教學(xué)目標(biāo)
1、知道兩列頻率相同的波才能發(fā)生干涉現(xiàn)象；知道干涉現(xiàn)象的特點(diǎn)．
2、知道波的干涉現(xiàn)象是特殊條件下的疊加現(xiàn)象，知道干涉現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象．
3、通過觀察波的獨(dú)立前進(jìn)，波的疊加和水波的干涉現(xiàn)象，認(rèn)識(shí)波的干涉條件及干涉現(xiàn)象的特征．
教學(xué)建議
本節(jié)重點(diǎn)是對(duì)干涉概念的理解和產(chǎn)生穩(wěn)定干涉條件的應(yīng)用．學(xué)習(xí)中要注意兩列波的波峰、波峰相遇處是振動(dòng)最強(qiáng)的地方，波谷、波谷相遇處也是振動(dòng)最強(qiáng)的地方；而波峰、波谷或波谷、波峰相遇處則是振動(dòng)最弱的地方．干涉的圖樣是穩(wěn)定的，振動(dòng)加強(qiáng)的地方永遠(yuǎn)加強(qiáng)，振動(dòng)減弱的地方永遠(yuǎn)減弱．
為什么頻率不同的兩列波相遇，不發(fā)生干涉現(xiàn)象?
因?yàn)轭l率不同的兩列波相遇，疊加區(qū)各點(diǎn)的合振動(dòng)的振幅，有時(shí)是兩個(gè)振動(dòng)的振幅之和，有時(shí)是兩個(gè)振動(dòng)的振幅之差，沒有振動(dòng)總是得到加強(qiáng)或總是減弱的區(qū)域，這樣的兩個(gè)波源不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)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(gè)特例，即產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣.
請(qǐng)教師閱讀下表：
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項(xiàng)目 |
波的干涉 |
備注 |
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概念 |
頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)始終加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)始終減弱，并且振動(dòng)的加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)相互間隔的現(xiàn)象 |
波的干涉是波特有的現(xiàn)象 |
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產(chǎn)生穩(wěn)定干涉條件 |
(1) 兩列波的頻率相同； (2) 振動(dòng)情況相同. | |
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產(chǎn)生的原因 |
波疊加的結(jié)果 |
教學(xué)設(shè)計(jì)示例
教學(xué)重點(diǎn)：波的疊加及發(fā)生波的干涉的條件．
教學(xué)難點(diǎn)：對(duì)穩(wěn)定的波的干涉圖樣的理解．
教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)討論法
教學(xué)儀器：水槽演示儀，長(zhǎng)條橡膠管，計(jì)算機(jī)多媒體
新課引入：
問題1：上節(jié)課我們研究了波的衍射現(xiàn)象，什么是波的衍射現(xiàn)象呢？（波繞過障礙物的現(xiàn)象）
問題2：發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件是什么？（障礙物或孔的大小比波長(zhǎng)小，或者與波長(zhǎng)相差不多）
這節(jié)課我們研究波的干涉現(xiàn)象，如果同時(shí)投入兩個(gè)小石子，形成了兩列波，當(dāng)它們相遇在一起時(shí)又會(huì)怎樣?請(qǐng)學(xué)生注意觀察演示實(shí)驗(yàn)．
一、波的干涉
觀察現(xiàn)象：
①在水槽演示儀上有兩個(gè)振源的條件下，單獨(dú)使用其中的一個(gè)振源，水波按該振源的振動(dòng)方式向外傳播；再單獨(dú)使用另一個(gè)振源，水波按該振源的振動(dòng)方式向外傳播．
現(xiàn)象結(jié)論：每一個(gè)波源都按其自己的方式，在介質(zhì)中產(chǎn)生振動(dòng)，并能使介質(zhì)將這種振動(dòng)向外傳播．
②找兩個(gè)同學(xué)拉著一條長(zhǎng)繩，讓他們同時(shí)分別抖動(dòng)一下繩的端點(diǎn)，則會(huì)從兩端各產(chǎn)生一個(gè)波包向?qū)Ψ絺鞑ィ?dāng)兩個(gè)波包在中間相遇時(shí)，形狀發(fā)生變化，相遇后又各自傳播．（由于這種現(xiàn)象一瞬間完成，學(xué)生看不清楚，教師可用計(jì)算機(jī)多媒體演示）
現(xiàn)象結(jié)論：波相遇時(shí)，發(fā)生疊加．以后仍按原來(lái)的方式傳播，是獨(dú)立的．
1.波的疊加：
在前面的現(xiàn)象的觀察的基礎(chǔ)上，向?qū)W生說明什么是波的疊加．
教師板書：兩列波相遇時(shí)，在波的重疊區(qū)域，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的總位移都等于兩列波分別引起的位移的矢量和．
結(jié)合圖下圖解釋此結(jié)論．
解釋時(shí)可以這樣說：在介質(zhì)中選一點(diǎn)P為研究對(duì)象，在某一時(shí)刻，當(dāng)波源l的振動(dòng)傳播到P點(diǎn)時(shí)，若恰好是波峰，則引起P點(diǎn)向上振動(dòng)；同時(shí)，波源2的振動(dòng)也傳播到了P點(diǎn)，若恰好也是波峰，則也會(huì)引起P點(diǎn)向上振動(dòng)；這時(shí)，P點(diǎn)的振動(dòng)就是兩個(gè)向上的振動(dòng)的疊加，P點(diǎn)的振動(dòng)被加強(qiáng)了．(當(dāng)然，在某一時(shí)刻，當(dāng)波源1的振動(dòng)傳播到P點(diǎn)時(shí)，若恰好是波谷，則引起戶點(diǎn)向下振動(dòng)；同時(shí)，波源2的振動(dòng)傳播到了P點(diǎn)時(shí)，若恰好也是波谷，則也會(huì)引起P點(diǎn)向下振動(dòng)；這時(shí)，P點(diǎn)的振動(dòng)就是兩個(gè)向下的振動(dòng)的疊加，P點(diǎn)的振動(dòng)還是被加強(qiáng)了．)用以上的分析，說明什么是振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域．
波源l經(jīng)過半周期后，傳播到P點(diǎn)的振動(dòng)變?yōu)椴ü龋蜁?huì)使P點(diǎn)的振動(dòng)向下，但此時(shí)波源2傳過來(lái)的振動(dòng)不一定是波谷(因?yàn)閮刹ㄔ吹闹芷诳赡懿煌?，所以，此時(shí)P點(diǎn)的振動(dòng)可能被減弱，也可能是被加強(qiáng)的．(讓學(xué)生來(lái)說明原因)
問題：如果希望P點(diǎn)的振動(dòng)總能被加強(qiáng)，應(yīng)有什么條件?如果在介質(zhì)中有另一質(zhì)點(diǎn)Q，希望Q點(diǎn)的振動(dòng)總能被減弱，應(yīng)有什么條件?
總結(jié)：波源1和波源2的周期應(yīng)相同．
2波的干涉：
觀察現(xiàn)象：③水槽中的水波的干涉．對(duì)水波干涉圖樣的解釋中，特別要強(qiáng)調(diào)兩列水波的頻率是相同的，所以產(chǎn)生了在水面上有些點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng)，而另一些點(diǎn)的振動(dòng)減弱的現(xiàn)象，加強(qiáng)和減弱的點(diǎn)的分布是穩(wěn)定的．
詳細(xì)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(yīng)強(qiáng)調(diào)的幾點(diǎn)是：①此圖是某時(shí)刻兩列波傳播的情況；②兩列波的頻率(波長(zhǎng))相等；③當(dāng)兩列波的波峰在某點(diǎn)相遇時(shí)，這點(diǎn)的振動(dòng)位移是正的最大值，過半周期后，這點(diǎn)就是波谷和波谷相遇，則這點(diǎn)的振動(dòng)位移是負(fù)的最大值；④振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)的振動(dòng)總是加強(qiáng)的，振動(dòng)減弱的點(diǎn)的振動(dòng)總是減弱的．
讓學(xué)生思考和討論，并在分析的基礎(chǔ)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(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域互相間隔，這種現(xiàn)象叫波的干涉，形成的圖樣叫做波的干涉圖樣．
請(qǐng)學(xué)生反復(fù)觀察水槽中的水波的干涉，分清哪些區(qū)域?yàn)檎駝?dòng)加強(qiáng)的區(qū)域，哪些區(qū)域?yàn)檎駝?dòng)減弱的區(qū)域．
最后應(yīng)幫助學(xué)生分析清楚：介質(zhì)中某點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng)，是指這個(gè)質(zhì)點(diǎn)以較大的振幅振動(dòng)；而某點(diǎn)的振動(dòng)減弱，是指這個(gè)質(zhì)點(diǎn)以較小的振幅振動(dòng)，這與只有一個(gè)波源的振動(dòng)在介質(zhì)中傳播時(shí)，各質(zhì)點(diǎn)均按此波源的振動(dòng)方式振動(dòng)是不同的．
問題：任何兩列波進(jìn)行疊加都可以產(chǎn)生干涉現(xiàn)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(jìn)行疊加，但只有兩列頻率相同）
總結(jié)：干涉是波特有的現(xiàn)象．
二、應(yīng)用
請(qǐng)學(xué)生思考和討論在我們生活中是否遇到過波的干涉現(xiàn)象，舉例說明：
例1、水波的干涉現(xiàn)象．
例2、聲波的干涉現(xiàn)象．
三、課堂小結(jié)
今天，我們學(xué)習(xí)了波特有的現(xiàn)象：波的干涉．請(qǐng)同學(xué)再表達(dá)一下：什么叫波干涉?什么條件下可能發(fā)生波的干涉?
課后的任務(wù)是認(rèn)真閱讀課本．
探究活動(dòng)
研究聲音的干涉現(xiàn)象．