人教版 选修34 波的干涉和衍射 第一课时 教案..doc

波的干涉与衍射教学目标：知识与技能：1通过绳子上相向传播的两列波的传播过程,并通过对相遇区域质点的振动分析,认识波的叠加原理。2知道波的干涉现象、干涉图样及波的干涉条件。3知道波的衍射现象以及发生明显衍射的条件。过程与方法:1分析相向传播的两列波的传播过程，尤其是相遇区域的质点的振动情况，从中得出波的叠加原理。2通过对波的干涉图样的分析，知道振动加强区域和振动减弱区域的特点，从而加深对干涉现象的理解。情感态度与价值观:通过共同分析，得出结论，培养学生科学探究能力，用科学的眼光认识世界，激发学生观察和认识周围现象的兴趣，树立良好的世界观、价值观。教学重点: 1通过绳子上相向传播的两列波的传播过程,并通过对相遇区域质点的振动分析,认识波的叠加原理。 2波的干涉概念以及对波的干涉图样中振动加强点和减弱点的分析。 3波的衍射现象及发生明显衍射的条件。重点难点: 想象波的传播的动态过程，了解波的干涉情景，理解波的干涉的规律和条件。教学方法:演示法、讲授法教学过程新课教学一波的叠加原理：计算机模拟实验：两列相向传播的机械波相遇。（要求学生注意观察相遇前，相遇时和相遇后波的传播情况。）1.独立性几列波相遇时能保持各自的特性（频率、波长、振动方向）继续传播，互不影响。2.叠加性在相遇区域内，介质的质点同时参与几列波引起的振动，任一质点的位移是各列波单独存在时在该质点引起位移的矢量和。引出新问题：如果相向传播的两列波频率相同，则叠加的结果就会出现一种奇特的现象，这就是波的干涉现象。二波的干涉：观看实验视频说明：两个小球的振动快慢是相同的，即振动频率或周期是相等的，它们在水面振动时，会产生振动方向相同、频率相同的两列波。实验现象：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，并且加强点和减弱点相互间隔，并且稳定分布。这就是波的干涉现象。波的干涉：振动频率相同，步调一致的两列波叠加，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，始终稳定。产生干涉现象的条件：振动频率相同。注意：加强区的振动始终都是加强的，但是该点上的质点振动位移并不是始终那么大；减弱区的振动始终是减弱的。思考：（1）发生干涉的两列波，当它们的振幅相同或振幅不同时，观察到的干涉图样有什么区别？（2）振动加强点和减弱点的规律？加强点：减弱点：三波的衍射现象：观察衍射视频现象：波绕过障碍物，传播到障碍物的后面衍射：波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象。产生明显衍射现象的条件：当障碍物或狭缝的尺寸跟波长差不多时或者比波长更小时，衍射现象十分明显。解释日常现象：未见其人，先闻其声：一般障碍物的尺寸都比较大,波的波长越长,就越容易接近障碍物的尺寸，因此就越容易发生衍射。人耳可以听到声音的频率是20-20000hz，对应波长为17-0.017m，因此声波可以很容易的绕过障碍物，使我们能听到障碍物另一侧的声音。波的干涉、衍射现象是波所特有的现象。课堂小结：波的叠加：独立性 叠加性波的干涉：概念 条件衍射现象：概念 条件课堂练习1.如图所示,橡皮绳上甲波峰向右传播,乙波谷向左传播,若它们的振幅和波长都相同,则它们相遇时互相叠加如图所示。此时图中的m、n、x、y等质点的振动情况是()a.m向上、n向下b.m向下、n向上c.m向右、n向左d.x、y均静止【解题指南】解答本题应明确以下两点:(1)利用叠加原理和波形图分析叠加区域质点的位移。(2)据波的传播方向判断质点的振动方向并结合叠加原理分析叠加区域质点的速度方向。【解析】选b。橡皮绳的甲、乙脉冲半波在传播过程中波形保持不变,一直向前平移。在相遇处互相叠加,据波的叠加原理可判断出下一时刻m、x点位移为负,n、y点位移为正,因此m点振动方向向下,n点振动方向向上,x点速度方向向下,y点速度方向向上。但各质点此时位移矢量和均为零,b对。2.假如一辆汽车在静止时喇叭发出声音的频率是300 hz,在汽车向你驶来又擦身而过的过程中,下列说法正确的是()a.当汽车向你驶来时,听到喇叭声音的频率等于300 hzb.当汽车向你驶来时,听到喇叭声音的频率小于300 hzc.当汽车和你擦身而过后,听到喇叭声音的频率大于300 hzd.当汽车和你擦身而过后,听到喇叭声音的频率小于300 hz【解析】选d。由多普勒效应可知,声源与观察者靠近过程中,观察者接收到的波的频率增大,a、b错;相互远离过程中,观察者接收到的波的频率减小,c错d对。【总结提升】多普勒效应问题的判断(1)对于生产生活中所遇到的有关波的物理现象是否属于多普勒效应问题,应从题中获取相关信息,是否属于由于波源与观察者相对运动造成观察者接收到的频率变化问题,从而判断是否属于多普勒效应的应用。(2)多普勒效应中判断波源或观察者的运动方向及速度时,只需比较波源频率f源和观察者感受到的频率f观间的大小关系,当f源f观时,二者间距在增大,f源f观时,二者间距在减小。3.如图所示表示两列相干水波的叠加情况,图中的实线表示波峰,虚线表示波谷。设两列波的振幅均为5cm,且图示的范围内振幅不变,波速和波长分别为1m/s和0.5 m。c点是be连线的中点,下列说法中不正确的是()a.c、e两点都保持静止不动b.图示时刻a、b两点的竖直高度差为20cmc.图示时刻c点正处于平衡位置且向水面以上运动d.从图示的时刻起经0.25s,b点通过的路程为20cm【解题指南】稳定的干涉图样是表示加强区和减弱区的相对稳定,但加强区和减弱区的质点仍然在振动,本题需明确,根据波峰及波谷可判断波的传播方向,进而判断出振动加强区及减弱区。【解析】选a。由波的干涉知识可知题图中的质点a、b、e的连线处波峰和波峰或波谷和波谷叠加,是加强区,过d、f的连线处和过p、q的连线处波峰和波谷叠加,是减弱区。c、e两点是振动的加强点,不可能静止不动,所以a选项错误。在图示时刻,a在波峰,b在波谷,它们的振动是加强的,振幅均为两列波的振幅之和,均为10cm,此时的高度差为20 cm,所以b选项正确。a、b、c、e均在振动加强区,且在同一条直线上,由题图可知波是由e处向a处传播,在图示时刻的波形图线如图所示,由图可知c点向水面以上运动,所以c选项正确。波的周期t=0.5s,经过0.25s,即经过半个周期,质点通过的路程为振幅的2倍,所以振动加强点b通过的路程为20cm,d选项正确,故选a。4.沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示,其波速为200m/s,下列说法中正确的是()a.图示时刻质点b的速度方向沿y轴正方向b.图示时刻质点a的加速度为零c.若此波遇到另一简谐波并发生稳定干涉现象,则该波所遇到的波的频率为50hzd.若该波发生明显的衍射现象