选修3-4《5.波的干涉、衍射》精品优质课教案设计

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3.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：波的叠加原理和波的干涉现象； 难点：波的干涉产生的条件.

教学过程

(一)进行新课

一、波的叠加原理

教师：我们来观察水波在水面上传播的情况（播放幻灯片）现象：几列水波相遇时会互相穿过，各自保持原来的波形继续前进，与一列水波单独传播时的情形完全一样，这两列水波互不干扰。观察现象：两列波彼此穿过，继续传播。波形和传播情况跟相遇前一样。

［课件演示：绳波在绳上的叠加场景。］

在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，分别产生两个凸起状态1和2在绳上相向传播。

观察绳波在绳上传播的情况：观察到的现象：相遇时会互相穿过，各自保持原来的波形继续前进。

说明在同一介质中传播的几列波相遇时，每一列波都能保持自身的频率、波长、振动方向和传播方向不发生变化，这叫做波的独立传播原理。

教师总结：两列波相遇时，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与两列波引起的振动，质点的位移等于两列波单独传播时引起的位移的矢量和。

结论：在两列波重叠的区域里，任一时刻某一质点的位移，等于这两列波单独传播到该点时引起的位移的矢量和，这叫做波的叠加原理。这一原理对于一切波都是适用的。

二、波的干涉

教师：一般地说，振动频率、振动方向都不相同的几列波在介质中叠加时，情形是很复杂的。我们只讨论一种最简单的但却是最重要的情形，就是两个振动方向、振动频率都相同的波源所发出的波的叠加。

【课件演示】在发波水槽实验装置中，振动着的金属薄片AB，使两个小S1、S2同步地上下振动，由于小球S1、S2与槽中的水面保持接触，构成两个波源，水面就产生两列振动方向相同、频率也相同的波，这样的两列波相遇时产生的现象如图所示。从照片中可以清晰地看到，在振动着的水面上，出现了振动加强和振动减弱区域相互间隔分布的情况。 SHAPE ﹨ MERGEFORMAT

为什么会产生这种现象呢？我们可以用波的叠加原理来解释。如图所示的是产生上述现象的示意图。S1和S2表示两列波的波源，它们所产生的波分别用两组同心圆表示，实线圆弧表示波峰中央，虚线圆弧表示波谷中央。某一时刻，如果介质中某点正处在这两列波的波峰中央相遇处 ，则该点(a点)的位移是正向最大值，等于两列波的振幅之和。经过半个周期，两列波各前进了半个波长的距离，M点就处在这两列波的波谷中央相遇处，该点(a点)的位移就是负向最大值。再经过半个周期，a点又处在两列波的波峰中央相遇处。这样，a点的振幅就等于两列波的振幅之和，所以a点的振动总是最强的。这些振动最强的点都分布在课本图 中画出的粗实线上。

某一时刻，介质中另一点(b)如果正处在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇处，该点位移等于两列波的振幅之差。经过半个周期，该点就处在一列波的波谷中央和另一列波的波峰中央相遇处，再经过半个周期，该点又处在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇处。这样，该点振动的振幅就等于两列波的振幅之差，所以该点的振动总是最弱的。如果两列波的振幅相等，这一点的振幅就等于零。这就是为什么在某些区域水面呈现平静的原因。这些振动最弱的点都分布在课本 中画出的粗虚线上。可以看出，振动最强的区域和振动最弱的区域是相互间隔开的。

［课件演示：水波的干涉，观察示意图。］

总结：频率相同的波，叠加时形成某些区域的振动始终加强，另一些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域相互间隔，这种现象叫做波的干涉。形成的图样叫做干涉图样。

只有两个频率相同的波源发出的波，叠加时才会获得稳定的干涉图样，这样的波源叫做相干波源，它们发出的波叫做相干波。

不仅水波，一切波都能发生干涉，干涉现象是一切波都具有的重要特征之一。

三、波的衍射

［课件演示图片：海面上水波绕过礁石。水塘里，微风激起的水波遇到露出水面的小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播，好像它们并不存在。

教师：在水波的传播过程中，遇到小石、芦苇等障碍物时，为会绕过它们继续传播

1.波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。