高中物理人教版 (新课标)选修3选修3-4第十二章 机械波4 波的衍射和干涉教案及反思

示范教案一(10.5波的衍射)

教学目标

一、知识目标

1.知道什么是波的衍射现象.

2.知道波发生衍射的条件.

3.知道衍射是波特有的现象.

二、能力目标

提高学生从实验现象总结规律的能力.

三、德育目标

通过对衍射现象的学习，使学生学会从现象中发现规律的方法.

 教学重点

1.波的衍射现象.

2.波能够产生明显衍射的条件.

 教学难点

产生明显衍射条件的教学.

 教学方法

实验归纳法、电教法、讲练法

 教学用具

水波槽、两块挡板、两块有小孔的木板、实物投影仪、水波的衍射照片.

 课时安排

1课时

 教学过程

［投影］本节课的学习目标.

1.知道什么是波的衍射现象和衍射的定义.

2.理解发生明显衍射现象的条件.

3.认识衍射是波特有的现象.

 学习目标完成过程

一、引入

［放录像］

在水塘里，微风激起的水波遇到露出水面的小石、芦苇等细小的障碍物，会绕过它们继续传播，好像它们并不存在.

［教师］

在水波的传播过程中，遇到小石、芦苇等障碍物时，为什么会绕过它们继续传播呢？

本节课我们来学习这种现象.

板书：波的衍射

二、新课教学

(一)波的衍射

［演示实验］

在实物投影仪上放一个发波水槽

1.使振动片开始振动，观察产生的水波.

2.在波源的前方放一个障碍物(例如一块木板)，观察发生的现象.

3.在波源的前方放一个小的障碍物(如一段细铁丝)，观察水波在传播过程中发生的现象.   ［学生操作］

教师演示结束后，学生每两人一组，做上述实验.

［学生描述看到的现象］

现象一：当振动片振动时，看到有一列圆形水波形成，向远处传播.

现象二：如果在波源的前方放一块较大的木板时，在靠近障碍物后面没有波，也就是留下了“影子”，只有在离障碍物较远处，波才稍微绕到影子区域里.

现象三：当用细铁丝替换木板后，发现波绕过障碍物继续前进，不会产生“影子”区域.

教师总结并板书：

1.波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射.

2.衍射有的时候不明显(例如刚才的现象二)，有的时候很明显(例如刚才的现象三).

［演示实验］

1.在投影仪上放一个发波水槽.

2.让振动片振动，观察水面形成的波.

3.在水槽内放两块挡板，当中留一窄缝，观察水波通过窄缝后怎样传播.

4.改变挡板间窄缝的宽度，观察水波的传播情况有什么变化？

［学生描述看到的现象］

现象一：让振动片振动后，看到有一列圆形水波形成.

现象二：当木板间的缝较宽时，水波经过孔后在连接波源和孔的两边的两条直线所限制的区域里传播，在较远处，波才稍微绕到影子区域里.

现象三：当两板间的缝较小时看到在孔后的整个区域里传播着以孔为中心的圆形波.

［教师总结］

通过以上现象可知：当波通过小孔时，也能产生衍射现象，且孔越小，衍射现象越明显.   板书：

波的传播过程中，波偏离直线传播的方向而绕到障碍物或小孔的“阴影”区的现象，叫做波的衍射.

(二)产生波的衍射的条件

学生总结得到

产生明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小，或者跟波长差不多.

教师做进一步讲解说明：

1.衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象.

2.衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异.

3.障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是使衍射现象明显表现的条件.

4.一般情况下，波长较大的波容易产生显著的衍射现象.

5.波传到小孔(或障碍物时)，小孔或障碍物仿佛是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波(称为子波)在孔或障碍物后传播，于是就出现了偏离直线传播方向的衍射现象.

6.当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于能量的减弱，衍射现象不容易观察到.

(三)强化训练

1.下列关于波的衍射的说法正确的是

A.衍射是一切机械波的特有的现象

B.对同一列波，缝、宽或孔、障碍物越小衍射现象越明显.

C.只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象

D.声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大

2.在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动的频率是5 Hz，水波在水波槽中的传播速度为0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为

A.10 cm          B.5 m          C.d＞1 cm          D.d＜1 cm

参考答案

1.答：BD

不只机械波(包括横波和纵波)能发生衍射现象，其他类的波也能发生衍射现象，衍射是一切波特有的现象，所以选项A、C是错误的.

发生明显的衍射是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，所以选项B是正确的.

声波的波长在1.7 cm到17 m之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波波长较长，声波容易发生衍射现象，所以选项D是正确的.

2.答：D

在水槽中激发的水波波长为

m=0.01 m=1 cm

要求在小孔后产生显著的衍射现象，应取小孔的尺寸小于波长.

［出示课堂讨论题］

将一只小瓶立于水槽中，在槽中激发水波若想在瓶子后面看到水波绕进的衍射现象，激发水波的振子振动频率大些好还是小些好？为什么？

［学生讨论后回答］

当障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多时，能发生明显衍射现象，由于瓶子的直径已确定，故水波的波长越长越好，所以，激发水波的振子振动频率越小越好，f越小，水波的λ越大，λ就更接近瓶子的直径.

三、小结

用投影片出示下列小结思考题

1.什么是波的衍射？

2.产生明显衍射的条件是什么？

3.插在水中的细棒对水波的传播没有影响，这是波的______现象.

学生解答，对本节进行小结.

四、作业

P18练习四①②

五、板书设计