高中物理教案《波的干涉》
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波的干涉教案高中物理目标:了解波的干涉现象,掌握干涉条纹的特点和计算方法。
一、引入让学生观察水面上两个石子投入水中产生的涟漪,并让他们思考为什么会有涟漪产生。
二、学习目标1.掌握波的干涉概念。
2.了解波的叠加原理。
3.学习干涉条纹的特点。
4.掌握计算干涉条纹间距的方法。
三、理论讲解1.波的干涉是指两个或多个波在空间某一点相遇时,彼此叠加而产生一种新的波动现象。
2.当两个波的波峰或波谷相遇时,会出现加强效应,形成明亮的干涉条纹;当波峰与波谷相遇时,会出现相消效应,形成暗淡的干涉条纹。
3.干涉条纹的间距可以用公式d=(λD)/d计算,其中λ为波长,D为两个波源到干涉点的距离,d为干涉条纹间距。
四、实验操作1.准备两个相干的波源,可以使用两个发声器或两个发光二极管。
2.在干涉板或双缝装置上观察波的干涉现象。
3.调整波源位置,观察干涉条纹的变化,并测量干涉条纹的间距。
五、讨论与总结1.请学生讨论干涉现象与波的叠加原理之间的关系。
2.让学生总结干涉条纹的特点,以及计算干涉条纹间距的方法。
3.教师进行总结,并回答学生提出的问题。
六、作业1.计算一组波的干涉条纹间距。
2.思考一下如果波源间距增大会对干涉条纹间距有何影响。
七、拓展可以让学生自行设计其他干涉实验,并观察不同波的干涉现象。
八、课后反思1.学生是否掌握了波的干涉概念和计算方法?2.学生在实验中是否能够准确观察到干涉条纹的特点?3.如果有不明白的地方,教师是否及时解答了学生的疑问?通过以上教学设计和实施,相信学生能够深入理解波的干涉现象,并掌握干涉条纹的特点和计算方法。
希望学生能够在实践中加深对物理知识的理解,培养科学探究的能力。
【注:可以根据需要调整教学内容和教学方法,让学生更好地理解和掌握知识。
】。
波的干涉教案教案标题:波的干涉教案教学目标:1. 理解波的干涉现象及其原理;2. 掌握波的干涉的条件和类型;3. 能够分析和解决与波的干涉相关的问题;4. 培养学生合作探究和实验设计的能力。
教学准备:1. 教师准备:幻灯片、实验器材、教学课件、波的干涉相关的实验视频等;2. 学生准备:笔记本、实验记录本、尺子、直尺、量角器等。
教学过程:引入:1. 利用幻灯片或实验视频展示波的干涉现象,引发学生对干涉现象的兴趣和好奇心;2. 引导学生思考并回答问题:“你观察到了什么现象?这些现象是如何产生的?”探究:1. 分组实验:将学生分成小组,每个小组设计一种波的干涉实验,例如双缝干涉实验或杨氏双缝干涉实验;2. 学生通过实验记录、观察和测量,探究波的干涉现象的条件和特点;3. 引导学生总结实验结果,归纳波的干涉的类型和规律。
讲解:1. 教师通过幻灯片或教学课件,讲解波的干涉的原理和相关概念;2. 引导学生理解波的干涉是波的叠加效应,涉及到波的相位差和波程差的概念;3. 通过实例分析,解释波的干涉的条件和类型。
拓展:1. 引导学生思考并回答问题:“波的干涉现象在日常生活中有哪些应用?”;2. 通过教学课件或实例,展示波的干涉在干涉仪、光学薄膜、声音传播等方面的应用;3. 鼓励学生自主拓展,了解更多与波的干涉相关的应用领域。
巩固:1. 练习与应用:提供一些波的干涉相关的问题,让学生进行思考和解答;2. 引导学生运用所学知识,分析和解决与波的干涉相关的实际问题;3. 鼓励学生展示解题过程和结果,促进合作学习和交流。
总结:1. 教师对本节课的内容进行总结,强调波的干涉的重要性和应用价值;2. 学生进行自我总结,回顾本节课的学习收获和困难。
拓展延伸:1. 鼓励学生进行更深入的研究,了解更多波的干涉的相关知识;2. 提供相关的参考书籍、网站和视频资源,供学生进一步学习和探索。
这个教案旨在通过实验探究和理论讲解相结合的方式,引导学生深入理解波的干涉现象及其原理,并培养学生的实验设计和问题解决能力。
波的干涉教案教案标题:波的干涉一、教学目标1.了解波的干涉现象及其特点;2.掌握波的干涉计算;3.能够运用波的干涉原理分析和解决相关问题。
二、教学内容1.波的干涉现象的介绍2.干涉条件的讲解3.干涉级差与干涉图样的研究4.单缝干涉和双缝干涉的计算5.干涉的应用三、教学过程第一节:波的干涉现象的介绍(15分钟)1.波的干涉定义概念和实例介绍。
2.波的干涉分为构成波的叠加干涉和波的波前干涉。
3.讲解光的干涉原理,重点强调双缝干涉和牛顿环干涉。
第二节:干涉条件的讲解(15分钟)1.分析干涉程度的两个重要参数:干涉级差和波长。
2.介绍同相和异相干涉的概念,并结合波的式子进行说明。
3.利用干涉条件的知识来解释明纹和暗纹的形成。
第三节:干涉级差与干涉图样的研究(20分钟)1.定义干涉级差,介绍其计算方法。
2.展示不同干涉级差对干涉图样的影响。
3.分析干涉图样的特点和规律,并进行实际观测。
第四节:单缝干涉和双缝干涉的计算(30分钟)1.分析单缝干涉的特点和计算方法。
2.讲解双缝干涉的特点和计算方法。
3.运用所学知识,解决实际问题。
第五节:干涉的应用(20分钟)1.介绍干涉计算在实际生活中的应用,如干涉仪、厚度测量等。
2.呈现相关应用的实际案例,并引导学生思考。
四、教学方法1.讲授与实践相结合的教学法。
通过讲解干涉现象、干涉条件和干涉计算,引导学生进行实验观察和计算。
2.提问与讨论的教学法。
引导学生通过提问和讨论共同探讨干涉现象和计算方法。
五、教学资源1.多媒体投影仪、干涉实验装置、干涉级差实验装置。
2.实验材料:光源、单缝装置、双缝装置、测量工具等。
六、教学评估1.教师每节课末进行小结和回顾,评估学生对干涉现象、干涉条件和干涉计算的理解情况。
2.课后布置相关作业,包括计算题和应用题,检验学生的能力掌握情况。
七、教学延伸1.学生实际操作干涉实验装置进行观察和测量,加深对干涉现象的理解。
2.让学生探讨其他波的干涉现象,如声波干涉等,并进行相关计算。
高中物理波的干涉教案
知识点:干涉现象、波的叠加原理
教学目标:
1. 了解干涉现象是由波的叠加原理引起的
2. 掌握双缝干涉和单缝干涉的基本原理和公式
3. 能够应用波的叠加原理解释实际生活中的干涉现象
教学内容:
1. 干涉现象的基本概念
2. 双缝干涉实验的原理和表达式
3. 单缝干涉实验的原理和表达式
教学准备:
1. 实验装置:双缝干涉实验装置、单缝干涉实验装置
2. 教学实验材料:光源、光栅、光学元件等
3. 教学辅助工具:投影仪、干涉图样展示器等
教学过程:
1. 导入:通过展示一些干涉现象的图片或视频,引导学生了解干涉现象,并讨论干涉是如何发生的。
2. 学习双缝干涉实验:
a. 理论介绍:讲解双缝干涉实验的原理和公式;
b. 实验演示:利用实验装置进行双缝干涉实验演示,让学生观察干涉条纹;
c. 计算实验数据:指导学生进行实验数据的处理和分析。
3. 学习单缝干涉实验:
a. 理论介绍:讲解单缝干涉实验的原理和公式;
b. 实验演示:利用实验装置进行单缝干涉实验演示,展示干涉条纹;
c. 计算实验数据:指导学生进行实验数据的处理和分析。
4. 综合讨论:让学生回顾整个学习过程,总结干涉现象的特点和应用。
5. 拓展练习:布置相关练习题,巩固学生所学知识。
教学反思:
在教学过程中,要注意让学生通过实验演示来直观感受干涉现象,激发他们的兴趣和学习积极性。
同时,要引导学生理解波的叠加原理,并能够应用到实际问题中,提高他们的综合能力和问题解决能力。
波的衍射和波的干涉一、教學目標1.在物理知識方面的要求:(1)知道什麼是波的衍射現象和發生明顯衍射現象的條件。
(2)知道波的干涉現象是特殊條件下的疊加現象;知道兩列頻率相同的波才能發生干涉現象;知道衍射現象的特點。
(3)知道衍射和干涉現象是波動特有的現象。
2.通過觀察水波的衍射現象,認識衍射現象的特徵。
通過觀察波的獨立前進,波的疊加和水波的干涉現象,認識波的干涉條件及干涉現象的特徵。
二、重點、難點分析1.重點是波的衍射、波的疊加及發生波的干涉的條件。
2.難點是對穩定的波的干涉圖樣的理解。
三、教具水槽演示儀,長條橡膠管,投影儀。
四、主要教學過程(一)引入新課我們向平靜的湖面上投入一個小石子,可以看到石子激起的水波形成圓形的波紋,並向周圍傳播。
當波紋遇到障礙物後會怎樣?如果同時投入兩個小石子,形成了兩列波,當它們相遇在一起時又會怎樣?本節課就要通過對現象的觀察,對以上現象進行初步解釋。
(二)教學過程設計主要思想是:遵照教材的編寫意圖,按“觀察現象,歸納特徵,而後得出結論”的大順序進行教學。
觀察中注意引導,分析中注意啟發。
1.波的衍射(1)波的衍射現象首先觀察水槽中水波的傳播:圓形的水波向外擴散,越來越大。
然後,在水槽中放入一個不大的障礙屏,觀察水波繞過障礙屏傳播的情況。
由此給出波的衍射定義。
波繞過障礙物的現象,叫做波的衍射。
再引導學生觀察:在水槽中放入一個有孔的障礙屏,水波通過孔後也會發生衍射現象。
看教材中的插圖,解釋“繞過障礙物”的含義。
(2)發生明顯波的衍射的條件在前面觀察的基礎上,引導學生進行下面的觀察:①在不改變波源的條件下,將障礙屏的孔由較大逐漸變小。
可以看到波的衍射現象越來越明顯。
由此得出結論:障礙物越小,衍射現象越明顯。
②可能的話,在不改變障礙孔的條件下,使水波的波長逐漸變大或逐漸變小。
可以看到,當波長越小時,波的衍射現象越明顯。
由此指出:當障礙物的大小與波長相差不多時,波的衍射現象較明顯。
第三章第4节《波的干涉》教学设计一、教材分析本节课程是在学习了波的反射、折射以及衍射的基础上更进一步的了解波的特征,教材通过波的叠加这种普遍的物理现象,引起学生探究波的叠加规律的兴趣,从而引出波的干涉这种特殊叠加现象,学生要清楚波的干涉是一种特殊的叠加形式,发生波的干涉现象需要满足一定的条件,并要知道波的干涉规律。
二、教学目标1.物理观念:了解波的叠加原理,波的干涉条件及干涉规律。
2.科学思维:通过对波的叠加及波的干涉现象的学习,培养学生空间想象的思维能力。
3.科学探究:通过观看视频,观察演示实验,体会波的叠加规律及干涉规律,引导学生养生多观察、多思考乐于探究事物本质的学习习惯。
4.科学态度与责任:提升观察能力,养成透过事物的宏观现象,探索其本质的学习习惯。
三、教学重难点1.教学重点:知道波的叠加原理,了解波的干涉条件及干涉现象,并学会利用干涉定律解释生活中的的相关现象。
2.教学难点:波的叠加现象,波的干涉规律四、教学过程教学环节教师活动学生活动设计意图1、新课引入【提问】在平静的水面上,下落的雨滴激起层层涟漪,形成了复杂而美丽的图案。
这种图案是怎样产生的?观察现象,提出猜想利用生活情境,激发学生的兴趣。
2、探究波的叠加原理【演示】两个小球碰撞后小球的运动情况【探究活动】两列波相遇后各自的运动情况。
让两位同学各握住轻绳一端,上下抖动绳子形成绳波,观察两列波的运动情况通过观察实验引导学生得出①两列波相遇时能够保持各自的运动状态,继续传播,观察两个小球碰撞的现象提出猜想参与实验活动观察两列绳波相遇后的情况观察两列波的叠加情况,通过小组讨论得出调动学生已有的知识,通过对比小球碰撞和波相遇的结果,产生认知冲突,从而引发学生的学习兴趣,也为后面的学习奠定基础设置多个实验,提高学生的参与度,增加波的叠加特点的记忆点,建构波的叠加的模型。
②在它们重叠的区域里,介质的质点同时参与这两列波引起的振动。
【讲解】两列绳波相遇的情况相遇前相遇时刻相遇过程相遇后引导学生得出波的叠加原理:几列波相遇时能够保持各自的运动特征,继续传播,在它们重叠的区域里,介质的质点同时参与几列波引起的振动,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。
第六节波的干涉教学目标:(一)知识与技能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所特有的现象。
(二)过程与方法理解波的干涉是波特有的现象。
(三)情感、态度与价值观了解波的干涉在生活中的应用,感受物理与生活之间的紧密联系。
教学重点:波的干涉现象及其产生条件。
教学难点:波的叠加原理。
教学方法:实验演示和多媒体辅助教学。
教学用具:长绳、发波水槽(电动双振子)、音叉、计算机、投影仪、大屏幕、CAI课件教学过程:(一)引入新课教师:前面研究的波的衍射现象,是从波源发出的一列波的传播特性。
在实际情况中,常可看到几列波同时在介质中传播。
那么,两列或几列波在介质中相遇时,将会发生什么现象呢?(二)新课教学1、波的叠加教师:我们有这样的生活经验: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。
它们相遇时会互相穿过,各自保持圆形波继续前进,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。
观察其他波动现象,同样可以发现在同一介质中传播的几列波相遇时,每一列波都能保持自身的频率、波长、振动方向和传播方向不发生变化,这叫做波的独立传播原理。
两个或几个运动着的物体相遇时,发生碰撞,结果它们原来的运动状态一定会发生改变。
只有波相遇时会互相穿过,相遇后跟没有遇到其他波一样,能保持本身特性继续传播。
两列波相遇时是怎样互相穿过的呢?我们可以仔细观察下述实验。
【演示】在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下,分别产生两个凸起状态1和2在绳上相向传播。
观察现象:两列波彼此穿过,继续传播。
波形和传播情况跟相遇前一样。
[课件演示:波的干涉,演示波的叠加场景。
]对现象的解释:在介质中选一点P为研究对象,在某一时刻,当波源1的振动传播到P点时,若恰好是波峰,则引起P点向上振动;同时,波源2的振动也传播到了P点,若恰好也是波峰,则也会引起P点向上振动;这时,P点的振动就是两个向上的振动的叠加,P点的振动被加强了。
《波的干涉》说课稿尊敬的各位评委老师:大家好!今天我说课的题目是《波的干涉》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、板书设计这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析《波的干涉》是高中物理选修 3-4 机械波这一章节中的重要内容。
它是在学生已经学习了波的形成和传播、波的图象等知识的基础上,进一步研究波的叠加现象中一种特殊而重要的情况。
这部分内容不仅深化了学生对波的特性的理解,也为后续学习光的干涉、衍射等知识奠定了基础。
通过对波的干涉现象的研究,有助于培养学生的空间想象能力、逻辑思维能力和科学探究精神。
教材首先通过实验演示,直观地呈现了波的干涉现象,然后从理论上对干涉现象进行了分析和解释,使学生能够从感性认识上升到理性认识。
二、学情分析学生在之前的学习中已经对机械波的基本概念和规律有了一定的了解,具备了一定的抽象思维能力和数学基础。
但是,波的干涉现象较为抽象,学生在理解上可能会存在一定的困难。
此外,学生在实验观察和数据分析方面的能力还有待提高,需要在教学过程中加以引导和培养。
三、教学目标1、知识与技能目标(1)知道波的干涉现象和干涉图样的特征。
(2)理解波的干涉形成的条件。
(3)能够运用波的干涉原理进行简单的计算和分析。
2、过程与方法目标(1)通过观察实验现象,提高学生的观察能力和分析问题的能力。
(2)经历对波的干涉现象的理论分析过程,培养学生的逻辑思维能力和科学推理能力。
3、情感态度与价值观目标(1)通过对波的干涉现象的研究,激发学生对物理学科的兴趣,培养学生的探索精神。
(2)让学生体会物理学与生活、生产的紧密联系,增强学生将物理知识应用于实际的意识。
四、教学重难点1、教学重点(1)波的干涉现象和干涉图样的特征。
(2)波的干涉形成的条件。
2、教学难点(1)对波的干涉现象的理论解释。
(2)运用波的干涉原理解决实际问题。
五、教法与学法1、教法(1)实验演示法:通过实验演示,让学生直观地观察波的干涉现象,激发学生的学习兴趣。
高中物理声波的干涉现象教案【引言】音波是一种机械波,它的传播离不开介质的存在。
而当两个或多个音波在空间中相遇时,会出现干涉现象,即两个或多个波的叠加受干涉条件影响而形成特定的干涉图样。
本教案将围绕高中物理课程中声波的干涉现象进行讲解和实践操作,帮助学生深入理解声波的干涉现象。
【教学目标】1. 掌握声波干涉的基本概念和干涉条件。
2. 理解不同类型声波的干涉现象,并能够运用所学知识进行解释。
3. 培养学生动手实践、观察和分析的能力,提高学生的实验操作技巧。
【教学准备】1. 实验仪器:声波信号发生器、示波器、扬声器、支架、线缆等。
2. 实验材料:选取两种不同频率的声音源材料(如不同乐器等)。
3. 课堂教学PPT。
【教学步骤】【Step 1】导入(15分钟)1. 引入声波干涉现象的概念,通过生活中的实例,如音乐厅中的回音等,引发学生对声波干涉的思考。
2. 通过一道思考题激发学生的学习兴趣:两个频率相同的音源在同一空间中发声,你会听到什么声音?【Step 2】理论知识讲解(25分钟)1. 图片与文字结合的方式呈现声波的干涉现象,讲解干涉现象的几种类型,如同频干涉、不同频干涉等。
2. 介绍声波干涉的条件,包括相干光源、相对距离、波长等。
3. 讲解干涉的原理,如构成初级波和次级波、相长干涉和相消干涉等。
【Step 3】实验操作(45分钟)1. 实验前的准备工作:设置音源和接收器的位置,调整实验参数。
2. 实验一:同频干涉实验。
通过调整不同频率的声音源使其同步发声,引导学生观察并记录实验现象。
3. 实验二:不同频干涉实验。
使用两种不同频率的声音源进行干涉实验,学生通过观察干涉现象判断两个频率的音源是否相干。
【Step 4】实验数据分析(30分钟)1. 学生通过观察实验数据和实验现象,总结出同频干涉和不同频干涉的特点,并进行比较。
2. 学生围绕实验结果进行探究,思考声波干涉的原理和规律。
【Step 5】知识拓展(15分钟)1. 在PPT中引导学生进一步了解和拓展声波干涉的应用领域,如激光干涉仪、声波干涉在水波中的应用等。
人教版高中物理选择性必修第一册《波的干涉》说课稿一、教材分析1.1 教材内容概述本教材是人教版高中物理选择性必修第一册的《波的干涉》单元。
该单元主要介绍了波的干涉现象及其相关原理,并通过实验和例题引导学生深入理解波的干涉的概念、表达方式以及应用。
1.2 教学目标本单元的教学目标包括:•理解什么是波的干涉、干涉条纹以及相干光的概念;•能够分析干涉现象的成因及其数学表达方式;•掌握波的相位差的计算方法;•理解干涉现象在实际中的应用。
1.3 学情分析高中物理是学生接触波的干涉概念的重要阶段,学生在初中物理阶段已经学习了波的基本知识,如波的传播性质和波的特征。
因此,学生对波的基本概念具备一定的了解。
然而,由于干涉现象较为复杂,涉及到波的超前和滞后相位等概念,学生可能会面临一定的困难。
根据学生的学情分析,我们需要通过形象生动的案例、实验以及数学推导,帮助学生理解并掌握波的干涉相关内容。
二、教学内容及教学步骤2.1 波的干涉的概念2.1.1 干涉现象的引入在黑板上绘制两个圆,通过示意图引导学生观察两个波源发出的波在空间中的叠加。
引导学生思考叠加后波纹的变化情况。
2.1.2 干涉的定义和分类介绍波的干涉的定义,即两个或多个波源发出的波在空间中叠加形成干涉现象。
根据干涉波源是否相干,将干涉分为相干干涉和非相干干涉。
2.2 干涉条纹形成的条件和推导2.2.1 光的干涉条件介绍光的干涉条件:相干光和光程差的稳定性。
2.2.2 条纹的推导通过实验或演示,将两个波源发出的光在屏幕上形成的干涉条纹进行观察。
引导学生根据观察结果推导出干涉条纹的产生条件和数学表达。
2.3 干涉现象的应用2.3.1 波的干涉在光的成像中的应用介绍干涉现象在光的成像中的应用:例如菲涅尔双缝干涉、杨氏双缝干涉等。
2.3.2 波的干涉在工程中的应用介绍干涉现象在工程中的应用:例如干涉测量、干涉光栅等。
2.4 拓展应用——声波干涉通过引导学生思考,将干涉现象拓展到声波领域,介绍声波干涉的基本原理和应用。
《波的干涉》教学设计一、教材分析本节课是高中物理第二册第十章第六节的内容,波的干涉和波的衍射是波动所特有的现象.对于干涉和衍射现象的学习能加深对波动本质的认识.对本节课的学习也为后面光的本性的学习打下基础.所以这节课有承上启下的作用.另外在近几年高考的试题中关于波的干涉这个知识点经常出现.因此我认为本课在教学占有很重要的地位.二、教材知识结构本教材对波的干涉的讨论分三个层次进行展开教学(一)通过对实际问题及实验现象的观察定性说明了波的独立传播特性.(二)运用矢量叠加原理分析两列波叠加的情形,得出叠加原理.(三)观察波的干涉实验运用波的独立传播特性和波的叠加原理分析干涉现象,得出两列波发生干涉条件和干涉图样的特点第(一)(二)两个层次的内容是学习第三个层次内容的辅助知识,不是教学的重点,第三个层次的知识是本节课学习的重点.因为波的干涉图样是一种动态的稳定,稳中有动的现象,这对学生的思维能力及空间想象能力要求较高,因而是教学的重点二、设计思想“波的干涉”一节是高一物理教材中学生们感到较难理解的部分,难点在于对波的叠加原理的理解、干涉图样的解释。
要突破难点,必须做好实验,“发波水槽实验”显现明显,并运用多媒体课件进行模拟演示可较好地解决这一问题。
教学过程中两处应用到多媒体课件。
一是用于表现两个单波在相向而行过程中叠加的情况,波的叠加现象在实验中较难演示,“绳波的叠加实验”中几乎看不到现象。
本课采用的“发波水槽实验”观察两个波峰的叠加现象较明显,但波峰与波谷、波谷与波谷的叠加情况则无法看到;此外,波的叠加过程非常快,不便对照讲解,也不能定量地看到叠加过程中每一质点的位移与原来两峰引起位移间的关系。
要让同学们对波的叠加现象有一个全面的、准确的认识,就需要借助多媒体课件模拟这一叠加过程。
本课中另一处借助多媒体表现了动态的干涉图样,当同学们通过“发波水槽实验”观察到水波的干涉现象后,要将这一图样解释清楚,单靠课本上虚、实相交的示意图比较困难。
六、波的干涉·教案示例教学目的1.知道波的叠加原理.知道波的干涉现象实质上是波的一种特殊的叠加现象.2.理解稳定干涉图样的形成所需要的条件;理解干涉图样中加强点、减弱点的振动情况.教具长绳、发波水槽(电动双振子)、幻灯机、投影仪、波的干涉示意图(着色挂图).教学教程●引入新课在介质中常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,都能改变原来的运动状态呢?●进行新课【板书】第六节波的干涉一、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,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.仔细观察两列相遇的水波,也可以看到两列水波相遇后,彼此穿过,仍然保持各自的运动状态继续传播,就像没有跟另一列水波相遇一样.由演示实验可以看出,波在叠加时有以下两个特点:【板书】 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与两个分运动,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,第二列波同时使质点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.如果位移x1,x2的方向相同,则质点a的振动位移的大小就是x1与x2的大小之和,即x=x1+x2,方向与x1、x2的相同.如图10-18所示.如果位移x1,x2方向相反,则质点a的振动位移的大小就是x1与x2的大小之差,即x=|x1-x2|,而方向与较大的位移的方向相同.如图10-19所示.【板书】 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)相遇时,每一列波都能够保持各自的状态继续沿着原来的方向向前传播,彼此之间互不影响,好像没有遇到另一列波一样,在它们重叠的区域里,介质的质点同时参与这几列波所产生的振动,每个质点仍然是在各自的平衡位置附近做简谐振动.质点振动的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和.【板书】 3.叠加原理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.【提问】两列相同的波相遇时,在它们重叠的区域里会发生什么现象呢?我们先观察发生了什么现象,然后加以解释.【板书】二、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.这两列波相遇后,在它们重叠的区域会形成课本图10-29所示的图样:在振动着的水面上,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.怎样解释上面观察到的现象呢?课本图10-30所示,用两组同心圆表示从波源发出的两列波的波面,实线表示波峰,虚线表示波谷,实线与虚线间的距离等于半个波长,实线与实线、虚线与虚线之间的距离等于一个波长.由实验分析可知,波干涉有如下特点:【板书】 4.波的干涉特点.当两列频率相同的波在同一介质中传播时,介质中的每个质点都做简谐运动.所不同的是,由于各质点离两个波源S1,S2距离各不相同,所以各质点的振幅不同,其中最大振幅是Amax=A1+A2;最小振幅是Amin=|A1-A2|;其余各振幅介于Amax与Amin之间,在振动加强区域里,两列波分别引起的质点的位移总是同方向,所以合位移大小是两位移大小之和,即x=x1+x2,因此质点的振动总是加强.在振动减弱区域里,两列波分别引起质点的位移总是方向相反,所以合位移是两位移大小之差,即x=|x1-x2|,因此质点的振动减弱了.加强区域和减弱区域有规律地相互离开,且加强、减弱区域是稳定的,不随时间而改变.【板书】 5.产生干涉的条件.任何情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一定的条件,就是两列波必须频率相同.当两列波的频率不同而叠加时,质点的振动位移随时间t不同,于是出现最大振幅质点就不固定,因此就没有稳定的干涉图样.当两列波的频率相同时,两列波在同一介质中传播,介质中的每一个质点都在做简谐运动,所不同的是各个质点与两波源S1、S2的距离各不相同,所以各质点的振幅不同,其中振幅最大是Amax =A1+A2,振幅最小的是 Amin=|A1-A2|,其余的介于 Amax与 Amin之间,因此可以形成稳定的干涉图样.【板书】 6.产生干涉的条件:两列波的频率必须相同.不仅水波、声波,一切波都可发生干涉现象.【板书】 7.波的干涉与衍射一样,也是波特有的现象.【例】两列频率、起振方向均相同的波S1和S2,在同一介质中传播时,某时刻t形成如图10-20所示的干涉图样,图中两波源S1、S2同时为波谷,(实线表示波峰,虚线表示波谷),在图中标有A、B、C三个位置点,则振动加强的点是( ),振动减弱的点是( ).分析与解:从图中可以知道,A点距波源S1、S2的距离均为1.5λ,即x1=1.5λ,x2=1.5λ,故A到S1、S2的距离差△x=x1-x2=0,是两个波峰相遇,所以A为振动加强点.B点距S1距离x1=λ,距S2距离x2=2λ,故B到S1、S2的距离差△x=x2-x1=λ,是波谷与波谷相遇,所以B为振动加强点.通过分析我们可得知,振动加强点离两波源的距离差满足:△x=nλ,(n=0,1,2,3……). C 点距S1距离x1=2λ,距离x2=1.5λ,故C到两波源S1、S2的距离差为△x=x1-x2=0.5λ,是波峰与波谷相遇,所以C点是振动减弱点,同样可看出,振动减弱点离两波源的距离满足:△x=(2n+1)λ/2,(其中 n= 1,2,3……).●巩固练习(1)插在水中的细棒对水波的传播没有影响,这是波的( )现象;在墙外听到墙内人讲话,这是波的( )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( )现象.(2)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,如果两列波的波峰在P点相遇(如图10-21所示).下列说法正确的是:[ ] A.质点P的振动始终是加强的B.质点P的振幅最大C.质点P的位移始终最大D.质点P的位移有时为零●作业(1)复习本节课文.(2)教材练习四第(1)、(2)、(3)题.参考题(1)如图10-21所示S1和S2是振动频率相同振幅为A的两个波源.发生波的干涉的情况,实线表示波峰,虚线表示波谷.在图中A、B、C三点中振动加强的点是( ),此时A点、B点、C点的位移分别是( ).(取向上为正、向下为负)(2)在上图中再经过 T/2(T为波的周期)A、 B、 C三点的位移变为( ).(3)在水平方向上有两个振源S1,S2分别产生半个周期的波形1,波形2,且波长相等,两波传播方向如图10-22所示,在传播过程中,可能出现的波形情况有( ).(4)在水平方向上有两个振动情况完全相同的振源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?[ ] A.只有中点B.6个点C.13个点D.无数个点(5)两列波在某区域相遇,下列说法正确的是:[ ] 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.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:[ ] A.振动加强的点的位移总是处于最大值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说明1.在加强区域里的质点的振动位移虽然是两位移的矢量和,但并不是该位移总是最大值,其位移也有为零的时刻.如果两干涉波的振幅均为A,则加强区域质点的位移大小就在0~2A之间变化.在减弱区域里的质点的振动位移是两位移的差,因此当两列干涉波的振幅均为A,则减弱区域里的质点的位移就总为零,即x=|x1-x2|=0.这就是相对平静区域产生的原因.2.产生稳定干涉的条件一般都说是两列波的频率相等即可,但实际上,要得到稳定的干涉条纹不仅要求两列波的频率相等,还要求两列波的步调要一致.3.干涉不仅是水波、声波等可以发生,而是所有波都可以发生干涉现象,它同波的衍射一样,是波特有的现象.。
3.4 波的干涉问题1:如右图所示,在平静的水面上,下落的雨滴激起层层涟漪,形成了复杂而美丽的图案,这些图案是怎样产生的呢?答:每一个雨滴落到水面上都会产生一个水波,多个雨滴落到水面上后就产生多个水波,多个水波在水面上传播时相遇,多个水波的叠加形成了复杂而美丽的图案.一、波的叠加:1.波的独立传播特性:几列波相遇之后,仍然保持它们各自原有的特征(频率、波长、振幅、振动方向等)不变,并按照原来的方向继续前进,好像没有遇到过其他波一样互不干扰。
如图所示,两列完全相同的波(只有一个波形)以波速v相向传播,画出经T/4、T/2、3T/4、T、5T/4后的波形。
2. 波的叠加原理:几列波相遇时能够保持各自的运动特征,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。
右图为两列波相遇时的叠加情况:在重叠的区域里,每一质点仍然是在各自的平衡位置附近做振动。
它们同时参与两列波所产生的振动。
(1)波峰——波峰相遇叠加区域振动加强(2)波谷——波谷相遇叠加区域振动加强(3)波峰——波谷相遇叠加区域振动减弱问题2:当两列周期相同的波相遇时,在它们重叠的区域里会发生什么现象?答:两列频率相同的水波相遇后,在它们重叠的区域里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,并且相互隔开,这种现象称为波的干涉,所形成的图样称为干涉图样。
二、波的干涉:1. 实验:在水波水槽中,使两个振子以相同的频率、相同起振方向发生振动,产生两列相同的水波,仔细观察在两列水波的重叠区域所发生的现象?2.概念:频率相同的两列波叠加,使介质中某些区域的质点振动始终加强,另一些区域的质点振动始终减弱,并且这两种区域互相间隔、位置保持不变,这种稳定的叠加现象叫做波的干涉。
3.两列波产生稳定干涉的条件:①.两列波的频率必须相同。
②.两个波源的相位差必须保持不变。
《波的干涉》教学设计
一、教材分析
本节课是高中物理第二册第十章第六节的内容,波的干涉和波的衍射是波动所特有的现象.对于干涉和衍射现象的学习能加深对波动本质的认识.对本节课的学习也为后面光的本性的学习打下基础.所以这节课有承上启下的作用.另外在近几年高考的试题中关于波的干涉这个知识点经常出现.因此我认为本课在教学占有很重要的地位.
二、教材知识结构
本教材对波的干涉的讨论分三个层次进行展开教学
(一)通过对实际问题及实验现象的观察定性说明了波的独立传播特性.
(二)运用矢量叠加原理分析两列波叠加的情形,得出叠加原理.
(三)观察波的干涉实验运用波的独立传播特性和波的叠加原理分析干涉现象,得出两列波发生干涉条件和干涉图样的特点
第(一)(二)两个层次的内容是学习第三个层次内容的辅助知识,不是教学的重点,第三个层次的知识是本节课学习的重点.因为波的干涉图样是一种动态的稳定,稳中有动的现象,这对学生的思维能力及空间想象能力要求较高,因而是教学的重点
二、设计思想
“波的干涉”一节是高一物理教材中学生们感到较难理解的部分,难点在于对波的叠加原理的理解、干涉图样的解释。
要突破难点,必须做好实验,“发波水槽实验”显现明显,并运用多媒体课件进行模拟演示可较好地解决这一问题。
教学过程中两处应用到多媒体课件。
一是用于表现两个单波在相向而行过程中叠加的情况,波的叠加现象在实验中较难演示,“绳波的叠加实验”中几乎看不到现象。
本课采用的“发波水槽实验”观察两个波峰的叠加现象较明显,但波峰与波谷、波谷与波谷的叠加情况则无法看到;此外,波的叠加过程非常快,不便对照讲解,也不能定量地看到叠加过程中每一质点的位移与原来两峰引起位移间的关系。
要让同学们对波的叠加现象有一个全面的、准确的认识,就需要借助多媒体课件模拟这一叠加过程。
本课中另一处借助多媒体表现了动态
的干涉图样,当同学们通过“发波水槽实验”观察到水波的干涉现象后,要将这一图样解释清楚,单靠课本上虚、实相交的示意图比较困难。
例如,要同学们认识到振动加强(或减弱)带上的质点随着波的推进始终振动加强(或减弱),静态的示意图就很难表现,但在多媒体动态图样上,就可在振动加强(或减弱)带上任选一个质点让同学们观察随着波的推进这一点始终是振动加强(或减弱)的。
多媒体的采用可使同学们更加直观、形象地理解波的干涉图样。
物理学是一门实验的科学,物理知识来源于生活实践,应用于生活实践,因此教学中应着重于如何设计好实验,并采用各种手段使实验现象更加明显、易于讲解,其中多媒体模拟课件就是一个非常有效的辅助手段。
在本课的设计中基本上是以演示实验和学生实验为基础,再加上多媒体课件,二者有机地结合在一起,优势互补、相辅相成、缺一不可。
三、教学目标设计
(1)知识目标:知道波的独立传播特性和波的叠加原理;知道波的干涉现象及产生干涉的条件;理解干涉现象的形成原理;知道干涉是一切波的特性。
(2)能力目标:培养学生观察,比较,归纳及空间想象能力。
(3)情感目标:培养学生积极参与,相互协作的团队精神及探索物理现象的兴趣。
四、教学程序设计
1.新课引入,激发学习兴趣
向同学们展示我国古代的发明之一——鱼洗盆喷水的现象,并请大家说说鱼洗盆的设计可能包含哪些原理。
一方面可激发大家强烈的学习兴趣,另外让大家对我国古代人民在振动与波方面的造诣有所了解,激起民族自豪感。
2.波的叠加原理
两个相同运动的球,相遇后结果如何?(分别弹回)两个波相遇后结果又如何呢?
[演示实验]
发波水槽,先请同学注意观察两个水波相遇时波峰的变化情况(产生了一个更大的波峰),再请同学注意观察两波相遇后的情况(两波保持原来状态各自继续向前传播,就像未曾相遇过一样)。
这一演示实验真实、直观、现象明显,可以让同学对两峰叠加时波峰明显增大留下深刻印象。
但水波的叠加过程非常快,不便对照讲解,也不能定量地看到叠加过程中每一质点的位移与原来两峰引起位移间的关系,这就需要借助多媒体课件模拟这一叠加过程。
[多媒体演示]
a.暂停在波峰与波峰相遇的某一时刻,指出叠加后每一质点的位移为原来两波引起位移的矢量和。
b.引导学生自己分析波峰与波谷、波谷与波谷相叠加的情况;并用多媒体课件演示这两个过程。
真实的实验中波谷是很难观察到的,这里多媒体课件填补了这一缺憾。
[小结波的叠加原理,定义振动加强与振动减弱] 这一过程帮助学生将感性的现象定格为物理规律。
[分析两列频率、振幅相同波的叠加]
a.设问:假使有两列振动频率相同、振幅相同的波连续不断的相向传播,叠加的情况怎样呢?黑板上所画的两列相向而行的波恰好处于完全叠加的状态,请大家根据上面所学的叠加原理画一下叠加后的波形.随着两列波继续推进,叠加情况如何呢?
这一阶段让学生讨论,一方面可使同学学会应用波的叠加原理去画叠加后的波形图,另一方面为后面的分析打下基础。
b.分析相向而行的频率和振幅相同的两列波一个周期内叠加情况(图1),提出振动加强点、振动减弱点,并指出它们是相互间隔的。
这一过程中,要注意与学生的互动性,多采用启发式语言,引导同学利用波的叠加原理、联系有关旧知识,弄清两列波在相向传播的过程中加强点与减弱点的运动情况有何异同。
图1
3.波的干涉现象
[学生实验]利用发波水槽的双头振源,由于两根振针固定在同一振片上,因此振动起来频率相同,放在水波盘中,接通电源后能产生明显的干涉图样。
这一实验操作简单,现象稳定。
同学通过自己操作,细心观察、比较接通电源前后水面的现象的变化,描述观察到的现象,可培养学生的观察力、表述力;实验中也培养了学生相互协作的习惯。
[描述现象]帮助学生抓住干涉图样的主要特征:图样稳定,振动加强区域与振动减弱区域交替出现。
[解释现象]启发学生用我们所学的波的叠加原理来解释水波的干涉图样,提供给每组同学一张印有两个实线与虚线相间同心圆的明胶片(图2),用来表示两列水波某一时刻的
叠加图样。
请他们分别用红笔和黑笔描出其中的振动加强点和振动减弱点,并讨论这些点的分布有什么规律可循;引导同学画出振动加强带和振动减弱带,指出它们是相互间隔的,与观察到的水波干涉图样相一致。
图2
[多媒体演示] 从多媒体模拟课件上同学们可以看到动态的图样,认识到振动加强带上的质点,随着波的推进始终是振动加强的,振动减弱带上的质点的振动,始终是振动减弱的;从而对波的干涉的理解更加完整。
[讨论波的干涉产生条件] 让同学用手动振动头去替代双头振源中的一个,重复前面的实验,讨论产生波的干涉现象需要什么条件。
[小结波的干涉现象]
4.小练习
通过练习进一步巩固波的干涉图样的知识,及时反馈学生掌握情况。
5.干涉是一切波的特性之一
[演示声波的干涉现象] 将音叉固定,旁边装一个可绕其转动的话筒,敲击音叉,同时转动话筒,可听到声音有明显的强弱变化。
可见声波也有干涉现象,干涉是一切波的特性之一。
6.有关鱼洗的介绍
再回到喷水鱼洗,除了前面同学们提到的知识,这里面还有波的叠加和干涉。
给学生提供一些有关资料可供他们进一步学习和探索。
7.课堂总结
本节课我们学习了波的叠加和波的干涉。
两列波相遇时,在它们重叠的区域里,介质的质点同时参与两列波引起的振动,质点的位移等于两列波单独传播时引起的位移的矢量和。
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。
一切波都能发生干涉,干涉是波的特有现象。
五、教学流程图
六、板书设计
(一)波的叠加原理
1. 波的独立传播特性
2. 波的叠加原理
(二)波的干涉
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,并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔,这种现象叫做波的干涉。
2. 波的干涉图样
在干涉现象中形成的图样叫做干涉图样。
3. 产生波的干涉的条件
两列波的频率相同。
一切波都能发生干涉,干涉和衍射是波特有的现象。
七、教学反思
1.波的干涉实质上是波的一种特殊的叠加现象,所以理解波的叠加现象是认识波的干涉现象的基础.这里关键是理解两列波相遇而发生叠加时,对某一质点来说,它每一时刻振动的总位移,都等于该时刻两列波在该质点引起的位移的矢量和.
2.在学生理解波的叠加的基础上,再进一步说明在特殊情况下,即当两列波的频率相同时,叠加的结果就会出现稳定的特殊图样(即“干涉图样”)──某些点两列波引起的振动始终加强,某些点两列波引起的振动始终减弱,并且加强点与减弱点相互间隔.这就是干涉现象.
对于干涉现象的理解,需要一定的空间想象力,有的学生一下子不容易理解,应适当给予指点.有条件的,还可借助多种教学手段(如多张图片,多媒体演示等),尽可能形象、直观地帮助学生理解和想象.
3.与对衍射现象的要求相同,高中阶段对干涉现象也不从理论上进行讨论.教学中要注意掌握教学要求,避免增加难度。
如课本中只是就产生干涉的特殊情况,即振源的振动步调相同(同相位)的情况叙述了波的干涉,而没有强调“相干条件”,教学中也不宜补充.波的干涉的内容是比较抽象的内容,通过实验进行教学探究波的干涉的特点,激发了学生的学习热情和学习兴趣,降低了接受的难度;同时结合生活实例,又让学生感受到物理来源于生活又服务于生活。
从以上两点让学生感受到学习物理不仅仅是考学的需要,更重要的是生活的需要。