2024-2025学年高中物理第十二章机械波4波的衍射和干涉教案新人教版选修3-4

PAGE1-第五节波的衍射教学目标：（一）学问与技能1、知道什么是波的衍射现象。2、知道波发生明显衍射现象的条件。3、知道衍射是波的特有现象。（二）过程与方法能够运用衍射条件进行推断。（三）情感、看法与价值观了解波的衍射在生活中的应用，感受物理与生活之间的联系。教学重点：波发生明显衍射现象的条件。教学难点：对波发生明显衍射现象的条件的应用。教学方法：试验演示和多媒体协助教学。教学用具：水槽演示仪，长条橡胶管，投影仪、CAI课件。教学过程：（一）引入新课大家都熟识“闻其声不见其人”、“隔墙有耳”的物理现象，这是什么缘由呢？通过这节课的学习，我们就会知道，原来波遇到狭缝、小孔或较小的障碍物时会产生一种特有得现象，这就是波的衍射。（二）新课教学1、波的衍射老师：波在向前传播遇到障碍物时，会发生波线弯曲，偏离原来的直线方向而绕到障碍物的背后接着转播，这种现象就叫做波的衍射。大家想一想，你见过的哪些现象是波的衍射现象？学生举例：在水塘里，微风激起的水波遇到露出水面的小石头、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们接着传播；房间内讲话，在房外也可以听到；收音机在房间内也能收到电台放射的电磁波等等。老师：任何波在遇到障碍物时，都能发生衍射，但不同的波发生衍射的明显程度不同。下面我们用水波槽和小挡板来做试验，请大家仔细视察。【演示】在水波槽里放一个小挡板，让波源发出的圆形波遇到小挡板，将试验现象用投影仪投影在大屏幕上。现象：水波绕过小挡板接着传播。将小挡板换成长挡板，重新做试验。现象：水波不能绕到长挡板的背后传播。这个现象说明什么？结论：发生衍生的条件与障碍物的大小有关。下面通过试验探讨发生明显衍射现象的条件。【演示】在水波槽里放两块小挡板，当中留一狭缝，视察波源发出的水波通过窄缝后怎样传播。（1）保持水波的波长不变，变更窄缝的宽度（由窄到宽），视察波的传播状况有什么变更。将试验现象用投影仪投影在大屏幕上。视察到的现象：在窄缝的宽度跟波长相差不多的状况下，发生明显的衍射现象。水波绕到挡板后面接着传播。（投影课本图12.5-1乙）在窄缝的宽度比波长大得多的状况下，波在挡板后面的传播就犹如光线沿直线传播一样，在挡板后面留下了“阴影区”。（投影课本图12.5-1甲）（2）保持窄缝的宽度不变，变更水波的波长（由小到大），将试验现象用投影仪投影在大屏幕上。可以看到：在窄缝不变的状况下，波长越长，衍射现象越明显。将课本图12.5-2中的甲、乙、丙一起投影在屏幕上（如图所示），它们是做衍射试验时拍下的照片。甲中波长是窄缝宽度的3/10，乙中波长是窄缝宽度的5/10，丙中波长是窄缝宽度的7/10。通过对比可以看出：窄缝宽度跟波长相差不多时，有明显的衍射现象。窄缝宽度比波长大得多时，衍射现象越不明显。窄缝宽度与波长相比特别大时，水波将直线传播，视察不到衍射现象。结论：发生明显衍射现象的条件：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，才能视察到明显的衍射现象。［课件演示：波的衍射（通过课件演示，形象直观地再现波发生明显衍射现象的条件，给学生再次留下清楚直观的印象，从而收到良好的教学效果。）］老师：大家都熟识“闻其声不见其人”的物理现象，这是什么缘由呢？介绍：能够引起听觉的声波范围是20Hz～20000Hz，空气中的声速按340m/s计算老师：引导学生求解声波的波长范围，并说明“闻其声不见其人”的缘由。学生计算：由得，能够引起听觉的声波波长范围是1.7cm～17m之间。这个范围可以和一般的障碍物的尺寸相比，因此声波能够绕过一般障碍物，发生明显的衍射。老师：为何“不见其人”呢？后面我们还要学习光的学问。光也是一种波。可见光的波长范围约在0.4～0.7μm之间，跟一般障碍物的尺寸相比特别小，所以通常状况下看不到光的衍射，这就是我们通常说的，“光沿直线传播”。强调指出：一切波都能发生衍射，衍射是波的特有现象。2、惠更斯原理对波的衍射的说明老师：板画教材图12.5－3，引导学生用惠更斯原理说明波的衍射。（三）课堂小结本节课我们学习了波的衍射。一切波都能发生衍射，衍射是波的特有