《波的衍射与干涉》教学设计.docx

《波的衍射和干涉》教学设计
【教材分析】
衍射和干涉是波特有的现象，是学生学习光的衍射和干涉的基础，原理很抽象，本节内容须从实验的角度加强感知，避免从理论上进行讨论。
【学情分析】
首先学生经过之前的物理学习，尤其是力学的学习，已经具备了一定的观察、分析、总结的逻辑思维能力。波的衍射和干涉在生活中非常容易被忽视，学生缺乏感性认识基础。
【教学目标】
 1．知识与技能
①知道波的衍射和明显衍射的条件；
②了解波的叠加原理；
③认识波的干涉学习和干涉图样；
④知道发生明显干涉现象的必要条件；
⑤知道衍射和干涉是波特有的现象。
 2．过程与方法
①通过观察水波衍射现象和观察不同缝宽波的衍射，以及水波前进方向上放置不同大小障碍的实验让学生知道波的衍射现象及明显衍射的条件；
②通过观察水波干涉的实验，使学生知道波的干涉现象和干涉条件。
3．情感态度与价值观
①通过对生活中自然的观察，培养学生热爱生活、细心观察周围实物的习惯；
②通过从自然现象到科学实验的过度，使学生发现学习物理的乐趣，激发学生学习物理的热情；
③通过提问—猜想—实验—总结来培养同学们科学探究的方法和精神。
【重点和难点】
重点：波的衍射和干涉的概念；产生明显衍射的条件及干涉的条件；
难点：波的衍射和干涉的概念；产生明显衍射的条件及干涉的条件。
【设计思想】
衍射和干涉是波特有的现象，学生学习波的传播后最早接触的现象，所以应给学生充分的直观感受，结合生活中见到的自然现象、实验演示让学生认识波的衍射和干涉。
结合本课内容特点，本节教学设计的主导思想是采用以教师启发引导为主的探究式教学。
【教学策略与手段】
本节主要采用教师启发、引导学生观察、分析、总结自然现象、实验现象为主的探究式教学并利用电化教具多媒体的教学手段来辅助教学，以便突破教学难点。
【课前准备】
教师教学准备
①上课所用的教学课件。
②实验所需的器材：水波演示仪，衍射演示相关零部件。 
【教学过程】
一、创设问题情境，引出探究问题
教师提问：请学生回顾之前学习的波的类型，并举实例
学生回答：横波-水波，纵波-声波
教师提问：请学生阐述生活经验，当教室门打开时，一人在教室里远离门口的位置说话，门外的人能否听见？
学生回答：能
教师提问：之前我们研究了横波与纵波的传播方式，它们通常都沿直线传播，那么刚刚的情况中，声波是沿直线传播的吗？
学生回答：不是？
教师提问：那么声波转弯了，它绕过障碍了。这个转弯是怎么发生的呢？声波，我们看不到，也摸不着，那么我们再想想最熟悉，最常见的水波。水塘里的水波如果遇到石块、芦苇等障碍会怎么样呢？
视频播放：播放事先录制的水塘里水波遇到石块或芦苇的视频。视频中水波会被大石块挡住，但是不会被芦苇挡住。不过视觉效果可能不是非常的清晰。进而，实验演示。
二、波的衍射与发生明显衍射的条件
演示实验：水波演示仪（学生已经观察过水波，比较熟悉了），（1）在水波前进方向上放上挡板，发现，水波被挡住，就好像水塘中水波遇到了大石块；（2）在水波前进方向上放一个工字钉，尖端朝上，或者竖直树立一根细杆，发现钉子或细杆完全不影响水波的前进和波的形态。
引导学生总结：水波可以绕过了细小障碍继续传播。
给出定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。
教师提问，水波绕过障碍的现象即衍射是否明显跟什么有关？
学生回答：障碍物大小，障碍物小，衍射明显。
演示实验：在水波演示仪上放两个挡板，中间留一段空隙，并将空隙逐渐减小。
学生总结：无论空隙大小都有衍射，但是空隙越小，水波衍射越明显。
演示实验：在水波演示仪上放两个挡板，中间空隙保持不变，将水波的波长由小向大调节。
学生总结：空隙不变，波长越长，衍射越明显。
教师总结：实验表明，缝、孔或者障碍物的尺寸跟波长相差不多，或比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。
教师提问：现在我们再来想一想门外的人听到门内的声音的情况。门这么大的“缝”，为什么也会发生明显的衍射呢？
学生回答：细心的同学通过上一节课的学习，对声波的波长会有印象，声波的波长比较长，跟门可比。如果学生答不出，教师引导学生回顾这一现象。
教师提问：波在遇到障碍，会衍射，绕过障碍，继续传播。现在，假象一下这样的情况，有两个挡板，中间有一个空隙，如果我们从各个方向向这个空隙射弹珠，会怎么样？
学生回答：有的能通过，更多的被弹回来。
教师提问：能通过的弹珠会不会“绕”到挡板的后面呢？
学生回答：不会（有的会被缝隙的端点弹到，那样就会，对这种情况，教师要指出这是碰撞、反弹，不是“绕行”、衍射）。
教师总结：衍射是波特有的现象。除了衍射外，波还有其它有趣的、特有的现象。
三、波的干涉及干涉条件 
教师提问：桌球是很熟悉的一种游戏或者运动项目。如果两颗球相撞，他们碰撞后的运动会怎样？
学生回答：改变运动方向，改变速度，动量守恒等等
教师提问：如果两列波相撞了，又会怎么样呢？无法现象，用事实说话。
视频播放：雨天，水塘中水滴激起的涟漪相遇，叠加。
学生总结：水波相遇，不影响传播，仅在相遇处振动受到影响。
教师总结：波与波相遇，会出现叠加现象。
演示实验：水波演示仪演示干涉现象
引导学生分析现象：频率相同的水波相遇，同心圆环依然存在，即波的传播不受影响，但是在波相遇的地方，两列波的振动互相影响，波峰相遇处液面更高，而波谷相遇处液面更低，波峰与波谷相遇处振动减弱；因为频率相同、波长相同，在波峰与波峰相遇的位置，随后会出现波谷与波谷相遇，即液面最低，这样的位置振动变得更加剧烈；而波峰与波谷相遇处永远是波峰与波谷相遇，液面总是较平，振动较弱。即有些区域两列波的振动一直彼此加强，而有些区域两列别振动一直彼此削弱。
教师总结：频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅加大，某些区域的振幅减小，这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫干涉图样。
教师提问：如果两列波的频率不同，相遇时会出现干涉现象吗？
学生回答：可能会很困惑，无法回答。也有逻辑思维好的学生会回答无法干涉。
学生讲解：这种情况下，固定位置不可能一直保持加强的叠加或者削弱叠加，图样一定时不稳定的。（如果学生都无法描述，教师来讲解）
教师总结：要让两列波能够干涉必须满足必要条件，其中一个条件就是频率相同。
教师提问：设想如果两个波源连接在频率相同的两个振动片上，一个振动片一直保持振动，而另一个随意开合，这样能产生干涉吗？
学生回答：能 不能，让学生进行论证，并予以知道。
教师总结：干涉条件1，频率相同；2，相位差保持不变。建议学生课后亲自实验，并拍视频记录、分享！波的相遇与具体实物运动相遇不同，干涉现象也是波所特有的。
（争取找到，或者开发课件模拟不同频率的波相遇所产生的波形图，以及频率相同，但相位差变化的波相遇所产生的波形图。）
四、课堂小结：
请学生总结波的衍射和干涉的概念，产生明显衍射的条件及干涉的条件。教师予以适当补充。
【作业设计】
1、频率不同、相位差变化的波能否获得干涉图样实验视频拍摄；
2、课后练习题
【板书设计】
  波的衍射和干涉
一、 波的衍射
1、波的衍射：波绕过障碍物传播的现象。
2、明显衍射的条件：障碍物或缝的尺寸跟波长差不多，或者比波长小。
二、波的干涉
1、波的干涉：频率相同的波叠加时，空间某些区域振幅加强，另一些区域振幅减弱的现象。
2、条件：频率相同，相位差不变的波。