第六节 波的干涉

教学设计示例

教学重点：波的叠加及发生波的干涉的条件．

教学难点：对稳定的波的干涉图样的理解．

教学方法：实验讨论法

教学仪器：水槽演示仪，长条橡胶管，计算机多媒体

新课引入：

　　问题1：上节课我们研究了波的衍射现象，什么是波的衍射现象呢？（波绕过障碍物的现象）

　　问题2：发生明显的衍射现象的条件是什么？（障碍物或孔的大小比波长小，或者与波长相差不多）

　　这节课我们研究波的干涉现象，如果同时投入两个小石子，形成了两列波，当它们相遇在一起时又会怎样?请学生注意观察演示实验．

一、波的干涉

观察现象：

　　①在水槽演示仪上有两个振源的条件下，单独使用其中的一个振源，水波按该振源的振动方式向外传播；再单独使用另一个振源，水波按该振源的振动方式向外传播．

　　现象结论：每一个波源都按其自己的方式，在介质中产生振动，并能使介质将这种振动向外传播．

　　②找两个同学拉着一条长绳，让他们同时分别抖动一下绳的端点，则会从两端各产生一个波包向对方传播．当两个波包在中间相遇时，形状发生变化，相遇后又各自传播．（由于这种现象一瞬间完成，学生看不清楚，教师可用计算机多媒体演示）

　　现象结论：波相遇时，发生叠加．以后仍按原来的方式传播，是独立的．

1.波的叠加：

　　在前面的现象的观察的基础上，向学生说明什么是波的叠加．

教师板书：两列波相遇时，在波的重叠区域，任何一个质点的总位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和．

结合图下图解释此结论．

　　解释时可以这样说：在介质中选一点 为研究对象，在某一时刻，当波源l的振动传播到 点时，若恰好是波峰，则引起 点向上振动；同时，波源2的振动也传播到了 点，若恰好也是波峰，则也会引起 点向上振动；这时， 点的振动就是两个向上的振动的叠加， 点的振动被加强了．(当然，在某一时刻，当波源1的振动传播到 点时，若恰好是波谷，则引起户点向下振动；同时，波源2的振动传播到了 点时，若恰好也是波谷，则也会引起 点向下振动；这时， 点的振动就是两个向下的振动的叠加， 点的振动还是被加强了．)用以上的分析，说明什么是振动加强的区域．

　　波源l经过半周期后，传播到P点的振动变为波谷，就会使P点的振动向下，但此时波源2传过来的振动不一定是波谷(因为两波源的周期可能不同)，所以，此时P点的振动可能被减弱，也可能是被加强的．(让学生来说明原因)

　　问题：如果希望P点的振动总能被加强，应有什么条件?如果在介质中有另一质点Q，希望Q点的振动总能被减弱，应有什么条件?

总结：波源1和波源2的周期应相同．

2波的干涉：

　　观察现象：③水槽中的水波的干涉．对水波干涉图样的解释中，特别要强调两列水波的频率是相同的，所以产生了在水面上有些点的振动加强，而另一些点的振动减弱的现象，加强和减弱的点的分布是稳定的．

　　详细解释教材中给出的插图，如下图所示．在解释和说明中，特别应强调的几点是：①此图是某时刻两列波传播的情况；②两列波的频率(波长)相等；③当两列波的波峰在某点相遇时，这点的振动位移是正的最大值，过半周期后，这点就是波谷和波谷相遇，则这点的振动位移是负的最大值；④振动加强的点的振动总是加强的，振动减弱的点的振动总是减弱的．

让学生思考和讨论，并在分析的基础上，给出干涉的定义：

（教师板书）频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，这种现象叫波的干涉，形成的图样叫做波的干涉图样．

　　请学生反复观察水槽中的水波的干涉，分清哪些区域为振动加强的区域，哪些区域为振动减弱的区域．

　　最后应帮助学生分析清楚：介质中某点的振动加强，是指这个质点以较大的振幅振动；而某点的振动减弱，是指这个质点以较小的振幅振动，这与只有一个波源的振动在介质中传播时，各质点均按此波源的振动方式振动是不同的．

　　问题：任何两列波进行叠加都可以产生干涉现象吗？（不可以）为什么？（干涉是一种特殊的叠加．任何两列波都可以进行叠加，但只有两列频率相同）

总结：干涉是波特有的现象．

二、应用

　　请学生思考和讨论在我们生活中是否遇到过波的干涉现象，举例说明：

　　例1、水波的干涉现象．

　　例2、声波的干涉现象．

三、课堂小结

　　今天，我们学习了波特有的现象：波的干涉．请同学再表达一下：什么叫波干涉?什么条件下可能发生波的干涉?

　　课后的任务是认真阅读课本．

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