3.4波的干涉 教案-2022-2023学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

3.4波的干涉 〖教材分析〗 干涉是波特有的现象，也为后面学习光的衍射做铺垫。课本从实验演示、观察和实验现象的分析入手得出结论。无论是叠加还是干涉，为了有助于学生感性认识和理解，在实验的基础上还要增加动画演示。其中波的相干条件是学习的难点，教学是注意把握难度。 〖教学目标与核心素养〗 物理观念∶知道波的叠加原理，波的干涉是波的叠加的结果。 科学思维∶通过对波的叠加及波的干涉现象的学习，培养学生空间想象的思维能力。 科学探究：通过分析视频、演示实验，体会波的叠加规律及干涉规律，引导学生养生多观察、多思考乐于探究事物本质的学习习惯。 科学态度与责任∶通过波的叠加分析，培养严谨的科学态度。 〖教学重难点〗 教学重点：知道波的叠加原理，了解波的干涉条件及干涉现象，并学会利用干涉定律解释生活中的的相关现象。 教学难点：波的叠加现象，波的干涉规律。 〖教学准备〗 一大盆水、绳子。 〖教学过程〗 一、新课引入 在平静的水面上，下落的雨滴激起层层涟漪，形成了复杂而美丽的图案。这种图案是怎样产生的？ 用一盆水来做演示。 二、新课教学 （一）波的叠加 以前你学过两个小球相遇，会发生碰撞，改变各自的运动状态。 问题：那两列波相遇，他们的运动状态会改变吗？ 展示生活中的一些波相遇的情况，来思考一下这个问题。比如你可以同时听到各种乐器的声音，电视可以接到各个电视台的广播节目等。 这一切事例，都表明不同的波会同时在介质中传播，在他们相遇后仍能保持各自原来的频率，波长，振幅和传播方向不变。就像没有遇到其他波一样。波的这个特性被称作波的独立传播原理。 独立传播原理：相遇后仍能保持各自原来的频率，波长，振幅和传播方向不变。 用绳波来演示一下这个独立传播原理。 演示：观察波的叠加现象 在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下， 在绳上分别产生相向传播的两列波。 观察两列波的传播情况。 现象：他们向对方传播，当他们在中间相遇后，彼此穿过，继续传播，播的形状和传播情况都和相遇前一样。 通过动画再一次演示一遍，加深印象。 思考：在波相遇的瞬间，质点的振动是什么样的呢？ 以这个P点为例，再来看一下慢动作，两列波在中间相遇了，如果只有波峰1传到p点，位移是y1。当波谷2传到P点，其位移是y2，最终p点的位移是y1减去y2。也就是说两列波相遇时，每一个质点振动的位移等于两列波单独传播时的位移的矢量和。这就是叠加原理。 叠加原理：两列波相遇时，每一个质点振动的位移等于两列波单独传播时的位移的矢量和。 波的叠加原理和独立传播原理，在两列波相遇时，质点的位移等于它们各自位移的矢量和，而在相遇后，他们会按照各自的特性，互不干扰继续前进。 课堂练习 例1：在这个绳波左端波1的振幅是A1，另一端的波2的振幅是A2且AP=PB，则下列哪个选项是正确的（ ） A.两列波同时到达P点 B.两列波相遇时，P点的波峰可达（A1+A2） C.两列波相遇后各自保持原来波形独立传播 D.两列被相遇时，绳上振幅可达（A1+A2）的质点只有一点 解析：其中一二两列波在同一条绳上传播，也就是介质相同。那他们的波速就相同，又已知AP=PB，所以将同时到达p点，也就是两列波同时到达p点。A选项正确。接下来从图中不难发现这两个波的波长不同，因此两个波峰到p点的距离就不相同，则他们到达P的时间就不相同。这样咱利用波的平移法，当波峰2到达P点时，波峰1在这儿，然后两个波峰会在p点的左侧相遇，之后两个波峰再也没有重叠的时刻。再利用波的叠加原理就可以判断出该绳上振幅可以达到A1+A2的只有这一个点，且这个点在P点左侧。来看选项B说P点的波峰可达A1+A2就是错的。而D选项说绳的振幅可达A1+A2的质点只有一点，就是对的。 最后来看c选项。两列波相遇后各自保持原来的波形独立传播，这就是波的独立传播原理，所以c是正确的。 归纳：波长不相同的问题，基本处理方法也是平移法和叠加原理。这里你只要注意波长不同，会导致到达指定点的时间不同，那问题就会迎刃而解。 我们可以通过实验来研究水波的反射规律。 思考：两列周期相同的波相遇时，在它们重叠的区域里会发生什么现象？ （三）波的干涉 演示：观察水波的干涉 水槽中，波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆周期性地触动水面，形成两个波源。这两个波源发出的是频率相同的波。两列波的振动方向也 相同，水面质点的振动都沿上下方向。由于两根细杆是同步振动的，所以它们振动的相位 差保持不变（总是0）。 视频展示。 现象：当振动片儿振动时，两个细杆会周期性的接触水面，形成两个波源。在两个波源发出波的重叠区域会形成这种条纹相间的情况，这种现象叫做波的干涉。 经过观察，这两个相间的区域分别是振动加强区和振动减弱区，这两个区域是固定的。 思考：那为什么会形成这种现象呢？ 用这幅图来为你