3.4波的干涉〖教材分析〗干涉是波特有的现象，也为后面学习光的衍射做铺垫。
课本从实验演示、观察和实验现象的分析入手得出结论。
无论是叠加还是干涉，为了有助于学生感性认识和理解，在实验的基础上还要增加动画演示。
其中波的相干条件是学习的难点，教学是注意把握难度。
〖教学目标与核心素养〗物理观念∶知道波的叠加原理，波的干涉是波的叠加的结果。
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。
科学探究：通过分析视频、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。
科学态度与责任∶通过波的叠加分析，培养严谨的科学态度。
〖教学重难点〗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。
教学难点：波的叠加现象，波的干涉规律。
〖教学准备〗一大盆水、绳子。
〖教学过程〗一、新课引入在平静的水面上，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？用一盆水来做演示。
二、新课教学（一）波的叠加以前你学过两个小球相遇，会发生碰撞，改变各自的运动状态。
问题：那两列波相遇，他们的运动状态会改变吗？展示生活中的一些波相遇的情况，来思考一下这个问题。
比如你可以同时听到各种乐器的声音，电视可以接到各个电视台的广播节目等。
这一切事例，都表明不同的波会同时在介质中传播，在他们相遇后仍能保持各自原来的频率，波长，振幅和传播方向不变。
就像没有遇到其他波一样。
波的这个特性被称作波的独立传播原理。
独立传播原理：相遇后仍能保持各自原来的频率，波长，振幅和传播方向不变。
用绳波来演示一下这个独立传播原理。
演示：观察波的叠加现象在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，在绳上分别产生相向传播的两列波。
观察两列波的传播情况。
现象：他们向对方传播，当他们在中间相遇后，彼此穿过，继续传播，播的形状和传播情况都和相遇前一样。
通过动画再一次演示一遍，加深印象。
思考：在波相遇的瞬间，质点的振动是什么样的呢？以这个P点为例，再来看一下慢动作，两列波在中间相遇了，如果只有波峰1传到p点，位移是y1。
当波谷2传到P点，其位移是y2，最终p点的位移是y1减去y2。
也就是说两列波相遇时，每一个质点振动的位移等于两列波单独传播时的位移的矢量和。
这就是叠加原理。
叠加原理：两列波相遇时，每一个质点振动的位移等于两列波单独传播时的位移的矢量和。
波的叠加原理和独立传播原理，在两列波相遇时，质点的位移等于它们各自位移的矢量和，而在相遇后，他们会按照各自的特性，互不干扰继续前进。
课堂练习例1：在这个绳波左端波1的振幅是A1，另一端的波2的振幅是A2且AP=PB，则下列哪个选项是正确的（）A.两列波同时到达P点B.两列波相遇时，P点的波峰可达（A1+A2）C.两列波相遇后各自保持原来波形独立传播D.两列被相遇时，绳上振幅可达（A1+A2）的质点只有一点解析：其中一二两列波在同一条绳上传播，也就是介质相同。
那他们的波速就相同，又已知AP=PB，所以将同时到达p点，也就是两列波同时到达p点。
A 选项正确。
接下来从图中不难发现这两个波的波长不同，因此两个波峰到p点的距离就不相同，则他们到达P的时间就不相同。
这样咱利用波的平移法，当波峰2到达P点时，波峰1在这儿，然后两个波峰会在p点的左侧相遇，之后两个波峰再也没有重叠的时刻。
再利用波的叠加原理就可以判断出该绳上振幅可以达到A1+A2的只有这一个点，且这个点在P点左侧。
来看选项B说P点的波峰可达A1+A2就是错的。
而D选项说绳的振幅可达A1+A2的质点只有一点，就是对的。
最后来看c选项。
两列波相遇后各自保持原来的波形独立传播，这就是波的独立传播原理，所以c是正确的。
归纳：波长不相同的问题，基本处理方法也是平移法和叠加原理。
这里你只要注意波长不同，会导致到达指定点的时间不同，那问题就会迎刃而解。
我们可以通过实验来研究水波的反射规律。
思考：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？（三）波的干涉演示：观察水波的干涉水槽中，波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆周期性地触动水面，形成两个波源。
这两个波源发出的是频率相同的波。
两列波的振动方向也相同，水面质点的振动都沿上下方向。
由于两根细杆是同步振动的，所以它们振动的相位差保持不变（总是0）。
视频展示。
现象：当振动片儿振动时，两个细杆会周期性的接触水面，形成两个波源。
在两个波源发出波的重叠区域会形成这种条纹相间的情况，这种现象叫做波的干涉。
经过观察，这两个相间的区域分别是振动加强区和振动减弱区，这两个区域是固定的。
思考：那为什么会形成这种现象呢？用这幅图来为你详细解释一下。
用两组同心圆表示，两列波，波源是S1和S2，蓝线代表波峰，黑线代表波谷，相邻两个同心红线的距离就等于一个波长。
在两个波的波峰与波峰相遇的点，他的位移就是两列波的振幅之和，这个点标为M点。
以此时刻为初始时刻建立直角坐标系，分别画出两列波在M点的振动图像，绿线代表波源S1的波传播到M后，M的振动情况。
紫线代表波源S2的波传播到M点后，M的振动情况，将两个振动图像移到同一个坐标系中，M的振幅就是两列波的最大位移的适量和。
可以看出它的振动总是最剧烈的，我们把这种点称作加强点。
再回到这样个图中，找到两列波的波峰和波谷相遇的点，这个标为N点，在此时刻初始时刻建立直角坐标系，分别画出两波在N点的振动图像将两个振动图像移到同一个坐标系中，两列波的位移一直是等大反向的。
那N的位移就一直是零，它的振动总是脆弱的，我们把这种点称作减弱点。
加强点与减弱点的的分布在干涉的示意图中，这几条是加强点的连线，而这几条是减弱点的连线，你知道加强点和减弱点的分布特点吗？首先我们已经知道波源是这两个细杆形成的，这两根细杆儿又连接在同一个振片上，所以这两个波源的频率和相位都相同。
从图中可以看出这个加强点M 到右波源S 2的距离是3λ，到左侧波源S 1的距离是5λ。
我们把这种质点到波源的距离称作波程，用字母r 表示。
即波程（r ）：质点到波源的距离。
而质点M 到两个波源的波程差就是两倍的波长即：∆r=2λ。
用M 点的振动图像来探究一下。
因为M 的波程差是两倍波长，所以两个波传播到M 的时间差就是两个周期。
即S 1的波传播到M 点时S 2的波已经在M 点完成了两个整振动。
此后两列波在M 点的振动恰好是同步的，这正好是加强点的特性。
再比如这个A 点到S 1的波程是2λ，到S 2的波程是3λ。
所以他的过程差就是一个波长，那两列波传播到A 点的时间差就是一个周期，也就是说两个波在A 点的振动也是同步的。
不难发现对于这种频率和相位都相同的波源到两列波的波程差等于波长整数倍的点，都是加强点。
即加强点：∆r=n λ（n=0.1.2.3）找到了其他强点的规律，再来看看减弱点。
以点N 为例，他到S 2的波程是3.5λ，到S 1的波程是5λ，它的波程差就是∆r=1.5λ，那两个波传播到N 点的时间差就是1.5倍周期。
从振动图像来看S 2的波在N 点完成一个半整振动，S 1的波传到了N 点。
此后的振动是这样的，两列波在N 点的振动都是反向的，那这个点就是减弱点。
显然对于频率和相位相同的波员，当波程差是半波长的奇数倍时两列波在该点的振动一定会是相反的，这个点就是减弱点。
即 减弱点：....)..()(210n 21n r =+=λ∆ 在这幅图中用实现将加强点连接起来，再用虚线将减弱点连接起来，这样就形成了加强和减弱区。
其中在加强区两列波引起的振动总是相互加强的，而在减弱区两列波引起的振动总是相互削弱的。
结论：频率相同,振动方向相同,相差恒定的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，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，形成的图样叫做干涉图样。
做一做：声音干涉安装两个相同的扬声器，并且使它们由同一个信号源带动，发出相同频率的声音。
同学们分成两组，手持不同颜色的标志（如 A 组持白，B 组持黑），分散在两个扬声器之间，注意听扬声器发出的声音，并且小范围地移动。
A组同学移动到声音最大位置停住，B组同学移动到声音最小（或听不到声音）位置停住。
找到位置后都把标志举起，看看A 组和B组同学所在位置的分布有什么规律。
主动降噪技术噪声会影响我们的日常生活，人们通常在声源处、传播过程中以及人耳处采取措施，以控制噪声。
主动降噪技术使我们摆脱噪声的困扰，它不仅能够营造安静的生活氛围，而且能够在机场等强噪声场景下保护人们的健康。
课堂练习例2：图表示两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷。
（1）描述一个周期内M、N 两个质点的运动情况。
（2）用空心小圆圈把半个周期后图中具有最大正位移的点标出来，用实心小圆点把半个周期后图中具有最大负位移的点标出来。
（3）把图中比较“平静”的地方用虚线标出来。
解：（1）M质点此判处于波峰，以后一个周期内上下振动，N质点一直处于静止状态（假定两列波的振幅相同）。
如果两列波的振幅不相同，N质点还是会有小幅振动。
（2）如图所示。
（3）如图所示。
例3：在图所描述的时刻，M 是波峰与波峰相遇的点，是凸起最高的位置之一。
（1）随着时间的推移，这个凸起最高的位置在向哪个方向移动？是不是 M 质点在向那个方向迁移？ M 质点在哪个方向上运动？（2）指出图中哪个位置是凹下最低的位置（只需指出一个）。
随着时间的推移，这个凹下最低的位置在向哪个方向移动？（3）由图中时刻经过4T 时，M 质点的位移有什么特点？ 解：（1）如图所示，凸起的最高点在图中由M 向P 移动。
M 点并不随波迁移，而只在垂直于纸面的方向上运动。
（2）图中K 点是凹下最低的位置；凹下最低的位置由K 向Q 移动。
（3）位移为0。
例4：已知S 1和S 2是两个相干波源，实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是（ ）A.a 、c 成弱两点的振动加强，b 、d 两点的振动减弱B.e 、f 两点的振动介于加强点和碱弱点之间Ｃ.经适当的时间后，加强点和喊弱点的位互换D.经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰解析：图中所示的是两列相干波在某一时刻的叠加情况，其中a 是波谷和波谷叠加的点，c 是波峰和波峰叠加的点，这种点都是振动的加强点，而d 、b 两点都是波峰和波谷叠加的点，他们是减弱点，这个结论与a 选项相通，所以a 是正确的。
从图中看出e 、f 是在波峰和波谷之间，是平衡位置和平衡位置叠加的点 此刻他们的位移都是零，再经过1/4周期后，随着波的传播示意图会变成这样，e 点就是两个波峰的叠加点，那他肯定是一个加强点。
你已经知道加强点一直是加强的，所以在初始时刻e点也是加强点，只不过他正好经过平衡位置而已。
