江苏省徐州市睢宁县菁华高级中学高中物理12.4波的衍射和干涉四步教学法学案新人教版选修3-4【学习目标】1.知道什么是波的衍射现象和衍射的定义2.理解发生明显衍射现象的条件3.知道波的叠加原理,知道波的干涉现象实质上是波的一种特殊的叠加现象4.知道波的干涉图样的特点,理解形成稳定干涉图样的条件,掌握振动加强点、减弱点的振动情况5.知道衍射现象、干涉现象都是波特有的现象【自主先学】(1)“闻其声而不见其人”是声波的___________现象.(2)光波的波长在___________的范围,跟一般障碍物的尺寸相比非常___________,所以通常的情况下看不到光的___________,就说光沿___________.(3)实验表明,当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长__________,或者比波长更__________时,能观察到明显衍射现象.(4)衍射是___________特有的现象.【新授课】1.波的衍射(1)波的衍射现象首先观察水槽中水波的传播:圆形的水波向外扩散,越来越大。然后,在水槽中放入一个不大的障碍屏,观察水波绕过障碍屏传播的情况。由此给出波的衍射定义。波绕过障碍物的现象,叫做波的衍射。再引导学生观察:在水槽中放入一个有孔的障碍屏,水波通过孔后也会发生衍射现象。看教材中的插图,解释“绕过障碍物”的含义。(2)发生明显波的衍射的条件在前面观察的基础上,引导学生进行下面的观察:①在不改变波源的条件下,将障碍屏的孔由较大逐渐变小。可以看到波的衍射现象越来越明显。由此得出结论:障碍物越小,衍射现象越明显。②可能的话,在不改变障碍孔的条件下,使水波的波长逐渐变大或逐渐变小。可以看到,当波长越小时,波的衍射现象越明显。由此指出:当障碍物的大小与波长相差不多时,波的衍射现象较明显。发生明显衍射的条件是:障碍物或孔的大小比波长小,或者与波长相差不多。最后告诉学生:波的衍射现象是波所特有的现象。在生活中,可遇到的波的衍射现象有:声音传播中的“隔墙有耳”现象;在房间中可以接收到收音机和电视信号,是电磁波的衍射现象。2.波的干涉观察现象①:在水槽演示仪上有两个振源的条件下,单独使用其中的一个振源,水波按照该振源的振动方式向外传播;再单独使用另一个振源,水波按照该振源的振动方式向外传播。现象的结论:每一个波源都按其自己的方式,在介质中产生振动,并能使介质将这种振动向外传播。观察现象②:找两个同学拉着一条长橡皮管,让他们同时分别抖动一下橡皮管的端点,则会从两端各产生一个波包向对方传播。当两个波包在中间相遇时,形状发生变化,相遇后又各自传播。现象的结论:波相遇时,发生叠加。以后仍按原来的方式传播。(l)波的叠加1在观察前面现象的基础上,向学生说明什么是波的叠加。两列波相遇时,在波的重叠区域,任何一个质点的总位移,都等于两列波分别引起的位移的矢量和。结合图1,解释此结论。解释时可以这样说:在介质中选一点P为研究对象,在某一时刻,当波源1的振动传播到P点时,若恰好是波峰,则引起P点向上振动;同时,波源2的振动也传播到了P点,若恰好也是波峰,则也会引起P点向上振动;这时,P点的振动就是两个向上的振动的叠加,P点的振动被加强了。(当然,在某一时刻,当波源1的振动传播到P点时,若恰好是波谷,则引起P点向下振动;同时,波源2的振动传播到了P点时,若恰好也是波谷,则也会引起P点向下振动;这时,P点的振动就是两个向下的振动的叠加,P点的振动还是被加强了。)用以上的分析,说明什么是振动被加强。波源1经过半周期后,传播到P点的振动变为波谷,就会使P点的振动向下,但此时波源2传过来的振动不一定是波谷(因为两波源的周期可能不同),所以,此时P点的振动可能被减弱,也可能是被加强的。(让学生来说明原因)提问:如果希望P点的振动总能被加强,应有什么条件?提问:如果在介质中有另一质点Q,希望Q点的振动总能被减弱,应有什么条件?结论:波源1和波源2的周期应相同。(2)波的干涉观察现象③:水槽中的水波的干涉。对水波干涉图样的解释中,特别要强调两列水波的频率是相同的,所以产生了在水面上有些点的振动加强,而另一些点的振动减弱的现象,加强和减弱的点的分布是稳定的。详细解释教材中给...