人教版高中物理选择性必修1第3章第4节波的干涉教学设计

人教版高中物理选择性必修1第3章第4节波的干涉教学设计

课题波的干涉单元3学科物理年级高二

干涉是波特有的现象，也是学生今后学习光的干涉的基础。但是，学生对与干涉相关的

现象缺乏观察。教材以生活中常见的水面涟漪作情境，促使学生思考:“复杂而美丽的图案

是怎么产生的?”引导学生从物理学的视角观察自然现象，产生对自然界的好奇心。

在学生了解波的叠加的基础上，再进一步说明，在特殊情况下，即当两列波的频率相

同、相位差恒定、振动方向相同时，叠加的结果就会出现稳定的“图案”两列波在某些区

教材域引起的振动始终加强，在某些区城引起的振动始终减弱，这就是干涉现象。

分析

教材是按照“观察现象--归纳特征一得出结论”的顺序编写的，要充分利用实验展示

真实的现象。实验展示中可以安排两个学生各自持续地“随心所欲”抖动绳子的两端，其他

同学仔细观察和描述现象，然后利用发波水槽进行演示实验，并在此基础上利用动画模拟，

先研究整体特征，再研究加强与减弱区城质点合振动随时间的变化，使学生既能够从空间上

认识波动情况，也能够从时间上认识典型位置的振动规律。

物理观念：知道波的叠加原理，知道波的干涉是波叠加的结果。

教学科学思维：知道什么是波的干涉图样的特点，理解形成稳定干涉图样的条件，掌握振动

目标加强点、减弱点的振动情况。

与核科学探究：会分析波的叠加，了解波的干涉在生活中的应用，感受物理与生活之间的联

心素

系，会用科学思维对波的衍射、干涉现象解释相关问题。

养

科学态度与责任：通过对波的叠加的分析，培养严谨的科学态度。

重点波的叠加原理，稳定干涉产生的条件。干涉图样的特点。

难点波的叠加原理，稳定干涉产生的条件。干涉图样的特点。

教学过程

教学环节教师活动学生活动设计意图

导入新课有几列波在同一介质中传播，当它们相遇后会

发生什么情况呢？会不会像两个球相遇一样改变观察生活引导学生注

了它们的运动状态呢？中的波的叠加意观察生活中的

现象。波的叠加的现

象，让学生在脑

海中形成波的叠

加的初步概念。

雨滴下落不同步，相差也不恒定。

讲授新课

观看动画采用动画演

演示：机械波示的方式，展示

的叠加。机械波的叠加的

特点，让学生更

加直观的了解波

的特点。

思考1：尝试画出两列波相遇前后的波形？

通过观

察，画出两列

机械波在相遇

前后的波形

图。

一、波的叠加原理

总结波的叠

思考2：通过以上观察和分析，波的叠加有什

思考波的加的特点，让学

么特点？

叠加的特点。生把脑海中的抽

①几列波相遇之后，仍然保持它们各自原有

象的印象具体

的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，

化。

并按照原来的方向继续前进，好象没有遇到过其它

波一样。（独立性）

②在波重叠的区域里，介质的质点同时参与

这几列波所引起的振动，质点振动的位移等于这几

列波单独传播时引起的位移的矢量和。

思考3：下列两列波叠加后是怎样的？

思考振动

加强点和减弱

如果介质中某些质点处于两列波波峰与波峰、

点的特点。

波谷与波谷相遇处，则振动加强，合振幅将增大。

如果介质中某些质点处于两列波波峰与波谷

相遇处，则振动减弱，合振幅减小，此时如果两列

波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零。

课堂练习1、两列波叠加时,关于介质中的任一

质点的振动,下列说法正确的是()

A.它的周期一定是两分振动周期之和完成课堂通过课堂练

B.它的频率一定是两分振动频率之和练习。习，掌握波的叠

C.它的振幅一定是两分振动振幅之和加的特点。

D.它的位移一定是两分振动位移之和

解析：两列波叠加时,振动的周期和频率不一

定等于两者之和。例如,频率相同的两列波叠加,某

点的振动频率可能等于每列波的频率,也可能不振

动。某点的振幅可能等于两列波的振幅之和,也可

能等于两列波的振幅之差,但位移一定是两分振动

的位移之和,故选D。

答案：D

二、波的干涉

观察水波的干涉

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观察实验

面，形成两个波源。现象。

思考4：这两个波源发出的波有什么共同点？

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)

思考5：描述所看到的现象？

学生描述让学生用语

现象。言描述所观察到

的现象。培养学

这两列波相遇后，在振动着的水面上，出现了

生的语言表达能

一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区

力。

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。

频率相同，振动方向相同，相差恒定的两列波

叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振

动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相

间隔这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做干涉

图样。

干涉是波特有的现象，一切波都会发生干涉。

思考6：干涉图样有什么特点：

①振动加强点始终加强，振动减弱点始终减总结干涉小组讨论思

弱。图样的特点。考，总结干涉图

②振动加强点和振动减弱点是间隔出现。样的特点。

③振动加强点是指振幅较大的点，不是位移始

终最大。

④干涉图样中，不只有振动加强的质点和振动

减弱的质点。

思考7：加强点和减弱点的分布有什么规律？

学生讨论

加强点和减弱小组讨论总

点的特点。结，加强学生读

知识的系统的掌

握。

加强点和减弱点的分布规律：

若两波源振动情况完全相同，到两波源的路程

差（波程差）△s满足:

sn——加强

s(2n1)

2——减弱

课堂练习2、(多选)下图表示两个相干波源S1、

S2产生的波在同一种均匀介质中相遇。图中实线表

示某时刻的波峰,虚线表示的是波谷,下列说法正

确的是()

A.a、c两点的振动加强,b、d两点的振动减弱

B.e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间

C.经适当的时间后,加强点和减弱点的位置互

换

D.经半个周期后,原来位于波峰的点将位于波

谷,原来位于波谷的点将位于波峰

解析：波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两

列相干波叠加的情况。形成干涉图样的所有介质质

点都在不停地振动着,其位移的大小和方向都在不

停地变化着。但要注意,对于稳定的干涉图样,振动

加强和减弱的区域的空间位置是不变的。a点是波

谷和波谷相遇的点,c点是波峰和波峰相遇的点,都

是振动加强的点;而b、d两点都是波峰和波谷相遇

的点,是振动减弱的点,故选项A正确;e点位于加强

点的连线上,为加强点,f点位于减弱点的连线上,

为减弱点,故选项B错误;相干波源叠加产生的干涉

是稳定的,不会随时间变化,故选项C错误;因形成

干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动,经

半个周期步调相反,故选项D正确。

答案：AD

拓展提高1、下列现象属于波的干涉现象的是()

A.面对障碍物大喊一声,过一会听见自己的声通过完成练

音完成拓展习题，总结本节

B.将一个音叉敲响,人围绕它走一周,将听到提高。课所学知识。

忽强忽弱的声音

C.在障碍物的后面可以听到前面的人说话的

声音

D.一人敲一下长钢管的一端,另一人紧贴长钢

管的另一端,先后听到两次声音

答案：B

2、两列波相叠加产生了稳定的干涉现象,得到

了干涉图样,以下关于干涉的说法错误的是()

A.两列波的频率一定相等

B.振动加强区与振动减弱区总是相互间隔的

C.振动加强区与振动减弱区交替变化

D.振动加强区在空间的位置一直不变

解析：发生稳定的干涉现象时,振动加强和振

动减弱的区域是稳定的,加强的区域总是加强,减

弱的区域总是减弱,故选项C说法错误。

答案：C

3、两个相干波源发出的两列波分别用不同的

同心圆表示,其波峰用实线表示,波谷用虚线表示。

某一时刻两列波在空间传播的情况如图所示,在两

列波相遇的空间中有M、N、Q、K四点,则振动加强

的点是,振动减弱的点

是。

解析：当波峰和波峰叠加或波谷和波谷叠加

时,振动加强。当波峰和波谷叠加时,振动减弱。在

图中M点为波峰和波峰叠加,振动加强；N、Q点为

波谷和波谷叠加,振动加强;K点是波峰和波谷叠

加,振动减弱。

答案：M、N、Q；K

做一做：

安装两个相同的扬声器，并且使它们由同一个

信号源带动，发出相同频率的声音。课下完成