物理教案波的干涉

1 / 6 物理教案波的干涉 教学目标 1、知道两列频率相同的波才能发生干涉现象；知道干涉现象的特点 2、知道波的干涉现象是特殊条件下的叠加现象，知道干涉现象是波特有的现象 3、通过观察波的独立前进，波的叠加和水波的干涉现象，认识波的干涉条件及干涉现象的特征 教学建议 本节重点是对干涉概念的理解和产生稳定干涉条件的应用学习中要注意两列波的波峰、波峰相遇处是振动最强的地方，波谷、波谷相遇处也是振动最强的地方；而波峰、波谷或波谷、波峰相遇处则 是振动最弱的地方干涉的图样是稳定的，振动加强的地方永远加强，振动减弱的地方永远减弱 为什么频率不同的两列波相遇，不发生干涉现象 ? 因为频率不同的两列波相遇，叠加区各点的合振动的振幅，有时是两个振动的振幅之和，有时是两个振动的振幅之差，没有振动总是得到加强或总是减弱的区域，这样的两个波源不能产生稳定的干涉现象，不能形成稳定干涉图样而波的干涉是波叠加中的一个特例，即产生稳定的干涉图样 . 2 / 6 请教师阅读下表： 项目 波的干涉 备注 概念 频率相同的 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，并且振动的加强区和减弱区相互间隔的现象 波的干涉是波特有的现象 产生稳定干涉条件 (1)两列波的频率相同； (2)振动情况相同 . 产生的原因 波叠加的结果 教学设计示例教学重点：波的叠加及发生波的干涉的条件教学难点：对稳定的波的干涉图样的理解教学方法：实验讨论法教学仪器：水槽演示仪，长条橡胶管，计算机多媒体新课引入： 问题 1：上节课我们研究了波的衍射现象，什么是波的衍射现象呢 ？（波绕过障碍物的现象） 问题 2：发生明显的衍射现象的条件是什么？（障碍物或孔的大小比波长小，或者与波长相差不多） 这节课我们研究3 / 6 波的干涉现象，如果同时投入两个小石子，形成了两列波，当它们相遇在一起时又会怎样 ?请学生注意观察演示实验一、波的干涉观察现象： 在水槽演示仪上有两个振源的条件下，单独使用其中的一个振源，水波按该振源的振动方式向外传播；再单独使用另一个振源，水波按该振源的振动方式向外传播 现象结论：每一个波源都按其自己的方式，在介质中产生振动，并能使介质将这种振动向外传播 找两个 同学拉着一条长绳，让他们同时分别抖动一下绳的端点，则会从两端各产生一个波包向对方传播当两个波包在中间相遇时，形状发生变化，相遇后又各自传播（由于这种现象一瞬间完成，学生看不清楚，教师可用计算机多媒体演示） 现象结论：波相遇时，发生叠加以后仍按原来的方式传播，是独立的 1.波的叠加： 在前面的现象的观察的基础上，向学生说明什么是波的叠加教师板书：两列波相遇时，在波的重叠区域，任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和 结合图下图解释此结论 解释时 可以这样说：在介质中选一点为研究对象，在某一时刻，当波源 l 的振动传播到点时，若恰好是波峰，则引起点向上振动；同时，波源 2 的振动也传播到了点，若恰好4 / 6 也是波峰，则也会引起点向上振动；这时，点的振动就是两个向上的振动的叠加，点的振动被加强了 (当然，在某一时刻，当波源 1 的振动传播到点时，若恰好是波谷，则引起户点向下振动；同时，波源 2 的振动传播到了点时，若恰好也是波谷，则也会引起点向下振动；这时，点的振动就是两个向下的振动的叠加，点的振动还是被加强了 )用以上的分析，说明什么是振动加强的区域 波源 l 经过半周期后，传播到 P 点的振动变为波谷，就会使 P 点的振动向下，但此时波源 2 传过来的振动不一定是波谷 (因为两波源的周期可能不同 )，所以，此时 P 点的振动可能被减弱，也可能是被加强的 (让学生来说明原因 ) 问题：如果希望 P 点的振动总能被加强，应有什么条件 ?如果在介质中有另一质点 Q，希望 Q 点的振动总能被减弱，应有什么条件 ? 总结：波源 1 和波源 2 的周期应相同 2 波的干涉： 观察现象： 水槽中的水波的干涉对水波干涉图样的解释中，特别要强调两列水波的频率是相同的，所以产生了在水 面上有些点的振动加强，而另一些点的振动减弱的现象，加强和减弱的点的分布是稳定的 详细解释教材中给出的插图，如下图所示在解释和说明中，特别应强调的几点是： 此图是某时刻两列波传播的5 / 6 情况； 两列波的频率 (波长 )相等； 当两列波的波峰在某点相遇时，这点的振动位移是正的最大值，过半周期后，这点就是波谷和波谷相遇，则这点的振动位移是负的最大值； 振动加强的点的振动总是加强的，振动减弱的点的振动总是减弱的 让学生思考和讨论，并在分析的基础上，给出干涉的定义： （教师板书）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，这种现象叫波的干涉，形成的图样叫做波的干涉图样 请学生反复观察水槽中的水波的干涉，分清哪些区域为振动加强的区域，哪些区域为振动减弱的区域 最后应帮助学生分析清楚：介质中某点的振动加强，是指这个质点以较大的振幅振动；而某点的振动减弱，是指这个质点以较小的振幅振动，这与只有一个波源的振动在介质中传播时，各质点均按此波源的振动方式振动是不同的 问题：任何两列波进行叠加都可以产生干涉现象 吗？（不可以）为什么？（干涉是一种特殊的叠加任何两列波都可以进行叠加，但只有两列频率相同） 总结：干涉是波特有的现象 6 / 6 二、应用 请学生思考和讨论在我们生活中是否遇到过波的干涉现