3.4 波的干涉 教学设计-2026-2027学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

《3.4 波的干涉》教学设计

——人教版（2019）高中物理选择性必修第一册

课时：1 课时（40 分钟）　课型：新授课

一、教材分析

本节是人教版（2019）高中物理选择性必修第一册第三章《机械波》的第4节，在学生学习了波的反射折射衍射之后，学习波的叠加和干涉现象。教材先介绍波的叠加原理，然后通过水波干涉实验介绍波的干涉现象和干涉条件。

教材内容包括两部分：一是波的叠加（波相遇时保持各自运动特征、重叠区域位移矢量和）；二是波的干涉（干涉现象、干涉图样、加强区减弱区、干涉条件——频率相同相位差恒定振动方向相同、干涉是波特有的现象）。教材还通过做一做声音的干涉和STSE主动降噪技术，介绍干涉的实际应用。

教学重点是波的叠加原理、波的干涉现象和干涉条件；教学难点是干涉图样的理解、加强区减弱区的理解、干涉条件的理解。

二、学情分析

学生在前面已经学习了波的形成、波的描述、波的反射折射衍射，对波的传播有了基本认识。学生在初中和高中必修阶段已经学习了矢量合成的知识。学生具备了分析波的叠加的基础。

但学生在学习本节内容时，可能会遇到以下困难：一是波的叠加原理的理解，两列波相遇时为什么能保持各自运动特征；二是干涉图样的理解，为什么会出现加强区和减弱区；三是干涉条件的理解，为什么需要频率相同和相位差恒定；四是加强区和减弱区位置的判断。

因此，教学中要通过实验演示和分析，帮助学生理解波的叠加和干涉现象。

三、教学目标（核心素养目标）

（1）物理观念：知道波的叠加原理；知道波的干涉现象和干涉图样；理解波的干涉条件；知道干涉是波特有的现象。

（2）科学思维：通过分析波的叠加，理解波相遇时保持各自运动特征；通过分析干涉图样，理解加强区和减弱区的形成；能根据干涉条件判断波能否发生干涉。

（3）科学探究：通过观察波的叠加演示和水波干涉实验，归纳波的叠加和干涉规律；通过做一做声音的干涉，体验干涉现象。

（4）科学态度与责任：通过了解主动降噪技术，体会物理知识在技术中的应用；通过干涉现象的学习，体会自然界的对称美和规律美。

四、教学重难点

教学重点：波的叠加原理；波的干涉现象和干涉图样；波的干涉条件。

教学难点：干涉图样的理解；加强区和减弱区的形成；干涉条件的理解。

五、教学方法与教学准备

教学方法：实验演示法、讲授法与讨论法相结合、多媒体辅助教学法、讲练结合法。

教学准备：多媒体课件（含波的叠加动画、水波干涉实验视频、干涉图样、课堂练习）；演示实验器材：长绳、发波水槽。

六、教学过程（40 分钟）

（一）新课导入（约 3 分钟）

教师讲述：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呢？

学生活动：观察思考，自由发言。

教师引导：要研究这个问题，我们需要先了解一个现象——波的叠加。今天我们就来学习波的叠加和干涉。

（二）波的叠加（约 10 分钟）

1.演示波的叠加（约 5 分钟）。

教师演示：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。观察两列波的传播情况。

学生观察：两列波彼此相遇并穿过后，波的形状和相遇前一样，传播的情形也和相遇前一样。

教师讲解：生活中常见的水波也是如此，两列水波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的运动特征，继续传播，就像没有跟另一列水波相遇一样。

2.波的叠加原理（约 5 分钟）。

教师讲解：事实表明，几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。这就是波的叠加原理。

教师强调：保持各自的运动特征指的是各自的波长、频率等保持不变，不因其他波的存在而受影响。在重叠区域，质点位移是各列波单独引起位移的矢量和。

（三）波的干涉（约 22 分钟）

1.演示水波干涉（约 6 分钟）。

教师演示：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）。

教师引导学生观察：这两列波相遇后，在它们重叠的区域形成如图所示的图样：水面上出现了一条条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不变的。

2.干涉图样分析（约 8 分钟）。

教师讲解：如图3.4-3，用两组同心圆表示从波源发出的两列波，蓝线圆表示波峰，黑线圆表示波谷。蓝线圆与黑线圆间的距离等于半个波长，蓝线与蓝线、黑线与黑线之间的距离等于一个波长。

教师引导学生分析：如果在某一时刻，一列波的波峰与另一列波的波峰在水面上的某点相遇（如图中的M点），也就是说，两列波在这里引起的振动的相位相同，那么经过半个周期，一