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1、高二物理教案：波的图象教学设计高二物理教案：波的干涉教学设计 高二物理教案：波的干涉教学设计 教学目标 1、知道两列频率相同的波才能发生干涉现象；知道干涉现象的特点 2、知道波的干涉现象是特别条件下的叠加现象，知道干涉现象是波特有的现象 3、通过视察波的独立前进，波的叠加和水波的干涉现象，相识波的干涉条件及干涉现象的特征 教学建议 本节重点是对干涉概念的理解和产生稳定干涉条件的应用学习中要留意两列波的波峰、波峰相遇处是振动最强的地方，波谷、波谷相遇处也是振动最强的地方；而波峰、波谷或波谷、波峰相遇处则是振动最弱的地方干涉的图样是稳定的，振动加强的地方恒久加强，振动减弱的地方恒久减弱 为什么频率
2、不同的两列波相遇，不发生干涉现象? 因为频率不同的两列波相遇，叠加区各点的合振动的振幅，有时是两个振动的振幅之和，有时是两个振动的振幅之差，没有振动总是得到加强或总是减弱的区域，这样的两个波源不能产生稳定的干涉现象，不能形成稳定干涉图样而波的干涉是波叠加中的一个特例，即产生稳定的干涉图样. 请老师阅读下表： class=Normal vAlign=top width=90 项目 class=Normal vAlign=top width=250 波的干涉 class=Normal vAlign=top width=83 备注 class=Normal vAlign=top width=90 概
3、念 class=Normal vAlign=top width=250 频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动的加强区和减弱区相互间隔的现象 class=Normal vAlign=top width=83 rowSpan=3 波的干涉是波特有的现象 class=Normal vAlign=top width=90 产生稳定干涉条件 class=Normal vAlign=top width=250 (1) 两列波的频率相同； (2) 振动状况相同. class=Normal vAlign=top width=90 产生的缘由 class=Normal
4、 vAlign=top width=250 波叠加的结果 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：试验探讨法 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：上节课我们探讨了波的衍射现象，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） 这节课我们探讨波的干涉现象，假如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?请学生留意视察演示试验 一、波的干涉 视察现象： 在水槽演示仪上有两个振源的条件下，单独运用其中的一
5、个振源，水波按该振源的振动方式向外传播；再单独运用另一个振源，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 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，形态发生改变，相遇后又各自传播（由于这种现象一瞬间完成，学生看不清晰，老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： 在前面的现象的视察的基础上，向学生说明什么是波的叠加 老师板书：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
6、引起的位移的矢量和 结合图下图说明此结论 说明时可以这样说：在介质中选一点 为探讨对象，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
7、谷，就会使P点的振动向下，但此时波源2传过来的振动不肯定是波谷(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(让学生来说明缘由) 问题：假如希望P点的振动总能被加强，应有什么条件?假如在介质中有另一质点 波的图象波的图象一、教学目标1明确波的图象的物理意义。2从波的图象中会求：波长和振幅；已知波的传播方向求各个质点的振动方向，或已知某一质点的振动方向确定波的传播方向；会画出经过一段时间后的波形图；质点通过的路程和位移。3明确振动图象与波动图形的区分。4驾驭波的时间周期性和空间周期性的特点。二、重点、难点分析1重点是明确波的图象的物理意义；2难点是对波的时间与空间
8、周期性的理解与应用。三、主要教学过程(一)引入新课机械波是机械振动在介质里的传播过程，从波源起先，随着波的传播，介质中的大量质点先后起先振动起来，虽然这些质点只在平衡位置旁边做重复波源的振动。但由于它们振动步调不一样，所以，在某一时刻介质中各质点对平衡位置的位移各不相同。为了从总体上形象地描绘出波的运动状况，物理学中采纳了波的图象。(二)教学过程设计1波的图象在平面直角坐标系中：横坐标表示在波的传播方向上各质点的平衡位置与参考点的距离。纵坐标表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移。连接各位移矢量的末端所得到的曲线就形成了波的图象，如图1中甲表示某一时刻绳上的一列横波，乙是它的图象。横波的图象与纵
9、波的图象形态相像，波的图象又叫波形图。纵波的图象较为困难，不再深化探讨。简谐波的图象是一条正弦或余弦曲线。2波的图象的物理意义波的图象表示介质中各质点在某一时刻(同一时刻)偏离平衡位置的位移的空间分布状况。在不同时刻质点振动的位移不同，波形也随之变更，不同时刻的波形曲线是不同的。图2中虚线表示经过t时间后的波的形态和各质点的位移。从某种意义上讲，波的图象可以看作是“位移对空间的绽开图”，即波的图象具有空间的周期性；同时每经过一个周期波就向前传播一个波长的距离，虽然不同时刻波的形态不同，但每隔一个周期又复原原来的形态，所以波在时间上也具有周期性。3从波的图象上可获得的物理信息例：如图3所示为一列
10、简谐波在某一时刻的波的图象。求：(1)该波的振幅和波长。(2)已知波向右传播，说明A、B、C、D质点的振动方向。(3)画出经过T4后的波的图象。解：(1)振幅是质点偏离平衡位置的最大位移，波长是两个相邻的峰峰或谷谷之间的距离，所以振幅A=5cm，波长=20m。(2)依据波的传播方向和波的形成过程，可以知道质点B起先的时间比它左边的质点A要滞后一些，质点A已到达正向最大位移处，所以质点B此时刻的运动方向是向上的，同理可推断出C、D质点的运动方向是向下的。(3)由于波是向右传播的，由此时刻经T/4后波的图象，即为此时刻的波形沿波的传播方向推动4的波的图象，如图4所示。探讨：1若已知波速为20ms，
11、从图示时刻起先计时，说出经过5s，C点的位移和通过的路程。2若波是向左传播的，以上问题的答案应如何？3从波的图象可以知道什么？总结：从波的图象上可获得的物理信息是：(1)波长和振幅。(2)已知波的传播方向可求各个质点的振动方向。(若已知某一质点的振动方向也可确定波的传播方向。可以提出问题，启发学生思索。)(3)经过一段时间后的波形图。(4)质点在一段时间内通过的路程和位移。4例题一列简谐横波在x轴上传播，图5所示的实线和虚线分别为t1和t2两个时刻的波的图象，已知波速为16ms。(1)假如波是向右传播的，时间间隔(t2t1)是多少？(2)假如波是向左传播的，时间间隔(t2t1)是多少？解：(1
12、)从波形上看，t2时刻的虚线波形在t1时刻的实线波形的(2)同理，从波形上看，t2时刻的虚线波形在t1时刻的实线波形的左高二物理教案：波的反射和折射教学设计 高二物理教案：波的反射和折射教学设计 教学目标 1、知道波传播到两种介质的交界面时，会发生反射和折射； 2、理解波的反射、折射遵守的规律，会依据波面和波线进行分析； 实力目标 1、让学生在试验的基础上理解波面、波线，能够依据想象建立空间概念。 2、对比光的反射和折射，提高学生类比分析的实力。 教学建议 在学生初中学习光的反射和折射的基础上，老师通过试验演示、类比光的反射和折射讲解机械波的反射和折射。 对于试验的建议： 1、留意试验的打算以
13、及操作； 2、在试验的基础上引入波线、波面的概念。 留意从现象规律现象这一过程，师生结合实际共同探讨、分析。 扩展资料 回声 当声投射到距离声源有一段距离的大面积上时，声能的一部分被汲取，而另一部分声能要反射回来，假如听者听到由声源干脆发来的声和由反射回来的声的时间间隔超过0.1秒，它就能分辩出是两个声音，这种反射回来的声叫“回声”。假如声速已知，当测得声音从发出到反射回来的时间间隔，就能计算出反射面到声源之间的距离。利用这个道理，已设计成水声测位仪，用以测量海水的深度。回声是山谷中或大厅中常有的现象，夏天响雷轰轰不绝，也是雷声经天空密云层多次反射的回声。广义讲，凡有这种性质的其他信号，都属回
14、声。例如，反射回来的超声波信号。利用回声制造的回声探测仪、水声定向器、超声波探伤仪等用声波探测鱼群、或用地面上爆炸声波的反射用以探测地下的油矿等。 扩展资料 机械振动、机械波学问表解 扩展资料 基本学问技能 1、波的反射：当波到达两种性质不同媒质的分界面时，变更传播方向，但仍在原来媒质里传播的现象 2、波的折射：当波到达两种性质不同媒质的分界面时，变更传播方向，进入另一种媒质的现象 高三物理教案：物粒子的波粒二象性教学设计 实物粒子的波粒二象性 三维教学目标 1、学问与技能 (1)了解光既具有波动性，又具有粒子性; (2)知道实物粒子和光子一样具有波粒二象性; (3)知道德布罗意波的波长和粒子
15、动量关系。 (4)了解不确定关系的概念和相关计算; 2、过程与方法 (1)了解物理真知形成的历史过程; (2)了解物理学探讨的基础是试验事实以及试验对于物理探讨的重要性; (3)知道某一物质在不同环境下所表现的不同规律特性。 3、情感、看法与价值观 (1)通过学生阅读和老师介绍讲解，使学生了解科学真知的得到并非一蹴而就，须要经过一个较长的历史发展过程，不断得到订正与修正; (2)通过相关理论的试验验证，使学生逐步形成严谨求实的科学看法; (3)通过了解电子衍射试验，使学生了解创建条件来进行有关物理试验的方法。 教学重点：实物粒子和光子一样具有波粒二象性，德布罗意波长和粒子动量关系。 教学难点：
16、实物粒子的波动性的理解。 教学方法：学生阅读-探讨沟通-老师讲解-归纳总结。 教学用具：课件：PP演示文稿(科学家介绍，本节学问结构)。多媒体教学设备 (一)引入新课 提问：前面我们学习了有关光的一些特性和相应的事实表现，那么我们原委怎样来相识光的本质和把握其特性呢?(光是一种物质，它既具有粒子性，又具有波动性。在不同条件下表现出不同特性，分别举出有关光的干涉衍射和光电效应等试验事实)。 我们不能片面地相识事物，能举出本学科或其他学科或生活中类似的事或物吗? (二)进行新课 1、光的波粒二象性 讲解并描述光的波粒二象性，进行归纳整理。 (1)我们所学的大量事实说明：光是一种波，同时也是一种粒子
17、，光具有波粒二象性。光的分立性和连续性是相对的，是不同条件下的表现，光子的行为听从统计规律。 (2)光子在空间各点出现的概率遵从波动规律，物理学中把光波叫做概率波。 2、光子的能量与频率以及动量与波长的关系。 = 提问：作为物质的实物粒子(如电子、原子、分子等)是否也具有波动性呢? 3、粒子的波动性 提问：谁大胆地将光的波粒二象性推广到实物粒子?只是因为他大胆吗?(法国科学家德布罗意考虑到普朗克能量子和爱因斯坦光子理论的胜利，大胆地把光的波粒二象性推广到实物粒子。) (1)德布罗意波：实物粒子也具有波动性，这种波称之为物质波，也叫德布罗意波。 (2)物质波波长： = 提问：各物理量的意义?(
18、为德布罗意波长，h为普朗克常量，p为粒子动量) 阅读课本有关内容，为什么德布罗意波观点很难通过试验验证?又是在怎样的条件下使实物粒子的波动性得到了验证? 4、物质波的试验验证 提问：粒子波动性难以得到验证的缘由?(宏观物体的波长比微观粒子的波长小得多，这在生活中很难找到能发生衍射的障碍物，所以我们并不认为它有波动性，作为微观粒子的电子，其德布罗意波波长为10-10m数量级，找与之相匹配的障碍物也非易事) 例题：某电视显像管中电子的运动速度是4.0107m/s;质量为10g的一颗子弹的运动速度是200m/s。分别计算它们的德布罗意波长。(依据公式 计算得1.810-11m和3.310-34m)
19、电子波动性的发觉者戴维森和小汤姆逊 电子波动性的发觉,使得德布罗意由于提出实物粒子具有波动性这一假设得以证明，并因此而获得1929年诺贝尔物理学奖，而戴维森和小汤姆逊由于发觉了电子的波动性也同获1937年诺贝尔物理学奖。 阅读有关物理学历史资料，了解物理学有关学问的形成建立和发展的真是过程。(应用物理学家的历史资料，不仅有真实感，增加了劝服力，同时也能对学生进行发放教化，有利于培育学生的科学看法和科学精神，激发学生的探究精神) 电子衍射试验：1927年，两位美国物理学家使电子束投射到镍的晶体上，得到了电子束的衍射图案，从而证明了德布罗意的假设。除了电子以外，后来还接连证明了质子、中子以及原子、
20、分子的波动性。 提问：衍射现象对高辨别率的显微镜有影响否?如何改进?(显微镜的辨别本事) 5、德布罗意波的统计说明 1926年，德国物理学玻恩 (Born ， 1882-1972) 提出了概率波，认为个别微观粒子在何处出现有肯定的偶然性，但是大量粒子在空间何处出现的空间分布却听从肯定的统计规律。 6、经典波动与德布罗意波(物质波)的区分 经典的波动(如机械波、电磁波等)是可以测出的、实际存在于空间的一种波动。而德布罗意波(物质波)是一种概率波。简洁的说，是为了描述微观粒子的波动性而引入的一种方法。 7、不确定度关系(uncertainty relatoin) 经典力学：运动物体有完全确定的位置
21、、动量、能量等。微观粒子：位置、动量等具有不确定量(概率)。 (1)电子衍射中的不确定度 如图所示，一束电子以速度 v 沿 oy 轴射向狭缝。电子在中心主极大区域出现的几率最大。在经典力学中，粒子(质点)的运动状态用位置坐标和动量来描述，而且这两个量都可以同时精确地予以测定。然而，对于具有二象性的微观粒子来说，是否也能用确定的坐标和确定的动量来描述呢? 下面我们以电子通过单缝衍射为例来进行探讨。 设有一束电子沿oy轴射向屏AB上缝宽为a的狭缝，于是，在照相底片CD上，可以视察到如下图所示的衍射图样。假如我们仍用坐标x和动量p来描述这一电子的运动状态，那么，我们不禁要问：一个电子通过狭缝的瞬时，
22、它是从缝上哪一点通过的呢?也就是说，电子通过狭缝的瞬时，其坐标x为多少?明显，这一问题，我们无法精确地回答，因为此时该电子原委在缝上哪一点通过是无法确定的，即我们不能精确地确定该电子通过狭缝时的坐标。 探讨表明： 对于第一衍射微小， 式中 为电子的德布罗意波长。电子的位置和动量分别用x和p来表示。电子通过狭缝的瞬间，其位置在 x 方向上的不确定量为 ，同一时刻，由于衍射效应，粒子的速度方向有了变更，缝越小，动量的重量 px改变越大。 分析计算可得： 式中h为普朗克常量。这就是闻名的不确定性关系，简称不确定关系。 上式表明： 很多相同粒子在相同条件下试验，粒子在同一时刻并不处在同一位置。 用单个
23、粒子重复，粒子也不在同一位置出现。 例题解析： 例1：一颗质量为10g 的子弹，具有200m?s-1的速率，若其动量的不确定范围为动量的0. 01%(这在宏观范围是非常精确的了)，则该子弹位置的不确定量范围为多大? 解：子弹的动量 动量的不确定范围 由不确定关系式 ，得子弹位置的不确定范围 我们知道，原子核的数量级为10-15m，所以，子弹位置的不确定范围是微乎其微的。可见子弹的动量和位置都能精确地确定，不确定关系对宏观物体来说没有实际意义。 例2：一电子具有200 m/s的速率，动量的不确定范围为动量的0.01%(这已经足够精确了)，则该电子的位置不确定范围有多大? 解 : 电子的动量为：
24、动量的不确定范围 由不确定关系式，得电子位置的不确定范围 我们知道原子大小的数量级为10-10m，电子则更小。在这种状况下，电子位置的不确定范围比原子的大小还要大几亿倍，可见企图精确地确定电子的位置和动量已是没有实际意义。 8、微观粒子和宏观物体的特性对比 宏观物体 微观粒子 具有确定的坐标和动量，可用牛顿力学描述。 没有确定的坐标和动量，需用量子力学描述。 有连续可测的运动轨道，可追踪各个物体的运动轨迹。 有概率分布特性，不行能辨别出各个粒子的轨迹。 体系能量可以为随意的、连续改变的数值。 能量量子化 。 不确定度关系无实际意义 遵循不确定度关系 9、不确定关系的物理意义和微观本质 (1)物
25、理意义： 微观粒子不行能同时具有确定的位置和动量。粒子位置的不确定量 越小，动量的不确定量 就越大，反之亦然。 (2) 微观本质：是微观粒子的波粒二象性及粒子空间分布遵从统计规律的必定结果。 不确定关系式表明： 微观粒子的坐标测得愈精确( ) ，动量就愈不精确( ) ;微观粒子的动量测得愈精确( ) ，坐标就愈不精确( ) 。但这里要留意，不确定关系不是说微观粒子的坐标测不准;也不是说微观粒子的动量测不准;更不是说微观粒子的坐标和动量都测不准;而是说微观粒子的坐标和动量不能同时测准。 为什么微观粒子的坐标和动量不能同时测准?这是因为微观粒子的坐标和动量原来就不同时具有确定量。这本质上是微观粒子具有波粒二象性的必定反映。由以上探讨可知，不确定关系是自然界的一条客观规律，不是测量技术和主观实力的问题。 不确定关系供应了一个判据：当不确定关系施加的限制可以忽视时，则可以用经典理论来探讨粒子的运动。当不确定关系施加的限制不行以忽视时，那只能用量子力学理论来处理问题。 第17页 共17页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页第 17 页 共 17 页