,1. 为什么“未见其人先闻其声”？ 2. 为什么光是直线传播而声波可以发生明显的衍射现象？,数据： 1. 人耳能听到的声波的频率范围2020000Hz； 2. 可见光波长范围：0.40.7,1. 一切波都能发生衍射现象，只有明显与不明显的差异。衍射是波的特有属性。,注意,2. 在满足一定条件时，一切波都可产生明显的衍射现象。波的直线传播只是衍射不明显时的一种近似。,3 .障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，是发生明显衍射的条件。,4 .一般情况下波长较大的波容易产生显著的衍射现象。,1.以下关于波的衍射的说法，正确的是（ ） A. 波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象 B. 当孔的尺寸比波长越小，衍射现象明显 C. 当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显 D. 只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时，才会发生明显的衍射现象,B,2.关于波的衍射下列说法中正确的是（ ） A在衍射现象中，波不是沿直线传播的 B水波碰到障碍物后返回传播的现象属于衍射现象 C横波能发生衍射，而纵波不能发生衍射 D不能发生明显衍射的，必定不是波 E衍射是一切波的特性 F波长跟孔的宽度差不多时能发生明显衍射现象,AEF,波的干涉,学生思考和探讨 日常生活中常见的波有哪些？请同学们举例。 当两列波相遇会怎样？ 当波遇到障碍物又会怎样？请同学们思考、猜想。,一、波的叠加,池塘中两水波相遇时，会发生什么现象呢？,生活现象,两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状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。,1. 波在叠加时的特点,（1）相遇时，位移是两列波分别产生的位移的矢量和,（2）相遇后，各列波独立传播。,2叠加原理（位移特点）,几列波相遇时能够保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。,3 波的独立性原理,两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波 的形状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,二、波的干涉,振动加强,振动加强,振动加强,振动加强,振动减弱,振动减弱,振动减弱,两列波相遇后，在水面上，出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是固定的，而且相互隔开。,1.波的干涉：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，而且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做波的干涉。,2.干涉图样： 由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样。,P点振动最强（振幅为A1A2）,3.干涉的解释：加强点,在某一时刻，水面上的某一点是两列波的波峰和波峰相遇，经过半个周期，就变成波谷和波谷相遇波峰和波峰、波谷和波谷相遇时，质点的位移最大，等于两列波的振幅之和；因此在这一点，始终是两列波干涉的加强点，质点的振动最激烈。,点振动最弱（振幅为A1A2）,3.干涉的解释：减弱点,点不振动（振幅为零）,3.干涉的解释：减弱点,在某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波谷相遇，经过半个周期，就变成波谷和波峰相遇，在这一点，两列波引起的振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零，水面保持平静,（1）振动加强的区域振动始终加强，振动减弱的区域振动始终减弱 （2）振动加强（减弱）的区域是指质点的振幅大（小），而不是指振动的位移大（小），因为位移是在时刻变化的,注意,4.干涉条件：,（1）两个波源的振动频率相同,（2）两波源的相位差必须保持不变,一切波（只要满足条件）都能发生干涉现象，干涉和衍射一样都是波特有的现象,注意,本节采用观察、对比、分析的学习方法，引导学生获取知识，通过思考讨论，总结归纳出波的衍射和干涉规律，应用衍射和干涉解释一些自然现象，提高学生的学习兴趣。,什么是波的独立性？,什么是波的干涉？,什么是波的叠加原理？,干涉加强点和减弱点满足的条件？,产生稳定干涉的条件是什么,五、板书设计,1、波的干涉 （1）定义：频率相同的波叠加时，空间某些区域振幅加强，另一些区域振幅减弱的现象。 （2）条件：频率相同的波。 （3）应用：检查工件平整度、干涉波治疗仪、控制噪音等。 2、波的衍射 （1）定义：波绕过障碍物传播的现象。 （2）明显衍射的条件：障碍物或缝的尺寸比波长小，或和波长相似。,谢谢！,1. 关于两列波的稳定干涉现象，下列说法正确的是（ ） A.任意两列波都能产生稳定干涉现象 B.发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同 C.在振动减弱的区域，各质点都处于波谷 D.在振动加强的区域，有时质点的位移等于零,BD,3.两列波发生了干涉现象，得到了干涉图样，则（ ） A.振动加强的质点，始终处于最大位移处 B.振动加强的质点的位移，有时会小于振动削弱的质点的位移 C.波峰与波峰相遇处的质点，其振动始终加强 D.波峰与波谷相遇处的质点，其振动始终削弱,BCD,4.如图所示，S1、S2是两个频率相等的波源，它们在同一种介质中传播，以S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰（实线）和波谷（虚线）则以下说法正确的是：（ ） A质点A是振动加强点 B质点D是振动减弱点 C再过半周期，质点B、C是振动加强 D质点A始终处于最大位移,A,5. 两列波长相同的水波发生干涉，若在某一时刻，P点处恰好两列波的波峰相遇，Q点处两列波的波谷相遇，则（ ） AP点的振幅最大，Q点的振幅最小 BP Q两点的振幅都是原两列波的振幅之和 CP Q两点的振动周期同 DP Q两点始终处在最大位移处和最小位移处,BC,6.如图所示，A、B为两个完全相同的相 干波源，它们产生的两列波在AB连线的 中垂线上的P点相遇则（ ） A.P点振动始终加强 B.P点振动有时加强，有时减弱 C.P点位移始终等于振幅 D.P点位移有时为零,AD,3.如图所示是不同频率的水波通过相同的小孔所能到达区域的示意图， 情况中水波的频率最大； 情况中水波的频率最小。,C,A,4. 已知空气中的声速为340m/s，现有几种声波：（1）周期为0.05s；（2）频率为104Hz;（3）波长为10m它们传播时若遇到宽度约为13m的障碍物，发生明显衍射现象的是（ ） A.（1）和（2） B.（2）和（3） C.（1）和（3） D. 都可以,C,5.在用水波槽做衍射实验时，若打击水面的振子振动频率是5Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05rns，为观察到明显的衍射现象，小孔的直径d应为（ ） A10cm B5cm Cd1cm Dd1cm,D,6. 有一障碍物的高度为10m，下列波衍射现象最朋显的是（ ） A. 波长为40m的波 B. 波长为99m的波 C. 频率为40Hz的声波 D. 频率为5000MHz的电磁波（v3.0×108ms）,A,（1）加强点与两个波源的距离差： r=r2-r1=k（k=0, 1，2，3） （2）减弱点与两个波源的距离差： r=r2-r1=(2k+1)/2 （k=0, 1，2，3）,4. 加强点和减弱点满足的条件,