物理选择性必修 第一册波的干涉表格教学设计

这是一份物理选择性必修 第一册波的干涉表格教学设计，共5页。教案主要包含了引入新课，新课教学等内容，欢迎下载使用。
课程基本信息
学科
高中物理
年级
高二
学期
秋季
课题
3.4 波的干涉
教科书
书 名：物理选择性必修第一册
出版社：人民教育出版社 出版日期：2020年5月
教学目标
1. 了解波的叠加原理，波的干涉条件及干涉规律。
2. 通过对波的叠加及波的干涉现象的学习，培养学生空间想象的思维能力。
3.通过观看视频，观察演示实验，体会波的叠加规律及干涉规律，引导学生养成多观察、多思考乐于探究事物本质的学习习惯。
教学内容
教学重点：
知道波的叠加原理，了解波的干涉条件及干涉现象，并学会利用干涉定律解释生活中的的相关现象。
教学难点：
波的叠加现象，波的干涉规律。
教学过程
【引入新课】
问题：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？
师：要研究上述问题，我们需要先了解一个现象——波的叠加。我们可以先从两列波的叠加开始学习。
【新课教学】
问题：两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，改变各自的运动特征呢？接下来我们来看实验视频。
实验情景：起振方向相同的两列波的相遇。
问题1:两列波在相遇时，重叠区域的质点位移发生了什么变化？
答案:质点位移发生了叠加：y合=y1+y2。
问题2:两列波在相遇并穿过后，波的形状和传播的情形跟相遇前一样吗？
答案:一样的。
问题：起振方向相反的两列波相遇会怎么样呢？我们可以利用刚才学到的知识点来进行推理。
问题1:两列波在相遇时，重叠区域的质点位移发生了什么变化？
答案:质点位移发生了叠加：y合=y1-y2。
问题2:两列波在相遇并穿过后，波的形状和传播的情形跟相遇前一样吗？
答案:一样的。
一、 波的叠加
1.波的独立传播性：两列（多列）波在相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播。
注意：保持各自的运动特征指的是各自的波长、频率等保持不变，不因其它波的存在而受影响。
2.波的叠加性：在相遇重叠的区域里，介质的质点同时参与这两列（多列）波所引起的振动，质点的位移等于这两列（多列）波单独传播时引起的位移的矢量和。
波的独立传播和叠加在生活中的应用：
1.课堂上一片讨论的声音， 但还是能区分出每一个人的说话声音。
2.听乐队演奏，仍可辨出不同乐器的音色、旋律。
3.各种光在空中交叉相遇，但颜色不受影响。
师：刚才我们分析了两列波相遇时的情况，而“层层涟漪”中的水波是向四面八方传播的，情况复杂得多。
请同学们观看两列周期相同水波的相遇的实验视频。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）。
实验现象：这两列水波相遇后，在振动着的水面上，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，这两种区域在水面上的位置是固定的，而且相互隔开。我们称之为水波干涉图样。
师：接下来我们对水波干涉图样做一个静态的分析。（波的干涉示意图）

师：观察波的干涉动态图。
问题1：为什么振动加强（减弱）区是稳定的，不随时间变化？
问题2：振动加强区的质点位移是不是一直都是最大呢？
分析干涉加强点： 一直处于振动加强 ，且振幅最大。
某时刻，水面上A点是两列波的波峰和波峰相遇，经过半个周期，就变成波谷和波谷相遇．波峰和波峰、波谷和波谷相遇时，质点的位移最大，等于两列波的振幅之和；因此在这一点，始终是两列波干涉的加强点，质点的振动最激烈。
绿色图像表示A点由波源S1引起的振动情况，红色图像表示A点由波源S2引起的振动情况，蓝色图像表示A点由波源S1和S2引起的合振动情况。
分析干涉减弱点 ：振幅相等，将一直静止。
某时刻，水面上B点是两列波的波峰和波谷相遇，经过半个周期，就变成波谷和波峰相遇，在这一点，两列波引起的振动始终是减弱的。质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，因为两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零，水面保持平静。
绿色图像表示B点由波源S1引起的振动情况，红色图像表示B点由波源S2引起的振动情况，蓝色图像表示B点由波源S1和S2引起的合振动情况。
对水波干涉实验的补充说明：
1、两个波源的频率是相同的。如果两列波的频率不同，在相互叠加时，波中相遇区域的各个质点的振幅会随时间变化，不会出现振动总是加强与总是减弱区域。
2、两个波源的相位差是保持不变的。如果两波源的相位差随时间变化，波中相遇区域的各个质点的相位差会随时间变化，同样不会出现振动总是加强与总是减弱的区域。
3、两列波在相遇区域各质点引起的振动方向也应该总是相同的。否则也不会出现振动总是加强与总是减弱的区域。
二、波的干涉
1.定义：频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱，这种现象叫作波的干涉。形成的这种稳定图样叫作干涉图样。
2. 形成稳定干涉图样的条件：(1)两波源的频率相同；(2)振动方向相同；(3)相位差恒定。
注意：波的干涉是波的叠加的特殊情形，一切波都能发生干涉，干涉和衍射都是波所特有的现象。
师：波的干涉在生活中的应用，例如：具有主动降噪功能的耳机。
该耳机的原理：简单来说，在耳机内设有麦克风，用来收集周围环境中的噪声信号，在此基础上，耳机的处理器能够预测下一时刻噪声的情况，并产生相应的抵消声波。为了保证降噪质量，耳机内还设有另外一个麦克风来检测合成后的噪声是否变小。这时，处理器会根据这个麦克风的测量结果，对处理过程不断优化，进一步降低合成后的噪声音量，达到最佳的降噪效果。
课堂小结：
一．波的叠加的两个特征。
二 .波的干涉 （1）干涉的定义。 （2）解释了振动加强和减弱。
三 . 波的干涉在生活中的运用。
师：本节课开头的问题，同学们有新的认识了吗？
答案：大量的雨滴下落到水面，激起多个水波，形成多个波源，它们产生的水波在传播过程中相遇时，引起水的振动加强或者减弱，水面上下起伏，从而形成复杂而美丽的图案。
想一想：雨滴引起的水波之间的相互作用是波的干涉吗？美丽的图案是水波的干涉图吗？
师：生活处处皆物理，老师相信同学们经过本节课的学习，已经有了答案。同学们再见，感谢同学们的观看。