选修3-4第2章第5节波的衍射学案
鲁科版高中物理选修3-4教案 2.3波的干涉与衍射
3、波的干涉与衍射【教学目标】：1.知识与技能（1）知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件。
（2）知道波的干涉现象是特殊条件下的叠加现象；知道两列频率相同的波才能发生干涉现象；知道衍射现象的特点。
（3）知道衍射和干涉现象是波动特有的现象。
2.过程与方法：通过观察水波的衍射现象，认识衍射现象的特征。
通过观察波的独立前进，波的叠加和水波的干涉现象，认识波的干涉条件及干涉现象的特征3.情感态度价值观：经过运用惠更斯原理解释波的反射和折射现象，体验从理论上研究物理问题的严谨性。
【教学重点】：波的衍射、波的叠加及发生波的干涉的条件惠更斯原理，波的反射和折射规律【教学难点】：对稳定的波的干涉图样的理解【教学器材】：水槽演示仪，长条橡胶管，投影仪，flash课件【教法学法】：计算机和实验辅助教学问题【教学过程设计】1.引入新课上一节课我们学习了惠更斯原理，知道波在传播中的任何一个时刻的波面形状都可以用子波包络面来推算出来。
那么让我们来设想一下这样一个情况：向平静的湖面上投入一个小石子，可以看到石子激起的水波形成圆形的波纹，并向周围传播。
当波纹遇到障碍物后会怎样？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？本节课就要通过对现象的观察，结合惠更斯原理，对以上现象进行初步解释。
【板书】：2.波的衍射【板书】：(1)波的衍射现象首先观察水槽中水波的传播：圆形的水波向外扩散，越来越大。
然后，在水槽中放入一个不大的障碍屏，观察水波绕过障碍屏传播的情况。
由此给出波的衍射定义。
波绕过障碍物的现象，叫做波的衍射。
再引导学生观察：在水槽中放入一个有孔的障碍屏，水波通过孔后也会发生衍射现象。
看教材中的插图，解释“绕过障碍物”的含义。
【板书】：(2)发生明显波的衍射的条件在前面观察的基础上，引导学生进行下面的观察：①在不改变波源的条件下，将障碍屏的孔由较大逐渐变小。
可以看到波的衍射现象越来越明显。
由此得出结论：障碍物越小，衍射现象越明显。
2024-2025学年高中物理第二章机械波5波的干涉、衍射教案1教科版选修3-4
3.科学思维：培养学生运用数学方法解决物理问题，通过波动现象理解物理规律的逻辑推理能力。
4.科学态度与责任：激发学生对物理现象的好奇心，培养严谨的科学态度，认识到科学技术在社会发展中的作用。
学情分析
本节课授课对象为高中二年级学生，他们在知识层面已经掌握了波的基本概念、传播规律以及反射、折射等基础现象。但在波的干涉与衍射方面，学生的理解尚浅，对相关现象的实质和数学表达掌握不足。在能力方面，学生具备一定的实验观察能力和数据统计分析能力，但将理论知识应用于实际问题的能力有待提高。在素质方面，学生具备较好的合作精神和探究欲望，但部分学生对物理学科的兴趣不足，影响学习积极性。
过程：
简要回顾本节课的学习内容，包括波的干涉与衍射的基本概念、原理和案例分析。
强调波的干涉与衍射在现实生活或学习中的价值和作用，鼓励学生进一步探索和应用。
布置课后作业：让学生撰写一篇关于波的干涉与衍射的短文或报告，以巩固学习效果。
教学资源拓展
1.拓展资源：
(1)波的干涉与衍射相关科普书籍：推荐学生阅读与波的干涉与衍射相关的科普书籍，深入了解波动现象在实际应用中的原理和作用。
(3)网络资源：提供相关科普文章和拓展资料，引导学生课后自主学习，拓宽知识视野。
教学过程设计
1.导入新课（5分钟）
目标：引起学生对波的干涉与衍射的兴趣，激发其探索欲望。
过程：
开场提问：“你们知道波的干涉与衍射是什么吗？它们在我们的生活中有什么作用？”
展示波的干涉与衍射的图片和视频片段，让学生初步感受这些现象的魅力和特点。
4.相干波源可以通过分束器、激光器等设备来实现。在实验室中，可以使用激光器产生相干光波进行干涉实验。
2020-2021学年高中物理 第二章 机械波 5 波的干涉、衍射教案1 教科版选修3-4
波的干涉、衍射一、教学目标1.通过仿真实验了解波的叠加原理2.通过仿真实验认识波的干涉现象，知道干涉的必要条件，并能分析振动的加强点和减弱点3.通过仿真实验认识波的衍射现象及发生明显衍射的条件二、重点难点1.重点：波的干涉现象及衍射现象的理解2.难点：干涉现象中加强点、减弱点的理解及判断三、学情分析学生在学习本节课前已经学习了机械波的形成和传播有关知识,对矢量的和也有了一定的认识,本节课以仿真实验探究结合理论分析的方式引导学生自己获得波的两种基本现象。
四、教学仪器交互式电子白板、实物投影仪、NB仿真物理实验软件、PPT课件五、教学类型信息技术与物理教学整合型,导学案型六、教学方法仿真物理实验法(演示仿真实验),讨论法,归纳法, 小组合作探究七、板书2.5波的干涉、衍射1.波的干涉（1）内容:频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终加强，另一些区域的质点振动始终减弱，并且这两种区域互相间隔，位置保持不变的现象叫作波的干涉。
（2）产生干涉的必要条件：频率相同（3）同相相干波加强点、减弱点的判断方法：加强点：△S=nλ(n=0、±1、±2…）1）λ(n=0、±1、±2…）减弱点：△S=（n+22.波的衍射（1）内容:波能够绕到障碍物的后面传播的现象叫作波的衍射。
（2）发生明显衍射的条件：缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多或比波长小八、教学过程活动1问题导入(提问,学生举手回答,其他同学补充)问题一:两个皮球相遇会怎样？问题二:两列机械波相遇会怎样？活动2观察波的叠加视频演示实验观察视频演示实验，让学生形象认识两列波相遇后的情形，并引导学生进一步正确回答活动1的问题。
活动3NB仿真物理实验软件慢速演示两列波的叠加过程通过演示波峰跟波峰、波谷跟波谷两种情形的相遇进一步说明波的叠加遵循矢量和，并且相遇后各自保持原来的波形独立传播。
活动4NB物理仿真实验探究波的干涉通过NB物理仿真实验演示两列同相频率相同的水波在空间相遇叠加情况，观察形成的图样特点。
高中物理光的衍射教案新人教版选修3-4
高中物理光的衍射教案新人教版选修3-4高中物理光的衍射教案新人教版选修3-4【教学目的】1．了解光的衍射概念及衍射现象与波长、缝宽的关系；2．培养学生的动手能力，并使学生明白利用日常普通材料也能做出高层次、高水平的好实验；3．使每位学生都获得一次难以忘怀的“物理美”的享受。
【教学重点】了解光的衍射概念及衍射条件，培养学生的动手能力与观察能力。
【教具准备】水波衍射挂图，感应圈及电源，单丝白炽灯、红灯、蓝灯各一盏，单面刀片，纸片，玻璃片，自制光的衍射观察片（包括铝箔单缝，纸小孔，薄纱巾片，丝袜片，透明纸等）。
【教学过程】一、导入课题1．出示水波衍射教学挂图，唤起学生对机械波衍射的回忆：“一切波都能发生衍射，通过衍射，把能量传到阴影区域。
”板书上述结论。
2．请学生解释“隔墙有耳”这句话的物理含义。
学生答：这是声波绕过了墙，使墙另一边的人听到了谈话声，是声波的衍射现象。
水波、声波都会发现衍射现象。
那么，光也会产生衍射现象吗？二、单缝衍射1．教师直接讲述光通过可调狭缝所发生的物理现象，并画出下列量变质变示意图：［见图1中（l）（2）（3）三图］（l）缝较宽时，光沿着直线传播，阴影区和亮区的边界清晰；（2）缝较狭时，阴影区和亮区的边界变得模糊；（3）缝很狭时，光明显地偏离直线传播，进入几何阴影区，说明光通过很狭的缝也会产生衍射。
2．“耳听为虚，眼见为实”，现在请大家自己来观察光的衍射现象。
教师分发单缝衍射观察片，每片观察片刻有二条宽度不同的单缝。
并在讲台左右各放一盏红灯与蓝灯。
（l）先点亮红灯，请大家用二种宽度不同的单缝观察红灯，记录衍射图样；然后再点亮蓝灯，请大家用同一单缝分别观察红灯与蓝灯，同样记下衍射图样。
（2）邀请二位学生板画衍射图样，甲同学用红粉笔画出二种不同缝宽的衍射图样；乙同学分别用红、蓝二色粉笔画出同一缝宽时红灯与蓝灯的衍射图样。
经集体补充、修正得如下衍射图样：同一光源（红光）的衍射图样：[见图2（a）]同一单缝的衍射图样：见[图2（b）]（3）教师问：通过狭缝观察白炽灯会看到什么现象？部分学生根据对红灯、蓝灯的观察，结合板画会很快得出色散现象，明暗条纹将变成彩色条纹。
高中物理 12.5《波的衍射》教案 新人教版选修3-4
第五节：波的衍射示范教案教学目标（一）知识目标1、知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件．2、知道衍射现象是波特有的现象．3、通过观察水波的衍射现象，认识衍射现象的特征．教学重点:波的衍射教学难点:产生明显衍射现象的条件的理解教学方法:实验讨论法教学用具:水槽演示仪，长条橡胶管，计算机多媒体教学步骤引入新课：我们向平静的湖面上投入一个小石子，可以看到石子激起的水波形成圆形的波纹，并向周围传播．当波纹遇到障碍物后会怎样？请学生思考、想象、猜测．（本节课就要通过对现象的观察，对其进行初步解释．）一、波的衍射1、波的衍射现象：首先观察水槽中水波的传播：圆形的水波向外扩散，越来越大．然后，在水槽中放入一个不大的障碍物，观察水波绕过障碍物传播的情况．由此给出波的衍射定义．让学生仔细观察演示现象．因为演示实验的不稳定，所以再用计算机多媒体演示衍射现象．请学生思考讨论后给出定义，教师请学生回答并板书．波绕过障碍物的现象，叫做波的衍射．引导学生观察：在水槽中放入一个有孔的障碍物，水波通过孔后也会发生同样的现象——衍射现象．再请学生看教材中的插图，解释“绕过障碍物”的含义．2、发生明显波的衍射的条件：在前面观察的基础上，引导学生进行下面的观察：①在不改变波源的条件下，将障碍物的孔由较大逐渐变小．可以看到波的衍射现象越来越明显．②引导学生思考障碍物的大小变化也会引起上述现象吗？由此得出结论：障碍物越小，衍射现象越明显．③在不改变障碍物大小的条件下，使水波的波长逐渐变大或逐渐变小．请学生回答是否也出现上述现象．引导学生得出结论：当障碍物的大小与波长相差不多时，波的衍射现象较明显．（教师板书）发生明显衍射的条件是：障碍物或孔的大小比波长小，或者与波长相差不多．最后告诉学生：波的衍射现象是波所特有的现象．（只有明显与不明显）二、应用请学生思考和讨论在我们生活中是否遇到过波的衍射现象，举例说明：例1、俗话说：“隔墙有耳”：是声波的衍射现象，既声音绕过障碍物到了耳朵．例2、水波的衍射现象．例3、在房间中可以接受到收音机和电视信号，是电磁波的衍射现象．。
12[1]5波的衍射学案全集人教新课标选修3-4
![12[1]5波的衍射学案全集人教新课标选修3-4](https://img.taocdn.com/s3/m/c00d15da482fb4daa48d4b55.png)
第五节 波的衍射新知预习〔1〕“闻其声而不见其人〞是声波的___________现象.〔2〕光波的波长在___________的范围，跟一般障碍物的尺寸相比非常___________，所以通常的情况下看不到光的___________，就说光沿___________.〔3〕实验说明，当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长__________，或者比波长更__________时，能观察到明显衍射现象.〔4〕衍射是___________特有的现象.典题·热题知识点一 衍射现象例1以下关于波的衍射的说法正确的选项是()A.衍射是一切波特有的现象B.对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显C.只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D.声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大解析：衍射是一切波特有的现象，所以选项A 对C 错.发生明显的衍射现象是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，所以选项B 是正确的.声波的波长在1.7 cm 到17 m 之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波波长较大，声波容易发生衍射现象，所以选项D 也是正确的. 答案：ABD误区警示 我们常见的衍射现象多数是横波，很多同学误认为纵波不能发生衍射. 例2关于波的衍射现象以下说法正确的选项是()A.当孔的尺寸比波长大时，一定不会发生衍射现象B.只有孔的尺寸与波长相差不多时，或者比波长还小时会观察到明显的衍射现象C.只有波才有衍射现象D.以上说法均不正确解析：当孔的尺寸比波长大时，会发生衍射现象，只不过不明显；只有当孔、缝或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才会发生明显衍射现象，切不可把此条件用来判断波是否发生了衍射现象.答案：B知识点二 发生明显衍射现象的条件例3在做水波通过小孔衍射的演示实验时，激发水波的振动频率为5 Hz ，水波在水槽中传播速度为0.05 m/s ，为使实验效果明显，使用小孔直径d 不能超过________________m. 解析：由v=λf 知λ=f v =505.0 m=0.01 m. 要发生明显衍射，应使d≤λ,所以d≤0.01 m.答案：0.01方法归纳 发生明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多. 知识点三 衍射现象实验分析例4如图12-5-5所示是观察水面波衍射的实验装置，AC 和BD 是两块挡板，AB 是一个孔，O 是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹〔图中曲线〕之间距离表示一个波长，那么对于波经过孔之后的传播情况，以下描述正确的选项是()图12-5-5A.此时能明显观察到波的衍射现象B.挡板前后波纹间距离相等C.如果将孔AB 扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象解析：从图中可以看出，孔的大小与波长相差不多，故能够发生明显的衍射现象，A 选项正确.由于在同一均匀介质中，波的传播速度没有变化，波的频率是一定的，又根据λ=fv 测得波长λ没有变化，所以B 选项是正确的.当孔扩大后，明显衍射的条件将被破坏，故C 选项正确.如果孔的大小不变，使波源频率增大，那么波长减小，孔的尺寸将比波长，失去发生明显的衍射现象的条件，因此D 选项不正确.答案：ABC知识点四 衍射现象与波动的综合例5甲、乙二人分乘两只船在湖中钓鱼，两船相距24 m ，有一列水波在湖面上传播，使每只船每分钟上下浮动10次，当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有一个波峰，那么此水波的波长为多少波速为多少假设此波在传播过程中遇到一根竖立的电线杆，是否会发生明显的衍射现象解析：此题主要考查了两个知识点：一是如何根据物理情景，求出描述波的物理量；二是发生明显衍射现象的条件.根据甲船和乙船的位置可判定出波长，根据每只船每分钟上下浮动的次数可知道波的频率.答案：由题意知：T=1060 s=6 s ，设波长为λ，那么24 m=λ+2λ,λ=16 m ，所以v=T λ=616 m/s=38 m/s.由于λ=16 m 大于竖立电线杆的直径，所以当此波通过竖立的电线杆时会发生明显的衍射现象.巧解提示 解此题应首先建立情景，大致画出两船之间的波形图，以便准确地确定波长；再根据波长和障碍物尺寸的关系确定是否会发生明显的衍射现象.。
波的衍射和干涉教学设计高二下学期物理人教版选修34
高二物理选修34第十一章机械波第四节波的衍射和干涉教学目标：1.通过观察水波的衍射现象，认识衍射现象的特征。
知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象过的条件2.了解波的叠加原理3.通过实验，认识波的干涉现象以及波的干涉图样，以及发生明显干涉现象的条件。
教学重点：波的衍射的定义以及发生明显衍射现象的条件教学难点：波的叠加原理，波的干涉现象，产生干涉的条件以及有关计算教学过程：一、导入新课、板书课题导入：泰山佛光是岱顶奇观之一，当云雾弥漫的清晨或者傍晚，有人站在较高的山头上顺光而视，就可以看到飘渺的雾幕上，呈现出一个内蓝外红的彩色光环，这个光环将整个人影或头影映在里面，恰似佛像头上五彩斑斓的光环，你能解释这种现象吗？二、出示目标、明确任务1、理解什么是波的衍射现象，理解波发生明显衍射现象的条件，以及衍射是波的特有现象2、掌握波的叠加原理，什么是波的干涉现象和干涉图样，干涉现象也是波所特有的现象3、熟记波的干涉和衍射在生活中的应用三、学生自学、独立思考阅读课本3235页内容，找到书中的知识点、重点、困惑点四、自学指导、紧扣教材1、阅读课本第一部分波的衍射，回答下列问题○1观察实验，请描述所观察的现象？○2根据现象，请总结水波发生衍射现象的特点○3用一本书放在嘴的正前面不远处讲话时，声音并没有因为反射而使你们听不清楚，这说明了什么问题？○4观察实验，什么情况下衍射现象更加明显呢？2、阅读课本第二部分波的叠加，回答下列问题：○1你观察到什么现象？请从相遇时和相遇后做出描述。
○2波的传播，伴随着振动形式的传播，当波峰到某质点处，与质点振动到波峰是一致的，那么当两个波峰同时传到某一质点处，这个质点可能会发生怎样的状态变化？○3如果一列振幅为A的波的波峰和一列振幅为A的波谷同时传到某一个位置时，该质点的位置会在哪里？3、阅读课本第三部分波的干涉，回答下列问题○1观察实验，你观察到了什么现象？请描述。
○2相对平静说明该区域的振动有什么特点，激烈振动有说明该区域的振动有什么特点。
高中物理选修3-4教学设计3：12.4 波的衍射和干涉教案
4 波的干涉和衍射【教学目标】一、知识与技能：1、知道波的干涉和衍射现象2、理解波的独立传播原理和叠加原理3、理解波产生稳定干涉现象的条件4、理解波产生明显衍射现象的条件二、过程和方法：通过对频率相同的两列波的相遇现象的观察，以及对频率不同的两列波的相遇现象的观察，并且对比，知道如何从现象中归纳波产生稳定干涉现象的条件。
通过观察在波源前放置不同大小的，不同形状的障碍物所产生的现象，并作对比，知道如何从现象中归纳产生明显衍射现象的条件。
三、情感、态度与价值观：让学生观察实验现象，并从中归纳出结论的过程，激发学生关心周围事物的兴趣。
【学情分析】这部分知识对学生来讲属于全新的，但由于新课标对这部分知识的要求只是定性的学习，所以如果老师能够做好演示实验，那么学生接受这部分知识并不困难。
学生在我们的生活中已经观察过干涉和衍射现象，很有必要引导学生去发现和再认识已经观察过的有关现象，这对培养学生学习物理的兴趣也很有意义。
【教学思路】以实验演示为突破口，引导学生认识新物理现象，归纳干涉、衍射的规律；然后依据波的叠加原理对所发生的现象作出解释；对易混淆的概念，通过对比分析予以澄清。
【教学重点、难点】重点：波的叠加、波的干涉、衍射及发生波的干涉、衍射的条件。
难点：波的独立传播原理和波的叠加原理、对干涉后加强与减弱的正确理解。
【教学方法、学习方法】1教法：实验观察法、点拨式讲授。
2学法：观察、思考、归纳总结。
【教学流程】【教学过程及知识要点】（一）波的叠加原理1. 观察分析实验现象及生活现象：绳上波的叠加、水波叠加2. 归纳总结规律：几列波在介质中相遇时能保持各自的特性（频率、波长、振动方向等）继续传播互不影响。
这就是波的独立传播原理。
在相遇区域里，任一质点的位移是各列波单独存在时在该点所引起的位移的矢量和。
这就是波的叠加原理。
（二）研究波的干涉1. 实验观察：注意观察频率相同的两列波的叠加情况，注意老师是引导提示，概括现象结论。
物理：鲁科版 选修3-4 52 光的衍射 (教案)
第二节光的衍射三维教学目标1、知识与技能<1）认识光的衍射现象，使学生对光的波动性有进一步的了解；<2）了解光产生明显衍射的条件，及衍射图样与波长、缝宽的定性关系。
2、过程与方法<1）通过观察实验，培养学生对物理现象的观察、表述、概括能力；<2）通过观察实验培养学生观察、表述物理现象，概括规律特征的能力，学生亲自做实验培养学生动手的实践能力。
8ljualR4Ja3、态度、情感、价值观<1）通过对“泊松亮斑”的讲述，使学生认识到任何理论都必须通过实践检验，实验是检验理论是否正确的标准。
8ljualR4Ja教学重点：通过众多的光的衍射实验事实和衍射图片来认识光的波动性；光的衍射现象与干涉现象根本上讲都是光波的相干叠加。
8ljualR4Ja教学难点：正确认识光发生明显衍射的条件；培养学生动手实验能力，教育学生重视实验，重视实践1、常见的衍射现象有那些？小孔衍射、小屏衍射、单缝衍射、边缘衍射。
例1：在观察光的衍射现象的实验中，通过紧靠眼睛的卡尺测脚形成的狭缝，观看远处的日光灯管或线状白炽灯丝(灯管或灯丝都要平行于狭缝>，可以看到 ( >8ljualR4JaA.黑白相间的直条纹B.黑白相间的弧形条纹C.彩色的直条纹D.彩色的弧形条纹例2：在双缝干涉实验中，以白光为光源，在屏幕上观察到了彩色干涉条纹.若在双缝中的一缝前放一红色滤光片(只能透过红光>，另一缝前放一绿色滤光片(只能透过绿光>，这时(>A.只有红色和绿色的双缝干涉条纹，其他颜色的双缝干涉条纹消失B.红色和绿色的双缝干涉条纹消失，其他颜色的干涉条纹依然存在C.任何颜色的双缝干涉条纹都不存在，但屏上仍有光亮D.屏上无任何光亮8ljualR4Ja2、为什么平时很难见到光的衍射现象？<发生衍射现象的条件）因为发生明显衍射现象的条件为：逢、孔、障碍物的尺度与波长接近时。
由于光的波长很短，所以生活中很难看到光的衍射现象。
23波的干涉和衍射学案2(鲁教版选修3-4).docx
2.3波的干涉和衍射 学案2【学习目标】⑴知道什么是波的衍射现彖和发生明显衍射现彖的条件。
(2)知道波的干涉现象是特殊条件下的亞加现象；知道两列频率相同的波才能发生干涉 现象；知道T 涉现象的特点。
(3)知道衍射和干涉现象是波动特有的现象。
【学习重点】波的干涉、波的叠加及发牛波的衍射的条件。
【知识要点】1. 波的干涉(1) 波的叠加两列波和遇时，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。
(2) 波的干涉干涉的定义：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。
(3) 波的干涉与叠加的关系 干涉是一种特殊的亞加。
任何两列波都可以进行亞加，但只 有两列频率相同的波的叠加，才有可能形成干涉。
干涉是波特有的现象。
2. 波的衍射(1) 波的衍射现象 波绕过障碍物的现象，叫做波的衍射。
(2) 发牛明显波的衍射的条件条件是：障碍物或孔的大小比波长小，或者与波长相差不多。
波的衍射现彖是波所特有的现彖。
在牛活小，可遇到的波的衍射现象有：声音传播屮的“隔墙有耳”现象；在房间屮可以 接受到收咅机和电视信号，是电磁波的衍射现象O【典型例题】【例题1】如图所示，表示两列同频率相干水波在Z=0时刻的叠加情况，图中实 线表示波峰，虚线表示波谷.已知两列波的振幅均为2 cm,波速为2 m/s,波长为0. 4 m,上、点是加连线和/I 连线的交点，下列说法正确的是() A. A. Q 两点是振动的减弱点B. F 点是振动加强点C. B 、〃两点在该吋刻的竖直高度差4 cmD. U0.05 s 时，F 点离平衡位置的位移大小为2 cm 【解析】图中从〃均为振动加强的点，〃位于〃、〃的连线上，故也是振动加强 点，而久C 两点为波峰与波谷相遇，故是振动减弱点•图屮所示时刻，〃点偏离平衡位置一4 cm,而〃点偏离平衡位置4 cm,故二者竖直高度差为8 cm.再过0. 05 s,两Si S?a b a b a b a b a E 2两个相同谀源发出 的波的叠加示意图 图列波的波峰恰在疋点相遇，故疋点偏离平衡位置的距离将达到4 cm.【达标训练】1.如图是观察水面波衍射的实验装置，/C和〃〃是两块挡板，/〃是一个孔，0是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）Z 间距 离表示一个波长.则波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（） A. 此时能明显观察到波的衍射现象B. 挡板前后波纹间距离相等C. 如果将孔血?扩人，有可能观察不到明显的衍射现象D. 如果孔的人小不变，使波源频率增大,能更明显的观察衍射现象2. 如图所示，S“ 5是振动情况完全相同的两个机械波波源， 振幅为A, a 、b 、c 三点分别位于S 】、S2连线的中垂线上，且ab = bc 。
2019-2020年教科版物理选修3-4讲义：第2章+5.波的干涉、衍射+6.多普勒效应及答案
5．波的干涉、衍射6．多普勒效应[先填空]1．波的叠加原理(1)波的独立传播两列波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的运动状态继续传播．(2)波的叠加在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和．2．波的干涉现象(1)定义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的现象．(2)干涉图样波的干涉中形成的稳定图样．(3)干涉条件频率和振动方向相同的波．(4)干涉是波特有的现象．[再判断]1．两列波相叠加就能形成稳定的干涉图样．(×)2．在操场上不同位置听到学校同一喇叭的声音大小不同，是声波的干涉现象．(×) 3．两个人一起说话，不会发生干涉现象．(√)[后思考]1．敲击音叉使其发声，然后转动音叉，为什么听到声音忽强忽弱？【提示】这是声波的干涉现象．音叉的两股振动频率相同，这样，两列频率相同的声波在空气中传播，有的区域振动加强，有的区域振动减弱，于是听到声音忽强忽弱．2．有人说在波的干涉图样中，加强点就是位移始终最大的点，减弱点就是位移始终为零的点，这种说法对吗？【提示】这种说法不正确．在干涉图样中的加强点是以两列波的振幅之和为振幅做振动的点，某一瞬时振动位移可能是零．同理，减弱点是以两列波的振幅之差为振幅做振动的点，它的位移不一定始终为零．1．波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加．2．稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向相同、相差恒定．如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强区和减弱区．因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象．3．明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的，明显的干涉图样除了满足相干条件外，还必须满足两列波振幅差别不大．振幅越是接近，干涉图样越明显．4．振动加强的点和振动减弱的点始终在以振源的频率振动，其振幅不变(若是振动减弱点，振幅可能为0)，但其位移随时间发生变化．5．干涉图样及其特征(1)干涉图样：如图所示．(2)特征①加强区和减弱区的位置固定不变．②加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化)．③加强区与减弱区互相间隔．6．振动“加强点”与“减弱点”的判断(1)理论判断法①设波源S1、S2振动情况完全相同，它们产生的两列波在同一介质中传播．对介质中的任一点P，如图离两波源距离分别是S1P、S2P，P点到波源的距离差Δx ＝S1P－S2P.a．当Δx＝nλ(n＝0,1,2, …)即距离差为波长的整数倍时，P点为振动加强点；b．当Δx＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2，…)即距离差为半个波长的奇数倍时，P点为振动减弱点；②若两列波波源振动步调相反，则上述结论反之即可．(2)现象判断法若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为振动加强点；若总是波峰与波谷相遇，则该点为振动减弱点．1．两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇．下列说法正确的是()A．波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2|B．波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1＋A2C．波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移D．波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅E．两列波的频率相同，能产生稳定的干涉图样【解析】波峰与波峰相遇处的质点振动加强，振幅为A1＋A2，而质点的位移大小在0～A1＋A2之间变化；波峰和波谷相遇处的质点，振动减弱，振幅为|A1－A2|，其位移大小在0～|A1－A2|之间变化，故B、C错，A、D对．由于两列波是相干波，故频率相同，能产生稳定的干涉图样，E正确．【答案】ADE2．如图所示，两列简谐横波均沿x轴传播，传播速度的大小相等．其中一列沿x轴正方向传播(图中实线)，另一列沿x轴负方向传播(图中虚线)．这两列波的频率相等，振动方向均沿y轴方向．则图中x＝1,2,3,4,5,6,7,8各点中振幅最大的是x＝________处的点，振幅最小的是x＝________处的点．【解析】由波的叠加原理x轴上任一点的位移都等于两列波单独引起的位移的矢量和．对x＝4,8两点两列波引起的两个分振动相位差为0，这两点加强，对x＝2,6两点两列波单独引起的分振动相位差为π，故这两点减弱．【答案】4,82,6确定振动加强点和减弱点的技巧1．波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇的点为振动加强点，波峰与波谷相遇的点为振动减弱点．2．在波的传播方向上，加强点的连线为加强区，减弱点的连线为减弱区．3．不管波如何叠加，介质中的各质点均在各自的平衡位置附近振动．知识点二| 波的衍射现象[先填空]1．定义波绕过障碍物继续向前传播的现象．2．发生明显衍射的条件缝、孔的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多，或者比波长更小．[再判断]1．孔的尺寸比波长大得多时就不会发生衍射现象．(×)2．孔的尺寸比波长小能观察到明显的衍射现象．(√)3．超声波比普通声波的波长小．(√)[后思考]1．只有当障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多时，才能发生波的衍射现象吗？【提示】障碍物或狭缝的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件．衍射是波特有的现象，一切波都会发生衍射现象．2．是否孔的尺寸越小，衍射现象越容易观察？【提示】不是．当孔的尺寸非常小时，衍射波的能量很弱，实际上很难观察到波的衍射．1．波的衍射是波在传播过程中所独具的特征之一，衍射是否明显，通常的衡量标准就是孔或缝的宽度d与波长λ的比值dλ，比值越小，衍射现象相对越明显．2．孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长的关系仅是衍射能否明显发生的条件，波的衍射没有条件．3．明显衍射发生时，并不一定能清楚地感受到，如当孔远远小于水波波长时，衍射应当非常明显，但因孔很小，单位时间内通过孔的能量很小，又分布到很大的区域上，水波将非常弱，则看不清楚．3．图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(A、B、C图)或障碍物(D，E图)，其中能发生明显衍射现象的有()【解析】图B、C中小孔与波长相差不多，能发生明显衍射，图E中障碍物与波长相差不多，能发生明显衍射．【答案】BCE4．在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动频率是5 Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为多少？【解析】在水槽中激发的水波波长为λ＝vf＝0.055m＝0.01 m＝1 cm.要求在小孔后产生显著的衍射现象，应取小孔的尺寸小于波长．【答案】小于1 cm衍射现象的两点提醒1．障碍物的尺寸的大小不是发生衍射的条件，而是发生明显衍射的条件，波长越大越易发生明显衍射现象．2．当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也很难观察到波的衍射．知识点三| 多普勒效应[先填空]1．概念当观测者和波源之间有相对运动时，观测者测得的频率与波源频率不同．后来这一现象就被命名为多普勒效应．2．多普勒效应的成因(1)波源S与观测者A相对于介质都静止时，观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的相同，所以，观测者接收到的频率和波源的振动频率相同．(2)波源相对于介质静止不动，观测者相对波源运动．当观测者朝着波源运动时，它在单位时间内接收到的完整波数目增多，表明测得的频率大于波源振动的频率；当观测者远离波源运动时，它在单位时间内接收到的完整波数目减少，表明测得的频率小于波源振动的频率．(3)观测者相对介质静止，波源相对观测者运动．当观测者与波源两者相互接近时，接收到的频率将大于波源的频率；当二者远离时，接收到的频率将小于波源的频率．3．多普勒效应的应用(1)机械波、电磁波都会产生多普勒效应．根据频率的变化，我们可以测出波源相对于介质的速度．(2)医疗上，利用超声波的多普勒效应，可以测量心脏血流速度，为诊断提供重要依据．(3)多普勒效应在测定人造卫星位置的变化，测定流体的流速，检查车速等方面都有广泛的应用．(4)在天文学上，由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远的天体相对于地球的运动速度．[再判断]1．声源与观察者相互靠近时，声源的频率增大．(×)2．当波源和观察者向同一个方向运动时，一定会发生多普勒效应．(×)3．火车的音调越来越高，说明火车正从远处靠近观察者．(√)[后思考]1．多普勒效应能否产生与波源和观察者间的距离有关系吗？是不是距离越近，越容易发生多普勒效应？【提示】能否发生多普勒效应仅取决于波源和观察者间的距离是否变化，与距离的大小没有关系．2．火车进站和出站时，坐在火车上的乘客，能感受到汽笛的音调发生变化吗？【提示】不能．坐在火车上的乘客感到汽笛声未变，是因为声源相对听者是静止的，路旁的人感到汽笛音调发生变化，是因为声源相对听者是运动的．1．当波源与观察者相互接近，观察者接收到的频率f观察者变大，反之观察者变小．接收到的频率f观察者2．发生多普勒效应时，不论观察者接收到的频率发生了怎样的变化，波源的真实频率并不会发生任何变化．3．多普勒效应的应用测量车辆速度；测量天体运动情况；检查病变，跟踪目的物(如导弹、云层)等等．5．下列说法中正确的是()A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了B．发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化C．多普勒效应是在波源和观察者之间有相对运动时产生的D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的E．当观察者向波源靠近时，观察到波的频率变小【解析】当波源与观察者之间有相对运动时，会发生多普勒效应，选项C 正确．发生多普勒效应时是接收到的频率发生了变化，而波源的频率没有变化．故A错，B对，而D也是正确的．当观察者向波源靠近时，会观察到波的频率变大，E错．【答案】BCD6.如图所示，在公路的十字路口东侧路边，甲以速度v1向东行走，在路口北侧，乙站在路边，一辆汽车以速度v2通过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声的频率为f0，车速v2>v1.甲听到的笛声的频率为f1，乙听到的笛声的频率为f2，司机自己听到的笛声的频率为f3，则此三人听到笛声的频率由高至低依次为________．【解析】由于v2＞v1，所以汽车和甲的相对距离减小，甲听到的频率变大，即f1＞f0.由于乙静止不动，汽车和乙的相对距离增大，乙听到的频率变小，即f2＜f0.由于司机和声源相对静止，所以司机听到的频率不变，即f3＝f0，综上所述，三人听到笛声的频率由高至低依次为f1、f3、f2.【答案】f1、f3、f27．公路巡警开车在高速公路上巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的超声波，结果该超声波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的超声波频率比发出的低．(1)此现象属于()A．波的衍射B．波的干涉C．多普勒效应D．波的反射(2)若该路段限速为100 km/h，则该轿车是否超速？(3)若该轿车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？【解析】(1)巡警车接收到的超声波频率比发出的低，此现象为多普勒效应，选项C正确．(2)因巡警车接收到的频率低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定且在后面，可判断轿车车速比巡警车车速大，故该轿车超速．(3)若该轿车以20 m/s的速度行进，此时巡警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应偏高．【答案】(1)C(2)见解析(3)见解析多普勒效应的判断方法1．确定研究对象．(波源与观察者)2．确定波源与观察者是否有相对运动．若有相对运动，能发生多普勒效应，否则不发生．3．判断：当两者远离时，观察者接收到的波的频率变小，靠近时观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变．。
5.波的干涉、衍射-教科版选修3-4教案
波的干涉、衍射一、教学目标1.掌握波的干涉、衍射的概念和基本原理。
2.理解光的干涉、衍射现象。
3.能够应用波的干涉、衍射理论解释实际问题。
二、教学重点难点1.波的干涉、衍射的基本概念。
2.光的干涉、衍射现象的分析和应用。
三、教学内容1. 波的干涉1.干涉现象的实验现象–双缝干涉实验–单缝干涉实验2.干涉现象的解释–波程差–干涉条纹–等厚干涉3.干涉现象的应用–干涉测量–干涉仪的应用2. 波的衍射1.衍射现象的实验现象–单缝衍射实验–双缝衍射实验–圆孔衍射实验2.衍射现象的解释–衍射公式–衍射图样–采用夫琅禾费衍射公式计算实验结果3.衍射现象的应用–衍射光栅的应用–衍射仪的应用四、教学方法1.实验演示法2.课堂讲述法3.互动探究法4.讨论分组法五、教学过程1. 波的干涉1.实验演示干涉现象–双缝干涉实验–单缝干涉实验2.完成课本上的练习3.讲述干涉现象的基本原理4.指导学生完成干涉现象的计算实验5.应用干涉实验测量光波波长2. 波的衍射1.实验演示衍射现象–单缝衍射实验–双缝衍射实验–圆孔衍射实验2.完成课本上的练习3.讲述衍射现象的基本原理4.指导学生完成衍射现象的计算实验5.应用衍射公式计算衍射现象的结果六、教学评价1.实验实践表现评价2.课堂讨论表现评价3.实际应用能力评价七、教学反思本节课通过实验演示、讲述原理、计算实验和应用等方式，帮助学生掌握了波的干涉、衍射的基本原理和应用。
但是，在教学过程中还需要增加更多的实践环节和讨论机会，以更好地帮助学生加深理解和掌握应用。
人教版物理选修3-4《波的衍射和干涉》导学案
12.4 波的反射和折射(惠更斯原理)
【学习目标】
1．知道什么是知道什么是波面和波线，了解惠更斯原理。
2．认识波的反射、折射现象，并能用惠更斯原理进行解释。
【知识要点】
一、惠更斯原理
内
容：。
波面、波线概
念；。
二、惠更斯原理的应用：
解释反射、折射、衍射、散射现象
1．波的反射与折射
当波传播到两种介质的分界面时，一部分反射形成，另一部分进入介质形成。
反射定
律：。
折射定
律：。
填表：波在反射、折射时的频率、波速和波长
*2．波的衍射现
象： 。
*3．波的散射现
象： 。
12.4 波的反射和折射(惠更斯原理)
一、惠更斯原理
内容： 介质中任一波阵面上的各点， 都是发射子波的新波源，其后任意时刻，这些子波的包络面就是新的波面 。
波面、波线概念； 略 。
二、惠更斯原理的应用：
解释反射、折射、衍射、散射现象
1．波的反射与折射
当波传播到两种介质的分界面时，一部分反射形成 反射波 进入介质形成
折射波 。
反射定律： 入射线、反射线和界面的法线在同一平面上；反射角等于入射角。
折射定律： 入射线、折射线和界面的法线在同一平面上； 111222
sin sin v i n r v λλ=== 。
填表：波在反射、折射时的频率、波速和波长
*2．波的衍射现象：波可以绕过障碍物继续传播的现象。
*3．波的散射现象：如果介质中存在许多悬浮粒子，当波动传到这些粒子后，这些粒子将成为新的波源向四周发射次级波，这一现象叫做波的散射。
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选修3-4第十二章第5节波的衍射学案
课前预习学案
一、预习目标
（1）通过预习知道什么是波的衍射现象．
（2）通过生活中的一些实例简单的感受一下发生明显衍射现象的条件.
二、预习内容
问题一：日常生活中我们最常见最熟悉的机械波便是声波了，对于声波大家也最了解．下面请大家考虑一个问题，如果你对着高山喊一声，过一会儿你便会听到回声，此时若在山的另一边有一个人，但此人不会听到你的声音；倘若你对着的不是高山，而是一棵大树，则此时树后面的人会听到你的声音，原因何在？
问题二：山后面的人听不到你的声音是因为声波没有传到山的后面，大树后的人听到了你的声音是因为声波传到了树的后面，像声波这样传播过程中绕过障碍物传到障碍物后面的这种现象为波的什么现象．
三、提出疑惑
同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中
课内探究学案
一、学习目标
（1）．知道什么是波的衍射现象．
（2）．知道波发生明显衍射现象的条件．
（3）．知道衍射是波特有的现象．
重点：衍射现象及发生明显衍射现象的条件．
难点：对产生明显衍射现象的条件的理解．
二、学习过程
1.发生明显衍射现象的条件
探究一：发生明显衍射现象的条件
解读：（1）当障碍物或孔的尺寸比波长小时，一定能发生明显的衍射现象，如图10.4－1所示；当障碍物或孔的尺寸比波长大时，只有当“大得不多（差不多）”时，如图10.4－2所示，才发生明显的衍射现象．
（2）“障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多”是发生明显衍射现象的条件，但并不是发生衍射的条件，因为障碍物的大小，关系到衍射现象是否明显，而不是决定衍射现象能否发生．
（3）如果障碍物或孔的尺寸比波长大得多，则衍射现象不明显，如图10.4－3所示，波近似直线传播．
探究二：波的衍射特征
解读：机械波遇到障碍物或孔隙，波就会偏离原来的传播方向而绕到障碍物的后面去．我们设想从波源处向外射出的小球，当小球碰到障碍物时就会反弹，穿过孔后也不会绕到“阴影”中去，这说明遇到障碍物时，小球不可能像波那样产生衍射现象，因此衍射是波所特有而宏观实物粒子所不具有的性质．
2.反思总结三：
(四)当堂检测
1.以下关于波的衍射的说法中正确的是（）
A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象
B．当障碍物的尺寸比波长大得多时，衍射现象很明显
C．当孔的大小比波长小时，衍射现象很明显
D．只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时，才会发生明显的衍射现象
答案：C
2.下列说法正确的是（）
A．只有横波能发生衍射，纵波不能发生衍射
B．当波长比孔的宽度小得越多时，波的衍射越明显
C．声波能发生衍射现象，光不能发生衍射现象
D．声波易发生明显的衍射现象，光不易发生明显的衍射现象
答案：D
3.如图10.4－4所示，S是振源，MN是带孔的挡板，其中M固定，N可以上下移动，为了使原来不振动的A点振动起来，可采用的办法是（）
A．增大S的振动频率B．减小S的振动频率
C．N上移D．N下移
答案：BC
4.已空车气中的声速为340m/s ，现有几种声波：（1）周期为
20
1
s ；（2）频率为104Hz;（3）波长为10m ．它们传播时若遇到宽度约为13m 的障碍物，发生明显衍射现象的是（ ）
A ．（1）和（2）
B ．（2）和（3）
C ．（1）和（3）
D ．都可以
答案：C
课后练习与提高
1.下列说法正确的是（ ） A ．衍射是一切波特有的现象
B ．对同一列波，障碍物或孔越小衍射越明显
C ．听到回声是声波的衍射现象
D ．听到墙外人的说话声是衍射现象 答案：ABD
2.现在水波槽中只有一个振源，要想获得两个波源，你用什么办法可以做到？（提示：从波的衍射角度思考，如将一双孔木板置于水槽中）
练习题 如图10．4－5所示是不同频率的水波通过相同的小孔所能到达区域的示意图， 情况中水波的频率最大； 情况中水波的频率最小．
答案：c a
3.如何判断一列波能否“绕”过障碍物或小孔？（障碍物或小孔的尺寸与波长相差不多或比波长更小时）
4. 在用水波槽做衍射实验时，若打击水面的振子振动频率是5Hz ，水波在水槽中的传播速度为0.05rn ／s ，为观察到明显的衍射现象，小孔的直径d 应为（ ）
A ．10cm
B ．5cm
C ．d ＞1cm
D ．d ＜1cm
答案：D
5.有一障碍物的高度为10m ，下列波衍射现象最朋显的是（ ） A ．波长为40m 的波 B ．波长为9．9m 的波
C．频率为40Hz的声波
D．频率为5000MHz的电磁波（v＝3.0×108m／s）答案：A。