波的干涉

時間：2023-05-02 04:24:10 物理教案我要投稿

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波的干涉

教學目標

1、知道兩列頻率相同的波才能發(fā)生干涉現象；知道干涉現象的特點．

2、知道波的干涉現象是特殊條件下的疊加現象，知道干涉現象是波特有的現象．

3、通過觀察波的獨立前進，波的疊加和水波的干涉現象，認識波的干涉條件及干涉現象的特征．

教學建議

本節(jié)重點是對干涉概念的理解和產生穩(wěn)定干涉條件的應用．學習中要注意兩列波的波峰、波峰相遇處是振動最強的地方，波谷、波谷相遇處也是振動最強的地方；而波峰、波谷或波谷、波峰相遇處則是振動最弱的地方．干涉的圖樣是穩(wěn)定的，振動加強的地方永遠加強，振動減弱的地方永遠減弱．

為什么頻率不同的兩列波相遇，不發(fā)生干涉現象?

因為頻率不同的兩列波相遇，疊加區(qū)各點的合振動的振幅，有時是兩個振動的振幅之和，有時是兩個振動的振幅之差，沒有振動總是得到加強或總是減弱的區(qū)域，這樣的兩個波源不能產生穩(wěn)定的干涉現象，不能形成穩(wěn)定干涉圖樣．而波的干涉是波疊加中的一個特例，即產生穩(wěn)定的干涉圖樣.

請教師閱讀下表：

項目

波的干涉

備注

概念

頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動始終加強，某些區(qū)域的振動始終減弱，并且振動的加強區(qū)和減弱區(qū)相互間隔的現象

波的干涉是波特有的現象

產生穩(wěn)定干涉條件

(1) 兩列波的頻率相同；

(2) 振動情況相同.

產生的原因

波疊加的結果

教學設計示例教學重點：波的疊加及發(fā)生波的干涉的條件．教學難點：對穩(wěn)定的波的干涉圖樣的理解．教學方法：實驗討論法教學儀器：水槽演示儀，長條橡膠管，計算機多媒體新課引入：問題1：上節(jié)課我們研究了波的衍射現象，什么是波的衍射現象呢？（波繞過障礙物的現象）問題2：發(fā)生明顯的衍射現象的條件是什么？（障礙物或孔的大小比波長小，或者與波長相差不多）這節(jié)課我們研究波的干涉現象，如果同時投入兩個小石子，形成了兩列波，當它們相遇在一起時又會怎樣?請學生注意觀察演示實驗．一、波的干涉觀察現象：①在水槽演示儀上有兩個振源的條件下，單獨使用其中的一個振源，水波按該振源的振動方式向外傳播；再單獨使用另一個振源，水波按該振源的振動方式向外傳播．現象結論：每一個波源都按其自己的方式，在介質中產生振動，并能使介質將這種振動向外傳播．②找兩個同學拉著一條長繩，讓他們同時分別抖動一下繩的端點，則會從兩端各產生一個波包向對方傳播．當兩個波包在中間相遇時，形狀發(fā)生變化，相遇后又各自傳播．（由于這種現象一瞬間完成，學生看不清楚，教師可用計算機多媒體演示）現象結論：波相遇時，發(fā)生疊加．以后仍按原來的方式傳播，是獨立的．1.波的疊加：在前面的現象的觀察的基礎上，向學生說明什么是波的疊加．教師板書：兩列波相遇時，在波的重疊區(qū)域，任何一個質點的總位移都等于兩列波分別引起的位移的矢量和．

結合圖下圖解釋此結論．

解釋時可以這樣說：在介質中選一點為研究對象，在某一時刻，當波源l的振動傳播到點時，若恰好是波峰，則引起點向上振動；同時，波源2的振動也傳播到了點，若恰好也是波峰，則也會引起點向上振動；這時，點的振動就是兩個向上的振動的疊加，點的振動被加強了．(當然，在某一時刻，當波源1的振動傳播到點時，若恰好是波谷，則引起戶點向下振動；同時，波源2的振動傳播到了點時，若恰好也是波谷，則也會引起點向下振動；這時，點的振動就是兩個向下的振動的疊加，點的振動還是被加強了．)用以上的分析，說明什么是振動加強的區(qū)域．

波源l經過半周期后，傳播到P點的振動變?yōu)椴ü�，就會使P點的振動向下，但此時波源2傳過來的振動不一定是波谷(因為兩波源的周期可能不同)，所以，此時P點的振動可能被減弱，也可能是被加強的．(讓學生來說明原因)

問題：如果希望P點的振動總能被加強，應有什么條件?如果在介質中有另一質點Q，希望Q點的振動總能被減弱，應有什么條件?

總結：波源1和波源2的周期應相同．

2波的干涉：

觀察現象：③水槽中的水波的干涉．對水波干涉圖樣的解釋中，特別要強調兩列水波的頻率是相同的，所以產生了在水面上有些點的振動加強，而另一些點的振動減弱的現象，加強和減弱的點的分布是穩(wěn)定的．

詳細解釋教材中給出的插圖，如下圖所示．在解釋和說明中，特別應強調的幾點是：①此圖是某時刻兩列波傳播的情況；②兩列波的頻率(波長)相等；③當兩列波的波峰在某點相遇時，這點的振動位移是正的最大值，過半周期后，這點就是波谷和波谷相遇，則這點的振動位移是負的最大值；④振動加強的點的振動總是加強的，振動減弱的點的振動總是減弱的．

讓學生思考和討論，并在分析的基礎上，給出干涉的定義：

（教師板書）頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，并且振動加強和振動減弱的區(qū)域互相間隔，這種現象叫波的干涉，形成的圖樣叫做波的干涉圖樣．

請學生反復觀察水槽中的水波的干涉，分清哪些區(qū)域為振動加強的區(qū)域，哪些區(qū)域為振動減弱的區(qū)域．

最后應幫助學生分析清楚：介質中某點的振動加強，是指這個質點以較大的振幅振動；而某點的振動減弱，是指這個質點以較小的振幅振動，這與只有一個波源的振動在介質中傳播時，各質點均按此波源的振動方式振動是不同的．

問題：任何兩列波進行疊加都可以產生干涉現象嗎？（不可以）為什么？（干涉是一種特殊的疊加．任何兩列波都可以進行疊加，但只有兩列頻率相同）

總結：干涉是波特有的現象．

二、應用

請學生思考和討論在我們生活中是否遇到過波的干涉現象，舉例說明：

例1、水波的干涉現象．

例2、聲波的干涉現象．

三、課堂小結

今天，我們學習了波特有的現象：波的干涉．請同學再表達一下：什么叫波干涉?什么條件下可能發(fā)生波的干涉?