波的衍射教案.doc

1、波的衍射教案波的衍射教案1【教學(xué)目的】1、知道波的反射和折射現(xiàn)象2、知道波的衍射現(xiàn)象3、知道波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件4、知道衍射是波特有的現(xiàn)象【教學(xué)重點(diǎn)】衍射現(xiàn)象、發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件【教學(xué)難點(diǎn)】發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象條件的理解【教學(xué)方法】實(shí)驗(yàn)歸納法、電教法、講練法【教具】發(fā)波水槽、擋板、投影儀衍射照片掛圖【教學(xué)過程】、復(fù)習(xí)引入1、學(xué)生思考：在空氣中波長(zhǎng)為3.4m的聲波，進(jìn)入水中，其頻率為 Hz，波長(zhǎng)為 m（已知聲波在空氣中的傳播速度為340m/s ，在水中的傳播速度為1450m/s）答：100 ；14.5 。波由一種界質(zhì)進(jìn)入另一種界質(zhì)，除了頻率不變外，波長(zhǎng)和波速都發(fā)生了變化，其傳播的方向會(huì)不會(huì)發(fā)

2、生變化？2、素材展示：“聞其聲而不見其人”、水波能繞過水面的蘆葦，這些現(xiàn)象說明波一定是直線傳播的嗎？答：波常常能繞過障礙物傳播。今天，我們就來研究波的這些特性。一、波的反射和折射素材：對(duì)著高山大喊，會(huì)出現(xiàn)回聲；超聲波使用原理1、波的反射：波遇到兩種界質(zhì)的分界面時(shí)，一部分會(huì)返回來繼續(xù)傳播。波在反射時(shí)，遵從反射定律；機(jī)械波的反射定律和光的反射定律基本相同。學(xué)生列舉波的反射的事例過渡：我們剛才已經(jīng)提到，波遇到界質(zhì)的分界面，會(huì)傳播到另一種界質(zhì)中去，且波速、波長(zhǎng)均發(fā)生變化。不僅如此，事實(shí)還證明，只要不是波的入射方向剛好垂直分界面，其進(jìn)入另一界質(zhì)后的傳播方向也會(huì)發(fā)生變化。我們把這種現(xiàn)象稱為2、波的折射：波

3、從一種界質(zhì)進(jìn)入另一種界質(zhì)時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生改變的現(xiàn)象。波在發(fā)生折射時(shí)，遵從折射定律；機(jī)械波的折射定律和光的折射定律基本相同以后在幾何光學(xué)中再做詳細(xì)介紹。（機(jī)械波折射的感性事例比較難找。）根據(jù)能量守恒，反射波的能量和折射波的能量之和應(yīng)等于入射波的能量，所以我們說，入射波的一部分波反射，一部分折射，而且，這兩種現(xiàn)象是同時(shí)發(fā)生的。二、波的衍射演示：a、水波繞過擋板繼續(xù)傳播。b、水波穿過小孔繼續(xù)傳播。1、波的衍射 ：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。學(xué)生思考：a、如果障礙物是擋板，波繞過大的擋板較容易，還是繞過小的擋板較容易？b、如果障礙物是小孔，波繞過大孔較容易，還是繞過小孔較容易？實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯

4、一標(biāo)準(zhǔn)。我們繼續(xù)看演示：a、水波繞過不同大小的擋板，衍射效果比較。b、水波繞過不同大小的孔，衍射效果比較。學(xué)生總結(jié)結(jié)論：不論障礙物是擋板還是小孔，只有它們的線度較小時(shí)，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯。當(dāng)然，精確的實(shí)驗(yàn)研究并不是我們這樣的時(shí)間條件和空間條件所能夠達(dá)到的，科學(xué)家們經(jīng)過了更加高水準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)之后，得出了2、發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多，或比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。這個(gè)結(jié)論不僅適用于機(jī)械波，也適用于電磁波。設(shè)問：對(duì)于這個(gè)“條件”的理解，同學(xué)們覺得最不好把握的是哪一個(gè)表述呢？學(xué)生：“相差不多”教師對(duì)“相差不多”進(jìn)行歸口表述這一結(jié)論和我們觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

5、是一致的課件照應(yīng)。有了這樣的結(jié)論，我們還可以做一些定量的照應(yīng)見教材P55，正確解釋“聞其聲而不見其人”的現(xiàn)象四、小結(jié)本節(jié)我們學(xué)習(xí)了三部分內(nèi)容：簡(jiǎn)單介紹了波的反射和折射現(xiàn)象、講了什么是波的衍射、明確了波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。最后還需要指出的是，如果明顯衍射的條件不滿足，衍射仍然在發(fā)生，只是不容易觀察和檢測(cè)到而已。目前為止，人們還沒有發(fā)現(xiàn)粒子運(yùn)動(dòng)能夠繞過障礙物的現(xiàn)象，所以，衍射是波這種運(yùn)動(dòng)所具有的特征，我們今后會(huì)根據(jù)這一點(diǎn)（能否發(fā)生衍射）來區(qū)分是粒子運(yùn)動(dòng)還是波動(dòng)。這也是我們必須對(duì)衍射要有所了解的原因。五、作業(yè)布置閱讀教材；優(yōu)化設(shè)計(jì)P47第2、3、4、5題，做在書上。【板書設(shè)計(jì)】注意“教學(xué)過程”的

6、灰色部分，即是板書計(jì)劃?！窘毯蟾小看志€條設(shè)計(jì)比較成功?！胺瓷渑c折射”知識(shí)的添加使本堂課的容量恰到好處，也可以彌補(bǔ)后面（講波的應(yīng)用時(shí)）的知識(shí)空洞。演示實(shí)驗(yàn)安排很合理，有條不紊。唯有一處趕到不“停當(dāng)”：障礙物尺寸相同時(shí)，改變波長(zhǎng)的衍射研究沒有進(jìn)行，只是口頭上介紹了一番。波的衍射教案2【目的】1、知道波的反射和折射現(xiàn)象2、知道波的衍射現(xiàn)象3、知道波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條4、知道衍射是波特有的現(xiàn)象【重點(diǎn)】衍射現(xiàn)象、發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條【教學(xué)難點(diǎn)】發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象條的理解【教學(xué)方法】實(shí)驗(yàn)歸納法、電教法、講練法【教具】發(fā)波水槽、擋板、投影儀衍射照片掛圖【教學(xué)過程】、復(fù)習(xí)引入1、學(xué)生思考：在空氣中波長(zhǎng)為3.4

7、m的聲波，進(jìn)入水中，其頻率為 Hz，波長(zhǎng)為 m（已知聲波在空氣中的傳播速度為340m/s ，在水中的傳播速度為1450m/s）答：100 ；14.5 。波由一種界質(zhì)進(jìn)入另一種界質(zhì)，除了頻率不變外，波長(zhǎng)和波速都發(fā)生了變化，其傳播的方向會(huì)不會(huì)發(fā)生變化？2、素材展示：“聞其聲而不見其人”、水波能繞過水面的蘆葦，這些現(xiàn)象說明波一定是直線傳播的嗎？答：波常常能繞過障礙物傳播。今天，我們就研究波的這些特性。一、波的反射和折射素材：對(duì)著高大喊，會(huì)出現(xiàn)回聲；超聲波使用原理1、波的反射：波遇到兩種界質(zhì)的分界面時(shí)，一部分會(huì)返回繼續(xù)傳播。波在反射時(shí)，遵從反射定律；機(jī)械波的反射定律和光的反射定律基本相同。學(xué)生列舉波的

8、反射的事例過渡：我們剛才已經(jīng)提到，波遇到界質(zhì)的分界面，會(huì)傳播到另一種界質(zhì)中去，且波速、波長(zhǎng)均發(fā)生變化。不僅如此，事實(shí)還證明，只要不是波的入射方向剛好垂直分界面，其進(jìn)入另一界質(zhì)后的傳播方向也會(huì)發(fā)生變化。我們把這種現(xiàn)象稱為2、波的折射：波從一種界質(zhì)進(jìn)入另一種界質(zhì)時(shí)，傳播方向會(huì)發(fā)生改變的現(xiàn)象。波在發(fā)生折射時(shí)，遵從折射定律；機(jī)械波的折射定律和光的折射定律基本相同以后在幾何光學(xué)中再做詳細(xì)介紹。（機(jī)械波折射的感性事例比較難找。）根據(jù)能量守恒，反射波的能量和折射波的能量之和應(yīng)等于入射波的能量，所以我們說，入射波的一部分波反射，一部分折射，而且，這兩種現(xiàn)象是同時(shí)發(fā)生的。二、波的衍射演示：a、水波繞過擋板繼續(xù)傳

9、播。b、水波穿過小孔繼續(xù)傳播。1、波的衍射 ：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象。學(xué)生思考：a、如果障礙物是擋板，波繞過大的擋板較容易，還是繞過小的擋板較容易？b、如果障礙物是小孔，波繞過大孔較容易，還是繞過小孔較容易？實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)。我們繼續(xù)看演示：a、水波繞過不同大小的擋板，衍射效果比較。b、水波繞過不同大小的孔，衍射效果比較。學(xué)生總結(jié)結(jié)論：不論障礙物是擋板還是小孔，只有它們的線度較小時(shí)，衍射現(xiàn)象才會(huì)明顯。當(dāng)然，精確的實(shí)驗(yàn)研究并不是我們這樣的時(shí)間條和空間條所能夠達(dá)到的，科學(xué)家們經(jīng)過了更加高水準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)之后，得出了2、發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多，或

10、比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。這個(gè)結(jié)論不僅適用于機(jī)械波，也適用于電磁波。設(shè)問：對(duì)于這個(gè)“條”的理解，同學(xué)們覺得最不好把握的是哪一個(gè)表述呢？學(xué)生：“相差不多”教師對(duì)“相差不多”進(jìn)行歸口表述。這一結(jié)論和我們觀察到的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是一致的照應(yīng)。有了這樣的結(jié)論，我們還可以做一些定量的照應(yīng)見教材P55，正確解釋“聞其聲而不見其人”的現(xiàn)象四、小結(jié)本節(jié)我們學(xué)習(xí)了三部分內(nèi)容：簡(jiǎn)單介紹了波的反射和折射現(xiàn)象、講了什么是波的衍射、明確了波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條。最后還需要指出的是，如果明顯衍射的條不滿足，衍射仍然在發(fā)生，只是不容易觀察和檢測(cè)到而已。目前為止，人們還沒有發(fā)現(xiàn)粒子運(yùn)動(dòng)能夠繞過障礙物的現(xiàn)象，所以，衍射是

11、波這種運(yùn)動(dòng)所具有的特征，我們今后會(huì)根據(jù)這一點(diǎn)（能否發(fā)生衍射）區(qū)分是粒子運(yùn)動(dòng)還是波動(dòng)。這也是我們必須對(duì)衍射要有所了解的原因。五、作業(yè)布置閱讀教材；優(yōu)化設(shè)計(jì)P47第2、3、4、5題，做在書上?！景鍟O(shè)計(jì)】注意“教學(xué)過程”的灰色部分，即是板書計(jì)劃?！窘毯蟾小看志€條設(shè)計(jì)比較成功?！胺瓷渑c折射”知識(shí)的添加使本堂的容量恰到好處，也可以彌補(bǔ)后面（講波的應(yīng)用時(shí)）的知識(shí)空洞。演示實(shí)驗(yàn)安排很合理，有條不紊。唯有一處趕到不“停當(dāng)”：障礙物尺寸相同時(shí)，改變波長(zhǎng)的衍射研究沒有進(jìn)行，只是口頭上介紹了一番。波的衍射教案3三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）知道波的疊加原理，知道什么是波的干涉條件、干涉現(xiàn)象和干涉圖樣；（1）知道

12、什么是波的衍射現(xiàn)象，知道波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件；（2）知道干涉現(xiàn)象、波的衍射現(xiàn)象都是波所特有的現(xiàn)象。2、過程與方法：3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：教學(xué)重點(diǎn)：波的疊加原理、波的干涉條件、干涉現(xiàn)象和干涉圖樣、波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件。教學(xué)難點(diǎn)：波的干涉圖樣教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)演示教學(xué)教具：長(zhǎng)繩、發(fā)波水槽（電動(dòng)雙振子）、音叉（一）引入新課大家都熟悉“聞其聲不見其人”的物理現(xiàn)象，這是什么原因呢？通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)，我們就會(huì)知道，原來波遇到狹縫、小孔或較小的障礙物時(shí)會(huì)產(chǎn)生一種特有得現(xiàn)象，這就是波的衍射。（二）進(jìn)行新課波在向前傳播遇到障礙物時(shí)，會(huì)發(fā)生波線彎曲，偏離原來的直線方向而繞到障礙物的背后繼續(xù)轉(zhuǎn)播，這種現(xiàn)象就叫

13、做波的衍射。1. 波的衍射（1）波的衍射：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射。哪些現(xiàn)象是波的衍射現(xiàn)象？（在水塘里，微風(fēng)激起的水波遇到露出水面的小石頭、蘆葦?shù)募?xì)小的障礙物，會(huì)繞過它們繼續(xù)傳播。）實(shí)驗(yàn)：下面我們用水波槽和小擋板來做，請(qǐng)大家認(rèn)真觀察。現(xiàn)象：水波繞過小擋板繼續(xù)傳播。將小擋板換成長(zhǎng)擋板，重新做實(shí)驗(yàn)：現(xiàn)象：水波不能繞到長(zhǎng)擋板的背后傳播。這個(gè)現(xiàn)象說明發(fā)生衍生的條件與障礙物的大小有關(guān)。（2）衍射現(xiàn)象的條件演示：在水波槽里放兩快小擋板，當(dāng)中留一狹縫，觀察波源發(fā)出的水波通過窄縫后怎樣傳播。第一、保持水波的波長(zhǎng)不變，該變窄縫的寬度（由窄到寬），觀察波的傳播情況有什么變化。觀察到的現(xiàn)象：在

14、窄縫的寬度跟波長(zhǎng)相差不多的情況下，發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象。水波繞到擋板后面繼續(xù)傳播。（參見課本圖10-26甲）在窄縫的寬度比波長(zhǎng)大得多的情況下，波在擋板后面的傳播就如同光線沿直線傳播一樣，在擋板后面留下了“陰影區(qū)”。（參見課本圖10-26乙）第二、保持窄縫的寬度不變，改變水波的波長(zhǎng)（由小到大），將實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象用投影儀投影在大屏幕上?？梢钥吹剑涸谡p不變的情況下，波長(zhǎng)越長(zhǎng)，衍射現(xiàn)象越明顯。將課本圖10-27中的甲、乙、丙一起投影在屏幕上，它們是做衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)拍下的照片。甲中波長(zhǎng)是窄縫寬度的3/10，乙中波長(zhǎng)是窄縫寬度的5/10，丙中波長(zhǎng)是窄縫寬度的7/10。通過對(duì)比可以看出：窄縫寬度跟波長(zhǎng)相差不多時(shí)，有明

15、顯的衍射現(xiàn)象。窄縫寬度比波長(zhǎng)大得多時(shí)，衍射現(xiàn)象越不明顯。窄縫寬度與波長(zhǎng)相比非常大時(shí)，水波將直線傳播，觀察不到衍射現(xiàn)象。結(jié)論：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多，或者比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象。一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波的特有現(xiàn)象。2、波的疊加我們有這樣的生活經(jīng)驗(yàn)：將兩塊石子投到水面上的兩個(gè)不同地方，會(huì)激起兩列圓形水波。它們相遇時(shí)會(huì)互相穿過，各自保持圓形波繼續(xù)前進(jìn)，與一列水波單獨(dú)傳播時(shí)的情形完全一樣，這兩列水波互不干擾。3、波的干涉一般地說，振動(dòng)頻率、振動(dòng)方向都不相同的幾列波在介質(zhì)中疊加時(shí)，情形是很復(fù)雜的。我們只討論一種最簡(jiǎn)單的但卻是最重要的情形，就是兩個(gè)振動(dòng)方向、振動(dòng)頻

16、率都相同的波源所發(fā)出的波的疊加。演示：在發(fā)波水槽實(shí)驗(yàn)裝置中，振動(dòng)著的金屬薄片AB，使兩個(gè)小球S1、S2同步地上下振動(dòng)，由于小球S1、S2與槽中的水面保持接觸，構(gòu)成兩個(gè)波源，水面就產(chǎn)生兩列振動(dòng)方向相同、頻率也相同的波，這樣的兩列波相遇時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象如課本圖1029所示。為什么會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象呢？我們可以用波的疊加原理來解釋。課本圖1030所示的是產(chǎn)生上述現(xiàn)象的示意圖。S1和S2表示兩列波的波源，它們所產(chǎn)生的波分別用兩組同心圓表示，實(shí)線圓弧表示波峰中央，虛線圓弧表示波谷中央。某一時(shí)刻，如果介質(zhì)中某點(diǎn)正處在這兩列波的波峰中央相遇處課本圖1030所示中的a點(diǎn)，則該點(diǎn)(a點(diǎn))的位移是正向最大值，等于兩列波的

17、振幅之和。經(jīng)過半個(gè)周期，兩列波各前進(jìn)了半個(gè)波長(zhǎng)的距離，a點(diǎn)就處在這兩列波的波谷中央相遇處，該點(diǎn)（a點(diǎn)）的位移就是負(fù)向最大值。再經(jīng)過半個(gè)周期，a點(diǎn)又處在兩列波的波峰中央相遇處。這樣，a點(diǎn)的振幅就等于兩列波的振幅之和，所以a點(diǎn)的振動(dòng)總是最強(qiáng)的。這些振動(dòng)最強(qiáng)的點(diǎn)都分布在課本圖1030中畫出的粗實(shí)線上。某一時(shí)刻，介質(zhì)中另一點(diǎn)如果正處在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇處課本圖1030中的b點(diǎn)，該點(diǎn)位移等于兩列波的振幅之差。經(jīng)過半個(gè)周期，該點(diǎn)就處在一列波的波谷中央和另一列波的波峰中央相遇處，再經(jīng)過半個(gè)周期，該點(diǎn)又處在一列波的波峰中央和另一列波的波谷中央相遇處。這樣，該點(diǎn)振動(dòng)的振幅就等于兩列波的振幅之差，所以該點(diǎn)的振動(dòng)總是最弱的。如果兩列波的振幅相等，這一點(diǎn)的振幅就等于零。這就是為什么在某些區(qū)域水面呈現(xiàn)平靜的原因。這些振動(dòng)最弱的點(diǎn)都分布在課本圖1030中畫出的粗虛線上。可以看出，振動(dòng)最強(qiáng)的區(qū)域和振動(dòng)最弱的區(qū)域是相互間隔開的。頻率相同的波，疊加時(shí)形成某些區(qū)域的振動(dòng)始終加強(qiáng)，另一些區(qū)域的振動(dòng)始終減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和振動(dòng)減弱的區(qū)域相互間隔，這種現(xiàn)象叫做波的干涉(inerference)。