3.4 波的干涉 教案-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第一册

该教案聚焦高中物理“波的干涉”核心知识点，通过生活碰撞现象提问引出波的相遇问题，结合绳波实验让学生观察相向传播的波的叠加过程，为理解干涉现象搭建从波的叠加到干涉条件的学习支架。 该资料以实验探究为特色，通过绳波叠加、水波干涉演示仪观察稳定图样，培养科学探究能力；引导分析干涉图样建立逻辑关系，用波程差公式解释加强减弱区，发展科学思维；结合主动降噪耳机应用渗透科学态度与责任。帮助学生直观理解抽象概念，为教师提供可操作的实验与问题链设计，提升教学效果。

第4节　波的干涉 教学分析 · 教学目标 1.物理观念 ①理解波的干涉现象及产生条件（频率相同、相位差恒定、振动方向相同）： ①掌握振动加强区与减弱区的判定方法。 2.科学思维 ①通过分析干涉图样，建立“波的叠加”与“干涉结果”的逻辑关系； ②能用数学公式解释振幅变化，理解波程差对干涉结果的影响。 3.科学探究 ①通过模拟水波干涉实验，观察稳定干涉图样： ②探究干涉条件对现象的影响 4.科学态度与责任 ①认识干涉现象的实际应用（如主动降噪耳机）： ②体会物理知识与技术发展的紧密联系。 · 教学重难点 重点:波的干涉现象和波的叠加。 难点:波的干涉现象产生的条件。 · 教学方法 提出问题、思考讨论、小组实验、视频展示、讲解、观察分析。 · 课时安排 1课时。 · 教学准备 一根绳子、水波演示仪、多媒体投影系统。 教学设计 一、情境导入 生活中经常发生碰撞现象,比如小球与小球的碰撞,小球与墙面的碰撞等等。碰撞后物体运动状态会发生改变,如果两列波在空间相遇后又会发生什么现象? 【实验展示】绳子一端固定不动,另一端抖动一下,演示往某一方向传播的绳波。固定和抖动的两端互换位置,演示往另一方向传播的绳波。要求小组合作完成实验,组内两名同学演示实验，其他同学观察两种情况下波的传播特征，描述观察到的现象。 板书呈现课题,配合课件使用,引导学生进入本课的学习过程,明确本课的基本教学目标。 二、讲授新课 (一)波的叠加 【实验展示】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(图甲)。观察两列波的传播情况(如图)。 【提出问题】两列波在相遇过程中波形发生了怎样的变化？相遇时的质点做什么运动? 【学生回答】两列波相遇前各自向前传播,相遇时相遇区域的波形不同于两个独立传播的波形（图丙）,相遇后两列波彼此穿过,继续传播(图丁、图戊)。 【教师总结】①波的独立性:几列波在相遇时能够保持各自的运动特性(频率、波长等)继续传播,不因其他波的存在而受影响,这就是波传播的独立性(图戊)。 ②波的叠加性:在相遇区域内,任一质点的位移等于这几列波单独传播时在该点引起的位移的矢量和(图丙),这就是波的叠加原理。 (二)波的干涉 【提出问题】实验中形成的两列绳波的频率是否相同? 【学生回答】频率不一定相同。 【教师追问】如果频率相同的两列波叠加会发生什么现象呢? 【实验展示】把两根金属丝固定在同一个振动片上,当振动片振动时(由于这两列波是由同一个振动片引起的,所以这两个波源的振动频率和振动步调相同),两根金属丝周期性地触动水面,形成两个波源,观察两列波相遇重叠的区域里出现的现象。 【提出问题】同学们描述一下现象。 【学生回答】在振动的水面上,出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域,这两类区域在水面上的位置是稳定的。 【教师总结】形成的图样具有稳定性。 【提出问题】为什么会出现这种现象呢?（用多媒体展示课本水波的干涉图样及波的干涉示意图） 【思考与讨论】 ①出现上述现象的这两列波有什么特点?(振动频率和步调相同) ②若在传播相等距离后相遇,其中一列波是波峰,则另一列波是否也为波峰?为什么? ③波峰和波峰相遇后质点振动的情况怎样变化?(加强,该点称为加强点) ④对于质点M,再经过半个周期,两列波使质点怎样振动?再经过周期呢?(M点加强的性质不变,M点始终是加强点) ⑤质点M做什么运动?(M点做振幅是两列波振幅之和的简谐运动) ⑥怎样找出图中的加强点?(峰峰相遇或谷谷相遇) ⑦振动减弱点是怎样形成的?(峰谷相遇为减弱点,即两列波在减弱点的振动完全相反)减弱点的振幅为多少?（0） 【教师总结】 振动频率相同、步调一致的两列波叠加,使某些区域振动加强,某些区域振动减弱,而且加强区与减弱区相互隔开,始终稳定,这种现象叫波的干涉。所形成的图样叫干涉图样。 三、例题展示 [例题](多选)如图所示,表示两列相干水波的叠加情况,图中的实线表示波峰,虚线表示波谷,设两列波的振幅均为5 cm,且在图示的范围内振幅不变,波速和波长分别为1 m/s和0.5 m。C点是BE连线的中点,下列说法正确的是(　　) A.从图示的时刻起经0.25 s后,B处质点通过的路程为20 cm B.从图示的时刻起经0.25 s后,A处质点的位移为0 C.图示时刻C处质点正处在平衡位置且向波峰运动 D.图示时刻A、B两处质点的竖直高度差为20 cm 例题分析:两列频率相同的相干波,当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强,当波峰与波谷相遇时振动减弱。 例题解答:从图示的时刻起经0.25 s，即半个周期后,B处质点为振动加强点,通过的路程为20 cm,A正确;从图示的时刻起经0.25 s后,A处质点的位移为负的最大值,B错误;图示时刻C处质点正处在平衡位置,E处质点靠近波源,C处质点重复E处质点的运动,所以向波峰运动,C正确;图示时刻A在波峰、B在波谷,竖直高度差为20 cm，D正确。 本知识点设计说明:应用干涉现象的特点进行分析。 评价反馈 1.下列关于波的干涉和衍射的说法正确的是(　　) A.两列波在相遇的区域内,一定能发生干涉现象 B.频率不同的两列波叠加时,也可能发生干涉现象 C.只要是波都能发生衍射,衍射是波特有的现象 D.波长比障碍物或孔的宽度大得多时,衍射不明显 答案:C 2.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。这两列波相遇后,在它们重叠的区域形成如图所示的图样。下列说法正确的是(　　) A.这是水波的衍射现象 B.这两个波源的振动频率相同 C.加强区和减弱区在水面上的位置会发生变化 D.这是水波特有的现象,其他波没有此类现象 答案:B 3.如图所示,为两列波在空间相遇叠加,其中实线代表的甲波向右传播,虚线代表的乙波向左传播,则(　　) A.A、B点是振动加强点 B.A、D点是振动加强点 C.B、E点是振动加强点 D.D、F点是振动减弱点 答案:B 【反馈深化】 题号 1 2 3 考查点 理解波的干涉、衍射现象 波的干涉图样 发生干涉时振动加强区和振动减弱区的振动特点和规律 典型共性错误 教师讲解要点 课堂小结 【教师引导】回顾本节课的学习,提问波的叠加、波的干涉的相关知识。 教师提问,倾听学生回答,适当提示,适时指正。 【学生总结】波的叠加、波的干涉,振动加强区和振动减弱区,干涉是波特有的现象。 布置作业 【掌握巩固】完成课本课后习题和对应练习作业。 【课外百科】阅读教材STSE内容,对主动降噪技术进行了解。可以查阅网上资料。 板书设计 第4节　波的干涉 1.波的叠加:(1)波的独立性；(2)波的叠加原理 2.波的干涉:(1)概念；(2)条件；(3)说明:(两波源振动步调一致) 振动加强点满足:Δs=s1-s2=kλ (k=1，2，3，…) 振动减弱点满足:Δs=s1-s2=(2k-1) (k=1，2，3，…) 教学反思 课程设计 学生引导 教材挖掘 作业设计 自我鉴定 备课资源 迈克耳逊和干涉实验 迈克耳逊(Albert Abraham Michelson,1852.12.19—1931.5.9)是美国物理学家。他以毕生的精力从事于光速的精密测量。 迈克耳逊为了提高测量地球相对于“以太”运动速度的精度,在柏林工作期间,设计了一种干涉仪(即迈克耳逊干涉仪)。19世纪初,托马斯·杨(Thomas Young,1773—1829)和菲涅耳(A.J.Fresnel,1788—1827)的研究,使光的波动说取得了很大的成功。但是根据经典力学的观点,波的传播必须存在介质,所以人们想借助“以太”来传播光,并想利用各种方法来检验“以太”的存在,确定它的属性。到了80年代，根据天文学和物理学的知识,人们认为“以太”充满整个太阳系,地球就在这个“以太”的海洋中运动,但地球在这个“以太”海洋中运动,不会扰乱“以太”原有的分布。根据这一图像,人们就希望利用实验来测量地球相对于“以太”的运动速度,这就是平时所说的“以太”的漂移速度。从1880年开始,迈克耳逊就利用干涉仪来测量“以太”的漂移,以证实“以太”的存在。那时,他想比较光在直角时的路径,作为发现地球相对“以太”运动的一种方法,也就是地球运动的平行方向和垂直方向之间,光通过同一距离的时间应当不同,这一差异在干涉仪上应该出现干涉条纹的移动。1881年,测量的结果是否定的。后来,他和美国化学家莫雷(E.W.Morley,1838—1923)合作,改进实验装置,提高精度,继续研究。经过一段时间的努力,于1887年宣布得到了否定结论的实验结果,表明测量不出“以太”的漂移速度,由此说明地球和“以太”之间不存在相对运动。这就是物理学史上有名的“零结果”。这一结果表明过去的这幅图像是不正确的,从而表明以往的观念和理论有片面性。 第 1 页 共 1 页 学科网（北京）股份有限公司 $