河南省濮阳市华龙区高级中学高中物理《波的衍射和干涉》教学设计 新人教版选修3-4

河南省濮阳市华龙区高级中学高中物理波的衍射和干涉教学设计 新人教版选修3-4【设计思想】 新课程强调高中物理应促进学生自主学习，而高二学生的学习自觉性增强，初步具备一定的独立学习能力和思考能力，结合本课内容特点，本节教学设计的主导思想是采用以教师启发引导为主的探究式教学，其中在探究干涉和衍射时采用不同的操作程序，旨在引导学生体会科学探究的思想和知道科学探究方法的多样性。 【教材分析】波的干涉和衍射是波特有的性质，本节由机械波的衍射和干涉两个部分组成，是对波的特性的一个总体介绍，也是进一步研究光的干涉和衍射的基础。由于光的干涉和衍射现象在生活中并不常见，因此教材从学生熟悉的水波入手来研究波的干涉和衍射。在对波的特性有一个总体认识以后为以后再进一步研究光的本性，打下了理论的基础。【学情分析】学习本节的是高二的学生，此时的他们从形象思维为主的经验水平向以抽象思维为主的理论型水平的转变已初步完成，学习方式有所转变，接受知识的能力加强，逻辑思维推理能力已逐渐成熟，但学生缺乏对波的干涉和衍射必要的感性认识，要想学好，需要较高的抽象逻辑思维能力和空间想象能力，这对大部分学生来说具有相当的难度。因此在教学中应充分发挥多媒体辅助教学的作用。【教学目标】1 知识与技能 知道波的干涉和产生干涉的条件； 知道波的干涉是特殊情况下波的叠加； 知道波的衍射和明显衍射的条件； 知道一切波都能发生衍射； 了解生活中波的干涉和衍射的应用。2过程与方法 通过观察水波干涉的实验，使学生了解如何获取相干波和知道波的干涉现象及干涉条件； 通过观察水波衍射现象和观察不同缝宽波的衍射让学生知道波的衍射现象及明显衍射的条件。2 情感态度与价值观 通过提问猜想实验总结来培养同学们科学探究的方法和精神； 通过生活中干涉和衍射应用实例的学习来培养同学们把科技应用于社会发展的理念。【重点和难点】重点：波的干涉和衍射的概念；干涉的条件及产生明显衍射的条件；难点：波的干涉和衍射的概念；干涉的条件及产生明显衍射的条件；【教学策略与手段】本节主要采用教师启发引导为主的探究式教学，但考虑到波的干涉和衍射实验现象不如课件模拟明显直观，因此借助电化教具做媒体的教学手段来辅助教学，以便突破教学难点。【课前准备】学生学习准备课前收集波的干涉在生活中的应用实例以便于课堂讨论。教师教学准备 上课所用的教学课件。 实验所需的器材：水波演示仪。 收集波的干涉和衍射应用的实例，以便参与学生的讨论。【教学过程】一、波的衍射及明显衍射的条件1、创设问题情境，引出探究问题根据前面所提出的问题：当波遇到障碍物情况怎样？引导学生通过实例分析与猜想： 为什么隔着墙说话，墙那边的人也能听见？ 水塘里的水波会绕过水中的石块、芦苇继续传播。2、总结得出波的衍射概念波的衍射：波绕过障碍物传播的现象。3、探究明显衍射的条件 演示实验探究：改变障碍物的大小；改变缝宽。 师生共同讨论得出明显衍射的条件：障碍物的尺寸比波长小，至少跟波长差不多。 课件展示：演示不同缝宽波的衍射情况。4、 总结得出明显衍射的条件实验表明：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5、 思考（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？6、提出注意事项：（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（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。二、课堂练习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。关于波衍射应用的了解安排作为课BAC后作业。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（ ）A10cmB5cmCd1cmDd1cm6. 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（v3.0108ms）第二课时 波的干涉1、 引课：1、创设问题情境，让同学思考和探讨 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。二、波的叠加原理视频展示观察及课件分析讲解，得出结论：1、特点：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。 2、波的叠加原理：（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。三、波的干涉1、波的干涉及干涉条件两列波相遇情况分析与猜想 板画分析与猜想两列波分别在一个点的作用效果，顺便引出波的叠加概念； 进一步猜想两列同频率的波相遇的结果；不同频率的又会怎样？ 归纳总结，请同学根据猜想画出两列同频率的波相遇的波形图。2、课件模拟两列同频率的波相遇结果 课件模拟两列同频率的波相遇的结果。 课件模拟不同频率的波相遇所产生的波形图。3、实验演示 引导同学分析和获取同频率的两列波。 做频率相同的两列水波相遇的实验。 做频率不相同的两列水波相遇的实验。4、归纳得出波干涉概念和干涉条件 波的干涉：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，这种现象叫做波的干涉。 条件：频率相同的波。5、 加强点和减弱点满足的条件（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）6、师生共同讨论干涉在生活中的应用实例检测工件的平整度、干涉波治疗仪、控制噪音等7、 课堂小结反馈练习：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2.下列说法正确的是（ ）A.两列波相遇时，可以相互穿过继续传播，只在重叠区域发生叠加B.两列波叠加区域的任何介质质点的实际位移是两列波单独引起位移的矢量和C.两列波相遇时,一列波对另一列的影响叫干涉D.干涉是特殊条件下叠加现象，两个频率相同的波源振动产生的波可能发生干涉象3. 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5.两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BAP6.如图所示，A、B为两个完全相同的相干波源，它