3.5 波的干涉与衍射 教学设计 -2023-2024学年高二上学期物理教科版（2019）选择性必修第一册

5．波的干涉与衍射 ★教学目标 物理观念 通过实验，了解机械波的反射、折射和衍射。. 科学思维 通过电磁波的反射和折射现象，能够联想到机械波的反射和折射，掌握演绎推理和类比学习的方法。 科学探究 在探究机械波波发生明显衍射现象的条件时，掌握科学的研究方法，以及根据观察到的实验现象得出相关结论。 科学的态度与责任 在学习电磁波的衍射时，理解光并不一定沿直线传播的，学会具体问题具体分析的科学态度，以及知道结论来源于实验，具备实事求是的科学精神。 ★教学重难点 重点：波的干涉和衍射的概念；干涉的条件及产生明显衍射的条件。 难点：干涉的条件及产生明显衍射的条件。 ★教学策略与手段 本节主要采用教师启发引导为主的探究式教学，但考虑到波的干涉和衍射实验现象不如课件模拟明显直观，因此，本节课借助电化教具来辅助教学，以便突破教学难点。 ★课前准备 1．学生学习准备。 课前收集波的干涉在生活中的应用实例以便于课堂讨论。 2．教师教学准备。 （1）上课所用的教学课件。 （2）实验所需的器材：水波演示仪。 （3）收集波的干涉和衍射应用的实例，以便参与学生的讨论。 ★教学过程 环节一：创设问题情境，引出探究问题 1．创设问题情境，让学生思考和探讨。 （1）日常生活中常见的波有哪些？请同学们举例。 （2）当两列波相遇会怎样？ （3）波遇到障碍物时又会怎样？请同学们思考、猜想。 2．引出探究问题。 本节课就来研究两列波相遇和当波遇到障碍物时的现象及其特点。 环节二：波的干涉及干涉条件 1．两列波相遇情况分析与猜想。 （1）板画分析与猜想两列波分别在一个点的作用效果，引出波的叠加概念。 （2）进一步猜想两列同频率的波相遇的结果。不同频率的两列波又会怎样？ （3）归纳总结，请学生根据猜想画出两列同频率的波相遇的波形图。 2．课件模拟两列同频率波相遇的结果。 （1）课件模拟两列同频率波相遇的结果。 （2）课件模拟不同频率的波相遇所产生的波形图。 3．实验演示。 （1）引导学生分析同频率的两列波。 （2）做频率相同的两列水波相遇的实验。 （3）做频率不相同的两列水波相遇的实验。 4．归纳得出波的干涉概念和干涉条件，教师板书。 5．师生共同讨论波的干涉在生活中的应用实例。 检测工件的平整度、干涉波治疗仪、控制噪声等。 环节三：波的衍射及衍射条件 1．“隔墙有耳”“一叶障目，不见泰山”都是为什么？ 2．我们向平静的湖面上投入一个小石子，可以看到石子激起的水波形成圆形的波纹，并向周围传播。当波纹遇到障碍物后会怎样？请同学们思考、想象、猜测。 引导学生观察：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物，观察水波绕过障碍物传播的情况。 让学生仔细观察演示现象（因为演示实验的不稳定，所以再用计算机多媒体演示衍射现象，解释“绕过障碍物”的含义）。 请学生思考讨论后给出定义，教师请学生回答并板书。 1．波的衍射现象： 波能够绕到障碍物的后面传播的现象，叫作波的衍射。 2．产生明显衍射的条件。 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，将障碍物的孔由较大逐渐变小，可以看到波的衍射现象越来越明显。 （2）引导学生思考，障碍物的大小变化也会引起上述现象吗？ 由此得出结论，障碍物越小，衍射现象越明显。 （3）在不改变障碍物大小的条件下，使水波的波长逐渐变大或逐渐变小，请学生回答是否也出现上述现象。 引导学生得出结论，当障碍物的大小与波长相差不多时，波的衍射现象较明显。 （教师板书）障碍物或孔的大小比波长小或者与波长相差不多，衍射现象最明显。 最后告诉学生，波的衍射现象是波所特有的现象（只有明显与不明显）。 用发波水槽演示波长相同的水波通过宽度不同的窄缝时所发生的衍射现象，并利用实物投影仪投影这一现象。 （教师板书）3．衍射是波特有的现象。 （1）一切波都可以发生衍射。 （2）在满足一定条件时，一切波都可以发生明显的衍射。 反馈：“隔墙有耳”“一叶障目，不见泰山”都是为什么？ 答：“隔墙有耳”是声波的衍射现象，因声波波长较长，能绕过障碍物传到耳朵；而光波波长很短，不易找到这样小的障碍物或小孔，所以才“一叶障目”便“不见泰山”。 3 / 3 学科网（北京）股份有限公司 $$