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波的干涉

時間：2022-08-17 08:31:48 高二物理教案我要投稿

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波的干涉

教學(xué)目標(biāo)

　　1、知道兩列頻率相同的波才能發(fā)生干涉現(xiàn)象；知道干涉現(xiàn)象的特點(diǎn)．
　　2、知道波的干涉現(xiàn)象是特殊條件下的疊加現(xiàn)象，知道干涉現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象．
　　3、通過觀察波的獨(dú)立前進(jìn)，波的疊加和水波的干涉現(xiàn)象，認(rèn)識波的干涉條件及干涉現(xiàn)象的特征．

教學(xué)建議

　　本節(jié)重點(diǎn)是對干涉概念的理解和產(chǎn)生穩(wěn)定干涉條件的應(yīng)用．學(xué)習(xí)中要注意兩列波的波峰、波峰相遇處是振動最強(qiáng)的地方，波谷、波谷相遇處也是振動最強(qiáng)的地方；而波峰、波谷或波谷、波峰相遇處則是振動最弱的地方．干涉的圖樣是穩(wěn)定的，振動加強(qiáng)的地方永遠(yuǎn)加強(qiáng)，振動減弱的地方永遠(yuǎn)減弱．
　　為什么頻率不同的兩列波相遇，不發(fā)生干涉現(xiàn)象?
　　因為頻率不同的兩列波相遇，疊加區(qū)各點(diǎn)的合振動的振幅，有時是兩個振動的振幅之和，有時是兩個振動的振幅之差，沒有振動總是得到加強(qiáng)或總是減弱的區(qū)域，這樣的兩個波源不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，不能形成穩(wěn)定干涉圖樣．而波的干涉是波疊加中的一個特例，即產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣.
請教師閱讀下表：

項目

波的干涉

備注

概念

頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動始終加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動始終減弱，并且振動的加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)相互間隔的現(xiàn)象

波的干涉是波特有的現(xiàn)象

產(chǎn)生穩(wěn)定干涉條件

(1) 兩列波的頻率相同；

(2) 振動情況相同.

產(chǎn)生的原因

波疊加的結(jié)果

教學(xué)設(shè)計示例 教學(xué)重點(diǎn)：波的疊加及發(fā)生波的干涉的條件． 教學(xué)難點(diǎn)：對穩(wěn)定的波的干涉圖樣的理解． 教學(xué)方法：實驗討論法 教學(xué)儀器：水槽演示儀，長條橡膠管，計算機(jī)多媒體新課引入：　　問題1：上節(jié)課我們研究了波的衍射現(xiàn)象，什么是波的衍射現(xiàn)象呢？（波繞過障礙物的現(xiàn)象）　　問題2：發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是什么？（障礙物或孔的大小比波長小，或者與波長相差不多）　　這節(jié)課我們研究波的干涉現(xiàn)象，如果同時投入兩個小石子，形成了兩列波，當(dāng)它們相遇在一起時又會怎樣?請學(xué)生注意觀察演示實驗．一、波的干涉觀察現(xiàn)象：　�、僭谒垩菔緝x上有兩個振源的條件下，單獨(dú)使用其中的一個振源，水波按該振源的振動方式向外傳播；再單獨(dú)使用另一個振源，水波按該振源的振動方式向外傳播．　　現(xiàn)象結(jié)論：每一個波源都按其自己的方式，在介質(zhì)中產(chǎn)生振動，并能使介質(zhì)將這種振動向外傳播．　�、谡覂蓚€同學(xué)拉著一條長繩，讓他們同時分別抖動一下繩的端點(diǎn)，則會從兩端各產(chǎn)生一個波包向?qū)Ψ絺鞑ィ?dāng)兩個波包在中間相遇時，形狀發(fā)生變化，相遇后又各自傳播．（由于這種現(xiàn)象一瞬間完成，學(xué)生看不清楚，教師可用計算機(jī)多媒體演示）　　現(xiàn)象結(jié)論：波相遇時，發(fā)生疊加．以后仍按原來的方式傳播，是獨(dú)立的． 1.波的疊加：　　在前面的現(xiàn)象的觀察的基礎(chǔ)上，向?qū)W生說明什么是波的疊加．教師板書：兩列波相遇時，在波的重疊區(qū)域，任何一個質(zhì)點(diǎn)的總位移都等于兩列波分別引起的位移的矢量和．

結(jié)合圖下圖解釋此結(jié)論．

　　解釋時可以這樣說：在介質(zhì)中選一點(diǎn)為研究對象，在某一時刻，當(dāng)波源l的振動傳播到點(diǎn)時，若恰好是波峰，則引起點(diǎn)向上振動；同時，波源2的振動也傳播到了點(diǎn)，若恰好也是波峰，則也會引起點(diǎn)向上振動；這時，點(diǎn)的振動就是兩個向上的振動的疊加，點(diǎn)的振動被加強(qiáng)了．(當(dāng)然，在某一時刻，當(dāng)波源1的振動傳播到點(diǎn)時，若恰好是波谷，則引起戶點(diǎn)向下振動；同時，波源2的振動傳播到了點(diǎn)時，若恰好也是波谷，則也會引起點(diǎn)向下振動；這時，點(diǎn)的振動就是兩個向下的振動的疊加，點(diǎn)的振動還是被加強(qiáng)了．)用以上的分析，說明什么是振動加強(qiáng)的區(qū)域．

波源l經(jīng)過半周期后，傳播到P點(diǎn)的振動變?yōu)椴ü�，就會使P點(diǎn)的振動向下，但此時波源2傳過來的振動不一定是波谷(因為兩波源的周期可能不同)，所以，此時P點(diǎn)的振動可能被減弱，也可能是被加強(qiáng)的．(讓學(xué)生來說明原因)

　　問題：如果希望P點(diǎn)的振動總能被加強(qiáng)，應(yīng)有什么條件?如果在介質(zhì)中有另一質(zhì)點(diǎn)Q，希望Q點(diǎn)的振動總能被減弱，應(yīng)有什么條件?

總結(jié)：波源1和波源2的周期應(yīng)相同．

2波的干涉：

　　觀察現(xiàn)象：③水槽中的水波的干涉．對水波干涉圖樣的解釋中，特別要強(qiáng)調(diào)兩列水波的頻率是相同的，所以產(chǎn)生了在水面上有些點(diǎn)的振動加強(qiáng)，而另一些點(diǎn)的振動減弱的現(xiàn)象，加強(qiáng)和減弱的點(diǎn)的分布是穩(wěn)定的．

　　詳細(xì)解釋教材中給出的插圖，如下圖所示．在解釋和說明中，特別應(yīng)強(qiáng)調(diào)的幾點(diǎn)是：①此圖是某時刻兩列波傳播的情況；②兩列波的頻率(波長)相等；③當(dāng)兩列波的波峰在某點(diǎn)相遇時，這點(diǎn)的振動位移是正的最大值，過半周期后，這點(diǎn)就是波谷和波谷相遇，則這點(diǎn)的振動位移是負(fù)的最大值；④振動加強(qiáng)的點(diǎn)的振動總是加強(qiáng)的，振動減弱的點(diǎn)的振動總是減弱的．

讓學(xué)生思考和討論，并在分析的基礎(chǔ)上，給出干涉的定義：

（教師板書）頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動減弱，并且振動加強(qiáng)和振動減弱的區(qū)域互相間隔，這種現(xiàn)象叫波的干涉，形成的圖樣叫做波的干涉圖樣．

　　請學(xué)生反復(fù)觀察水槽中的水波的干涉，分清哪些區(qū)域為振動加強(qiáng)的區(qū)域，哪些區(qū)域為振動減弱的區(qū)域．

　　最后應(yīng)幫助學(xué)生分析清楚：介質(zhì)中某點(diǎn)的振動加強(qiáng)，是指這個質(zhì)點(diǎn)以較大的振幅振動；而某點(diǎn)的振動減弱，是指這個質(zhì)點(diǎn)以較小的振幅振動，這與只有一個波源的振動在介質(zhì)中傳播時，各質(zhì)點(diǎn)均按此波源的振動方式振動是不同的．

　　問題：任何兩列波進(jìn)行疊加都可以產(chǎn)生干涉現(xiàn)象嗎？（不可以）為什么？（干涉是一種特殊的疊加．任何兩列波都可以進(jìn)行疊加，但只有兩列頻率相同）

總結(jié)：干涉是波特有的現(xiàn)象．

二、應(yīng)用

　　請學(xué)生思考和討論在我們生活中是否遇到過波的干涉現(xiàn)象，舉例說明：

　　例1、水波的干涉現(xiàn)象．

　　例2、聲波的干涉現(xiàn)象．

三、課堂小結(jié)

　　今天，我們學(xué)習(xí)了波特有的現(xiàn)象：波的干涉．請同學(xué)再表達(dá)一下：什么叫波干涉?什么條件下可能發(fā)生波的干涉?

　　課后的任務(wù)是認(rèn)真閱讀課本．

探究活動
研究聲音的干涉現(xiàn)象．

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