波的干涉(课堂教学设计)

-PAGE3-波的干涉上海市进才中学张文喆教学背景和教学任务简介 上海市进才中学是上海市重点中学，是“二期课改”的试点学校。我们使用的是上海科学技术出版社出版的高中物理必修课（试验本）教材。本课内容是上海市高中一年级第二学期第四章周期运动（机械振动和机械波）的拓展内容。这个班级的学生是进才中学高一平行班的学生，班级学生共48名。本课前学生已经学习了机械振动、描述简谐振动的物理量、产生机械波的条件、描述机械波的物理量等知识；知道DIS（数字化信息系统）实验配套的声传感器的性能和使用方法。教学中力求通过一系列生活中的现象、学生实验、演示实验及课件等，运用体验、观察、分析、归纳，来解释波的独立传播原理、叠加原理和波的干涉现象。教学目标知识和技能知道波的独立传播原理和叠加原理。知道波的干涉现象，理解波产生干涉现象的必要条件。过程和方法 通过学生探究实验，培养学生基本实验操作能力和观察、表述现象的能力；通过教师演示实验，培养学生观察、比较、分析、归纳实验现象的能力。情感、态度和价值观通过观察日常生活现象，使学生体会物理学与日常生活息息相关，激发学生主动探索物理规律的精神。通过实验过程中合作与交流，培养学生乐于合作的意愿，形成小组合作精神和相互交流的学习习惯。教学重点和难点教学重点是波的干涉现象的条件和规律。教学难点是波的独立传播性和叠加原理。教学设计思路和教学流程 教学设计： “波的干涉”是高中物理教学的拓展内容，也是学生学习的重点。本节课根据学生的认知过程，从学生熟悉的日常生活中常见的机械波（声波、水波）入手，创设学习情境，通过学生亲身体验两列声波相遇，回忆和观察两列水波相遇的现象，激发学生的学习兴趣。在课中始终围绕声波和水波，安排了多个演示和学生实验。把对波的独立传播原理、叠加原理和波的干涉现象建立在现象观察和实验观察、分析的基础上。通过体验和观察两位学生同时说话产生两列声波在空气中相遇和回忆、观察水波在水中相遇的现象、设计的演示实验（两列轻质弹簧产生的纵波相遇），知道波的独立传播原理；通过视频录像中两列水波在相遇处激起水花的现象引出波的叠加原理，并通过课件解释说明同向的两列波的叠加，再由学生思考反向的两列波叠加的情况，解决波的叠加原理这个难点；通过学生敲击音叉比较某一个固定区域和音叉周围区域（选择使音叉在耳边转动的方法，现象比较明显）声音强弱的区别，让学生首先感性地体验两列频率相同的声波，在不同区域声音强弱分布是间隔的，进一步通过教师演示实验，同一信号发生器产生两列频率相同的声波在空中相遇产生干涉现象让学生亲身体验在身体附近的不同区域声音有强有弱，并且这些区域是相互间隔的，但是由于通过人耳主观判断声音强弱的变化并不是很灵敏很准确，因此自己设计了用声传感器来定量测量在两个喇叭中间区域的声音强弱的分布情况，对波的干涉现象的特点有初步印象；设计学生探究实验，思考如何利用已给的器材产生两列频率相同的水波，并观察水波干涉的现象，进一步通过教师演示实验，用自制的教具完成水波的干涉，并观察放大后的现象，由学生观察、分析、表述水波干涉的特点，但是由于在课程标准中并没有要求学生知道相位差，因此在这节课中不提出两列频率相同的波是同步振动；最后通过改变其中一列水波的频率，观察不同频率的水波相遇的现象，从而从实验现象得出产生波的干涉的必要条件。在教学手段方面运用现代信息技术的平台，除了设计DIS观察两列频率相同的声波的干涉现象，还以多媒体动画课件复现和定格波的干涉现象的动态过程，提高学生观察、分析、归纳的能力。同时，在课堂中创设学生合作实验，在合作中体会协调的重要性，在实验中体会探究的乐趣。 教学流程图：情境情境声波情境水波情境水波波的独立传播原理问题激疑2问题激疑1问题激疑2问题激疑1问题问题激疑3实验纵波实验纵波情境情境水波波的波的叠加原理情境多媒体课件情境多媒体课件学生学生实验声波水波波的干涉现象的规律情境多媒体波的干涉现象的规律情境多媒体课件波的干涉现象演示实验DIS声波水波演示实验DIS声波水波波的干涉现象的必要条件波的干涉现象的必要条件演示实验不同频率两列水波问题问题激疑4说明： 激疑1——产生机械波的条件？描述机械波的一些物理量？ 激疑2——如果某种介质中有两列机械波在传播，会产生什么现象呢？ 激疑3——两列频率相同的波相遇后，会产生什么现象？如何才能获得频率相同的两列机 械波？ 激疑4——两列频率相同的机械波相遇会产生这样一种特殊的现象，那么当两列频率不同 的机械波相遇，还会产生互相间隔，分布稳定的干涉图样吗？学习资源和器材准备 水槽、信号发生器（2台）、自制振球（2个）、强光源、实物投影仪（摄像头）、多媒体、轻质长弹簧、功率放大器、喇叭（2个）、DIS声传感器、数据采集器、音叉、镊子等。教学过程复习、引入新课复习：产生机械波的条件？描述机械波的一些物理量？引入：如果某种介质中有两列机械波在传播，会产生什么现象呢？新课内容波的独立传播原理两列波相遇的现象：声波相遇、水波相遇、弹簧产生的纵波相遇 情境：声波相遇（两个学生先单独说话，再同时说话，产生两列声波） 情境：水波相遇（回忆雨滴滴在水面上，产生两列水波） 演示实验：弹簧产生的纵波相遇（先左右两列各独自产生一列纵波，再同时产生两列 纵波）体验、观察两列波相遇的特点 情境：声波相遇 情境：水波相遇 演示实验：弹簧产生的纵波相遇描述波的独立传播原理波的叠加原理视频引入：水波相遇（相遇处有水花激起）课件解释说明：同向的两列波相遇；反向的两列波相遇。总结波的叠加原理波的干涉引入：两列频率相同的波相遇后，会产生什么现象？ 学生探究实验： 声波（先观察音叉某一固定区域的声音强弱，在观察音叉周围 不同区域声音强弱的分布） 水波（音叉、镊子激起的两列水波，激励学生尝试不同的方法）演示实验：声波干涉（DIS实验）、水波干涉Flash课件：解释说明波的干涉的规律演示实验：产生波的干涉的必要条件（不同频率的两列水波）小结机械波波源机械波波源介质v=vTf、TA波的独立传播原理波的叠加原理波的干涉当f1=f2时（必要条件）=1\*GB3① 某些区域振动加强 某些区域振动减弱=2\*GB3② 这些区域相互间隔=3\*GB3③ 分布稳定教学反思 本节课从现象和实验的角度出发，所有的结论从学生体会现象、观察实验的基础上得出，并且用课件进行进一步的理论分析，因此还是基本完成教学目标，解决了教学难点和重点。特别是几个实验的设计，还是有一定的创新，比如声波的干涉、不同频率的水波相遇的实验，而且从课堂反应来看，效果也是比较明显的。但是课后自己在反思的过程中，也发现了一些地方需要在以后的课堂教学过程中需要改进。在进行弹簧产生的两列纵波的演示实验过程中，如果左右两列波的区分再大一点，比如一列波出现3个波峰，另一列波出现1个波峰，可能效果会更加好，虽然下面有学生看到实验现象就观察到两列波是穿越过去，但是还是要避免学生产生认为两列波是反弹的认知结果。同样，在用录像说明水波实验的时候，如果能够从侧面拍摄，并且产生两列振幅不同的水波，可能观察起来更加的清楚。在进行DIS声波干涉实验的时候，考虑到天花板、地板和墙壁的反射，因此没有让学生自己用声传感器来测，但是在进行演示操作的时候，要注意不能说话，否则