(共22张PPT)
本节任务
通过图片、视频等方式进行观察；从生活情境中认识波的衍射、叠加、干涉现象
通过视频及动图构建波的叠加、干涉的模型，通过空间想象，将观察的内容内化
结合波的特点及传播规律，得出发生明显衍射的条件、波的叠加原理及发生干涉的条件。
观察现象
内化表象
总结规律
12.4波的衍射与干涉
思考与猜想
情境引入
在机械运动中，当运动的小球碰到障碍物时，将会发生什么现象呢？
V
若运动的小球碰到小孔会怎样呢？
V
若运动的小球碰到另一个运动的小球呢？
机械波是一种特殊的运动形式，如果正在传递的机械波遇到障碍物、小孔及另一列机械波时会出现什么现象呢？
类比
情境引入
生活现象
水中的水波遇到突出石子等障碍物时会不会消失？
水波会绕过它们继续传播
情境引入
生活现象
声波可以绕过树木、墙等障碍物，传到远处。
“空山不见人，但闻人语响”
“隔墙有耳”
一、波的衍射
1. 波可以绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。
实验一：波长一定，狭缝宽对衍射实验的影响
λ
λ
d
d
小孔
小孔
孔的尺寸较小
“绕弯”明显
尺寸较大
“绕弯”不明显
一、波的衍射
结论：波长一定时，孔缝越小，衍射现象越明显
一、波的衍射
λ1= 0.3 d
λ2= 0.5 d
λ3= 0.7 d
明显
实验二：狭缝宽一定，波长对衍射实验的影响
结论：狭缝宽一定时，波长越长，衍射现象越明显
一、波的衍射
实验表明：
只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。
d>λ
d<λ
d≈λ
明显
明显
不明显
λ
λ
λ
d
d
d
一、波的衍射
4、发生明显衍射现象的条件：
障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长相差不多.
2、衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象.
3、衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异.
针对练习
如图所示，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。
B
A
C
C
A
情境引入
生活现象
空中无线电波很多，但仍能分别接收各个电台。
03
电磁波
音乐会场中不同乐器同时演奏，但是听众还是能区分出不同乐器的声音。
01
声波
演唱会现场不同颜色的光束在空间交叉相遇，分开后红还是红、绿还是绿。
02
光波
情境引入
生活现象
二、波的叠加原理
两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响。
二、波的叠加原理
1、波传播的独立性
几列波相遇之后， 仍然保持它们各自原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来的方向继续前进，好像没有遇到过其他波一样，互不干扰 。
2、波的叠加原理
在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波所产生的振动，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．
情境引入
观察与思考
当两列频率相同的波相遇时，在它们重叠的区域会发生什么现象？
三、波的干涉
1. 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，而且振动加强和振动减弱的区域相互隔开的现象叫做波的干涉。
2.干涉图样：由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样。
振动加强
振动加强
振动减弱
振动减弱
三、波的干涉
观察：两列频率相同的波相遇时，产生的振动加强和减弱区域。
S1
S2
峰、峰
谷、谷
峰、谷
振动的加强区：
振动的减弱区：
峰—峰相遇；
谷—谷相遇。
峰—谷相遇；
谷—峰相遇。
若振幅A1=A2，
则减弱区如何？
三、波的干涉
3. 稳定干涉图样的特点：
（1）两列频率相同的波叠加，振动加强点始终加强，振动减弱点始终减弱；
（2）振动加强点和振动减弱点是间隔出现的；
（1）两波源的频率相同。
（2）相位差恒定。
4. 产生干涉的条件：
三、波的干涉
（2022·全国·高二练习）
两列波在某区域相遇，下列说法正确的是（ ）
A．两列波相遇时运动状态互相干扰
B．由于这两列波相遇时叠加，当它们分开时波的频率、振幅都会发生变化
C．这两列波叠加以后一定会产生干涉图样
D．两列波重叠的区域里，任何一点的总位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和
【答案】D
【详解】由波的独立传播特性和波的叠加原理知，各个波将保持各自的特性不变，继续传播，相互之间没有影响，在相遇区域各质点的合振动是各个波独自在该点振动的矢量叠加，故AB错误，D正确；C．只有频率相同、相位差恒定的两列波叠加后才能发生干涉现象，产生干涉图样，故C错误。故选D。教学设计
波的衍射和干涉
1
授课教师
基
单位 中学
本
信 教学内容 波的衍射和干涉
息
课时 1 课时（40min）
选
用 教材版本：普通高中课程标准实验教科书 物理 选修 3-4
教 第 十二 章 第 4 节 32-36 页
材 出版社： 人民教育出版社
本节内容选自人教版高中物理选修 3-4 第十二章《机械波》的第 4节
《波的衍射和干涉》。本章是学生第一次学习多质点运动的特征与规律。
从内容特点上看，机械波既是上一章机械振动的延续，又是后续学习
光与电磁波的基础。波动是物质运动的一种特殊形式，其基本的运动特征
与规律既适用于机械波也适用于光波、电磁波及其他波，因此，学习机械
波有十分重要的意义。
教
材 从研究方法上看，这一章以实验为基础，更加突出物理学科特点，同
分 时注重与生产生活和现代科学技术的联系。在学习本章教材的过程中，教
析 师要引导学生认真观察、分析实验现象，推理得出物理规律，进而运用得
出的物理规律去分析、解决问题。
《波的干涉和衍射》是本章的重要内容，本节由光的干涉和衍射两部
分组成，是对波的特性的一个总体介绍，也是进一步研究光的干涉和衍射
的基础。由于光的干涉和衍射现象在生活中并不常见，因此教材从学生熟
悉的水波入手和声波来研究波的干涉和衍射。在对波的特性有一个总体认
识的基础上再进一步研究光的本性，学生就比较容易接受。
学习本节的是高二的学生，此时的他们从形象思维为主的经验水平向
学
以抽象思维为主的理论型水平的转变已初步完成，学习方式有所转变，接
情 受知识的能力加强，逻辑思维推理能力已逐渐成熟，但学生缺乏对波的干
分 涉和衍射必要的感性认识，要想学好，需要较高的抽象逻辑思维能力和空
析 间想象能力，这对大部分学生来说具有相当的难度。因此在教学中应充分
发挥多媒体辅助教学的作用。
2
物理观念
了解波的衍射现象；知道波的干涉和产生干涉的条件；并学会利用衍射、
干涉的相关知识解释生活中的的相关现象。
科学思维
通过观看视频，观察演示实验，体会波的叠加规律及干涉规律，培养学生
教 空间想象的思维能力，并引导学生养生多观察、多思考乐于探究事物本质
学 的学习习惯。
科学探究
目
通过观察绳波的叠加，使学生建构起波的叠加原理的模型；通过观察波的
标 干涉现象，及分析干涉图样中振动加强区域和减弱区域的形成原因，体会
物理物理规律的形成的过程，为之后学习光的干涉奠定思维基础。
科学态度与责任
通过生活中干涉和衍射应用实例的学习提升观察能力，养成透过事物的宏
观现象，探索其本质的学习习惯，并培养学生把科技应用于社会发展的理
念。
教 1. 波发生明显衍射的条件。
学 2. 波的叠加原理。
重
3.结合生活现象分析波的干涉现象和干涉图样中的加强点和减弱点。
点
教
学 1. 波的叠加原理；
难 2. 波的干涉现象及干涉图样中加强点和减弱点的分析。
点
用启发-引导的教学模式体现教师的主导性，教师的任务是结合课程标
教 准要求制定教学目标，组织教学活动，控制教学活动进程。主要采用谈话
学 法、讨论法、实验观察法等多种教学方法相结合，学生思考、观看导入视
频，并尝试独立解决问题，体现学生的主体性。通过问答法使学生紧跟教
方
师的思维一步步深入理解课本内容，让学生在教学活动中学习知识，掌握
法 科学方法，培养探索精神和创造力及实事求是的科学态度，以达到期待的
教学目标和效果。
教
学
多媒体：PPT、图片、flash动画、视频资料
器
材
3
新课引入 设计意图
思考与猜想
1.在机械运动中，当运动的小球碰到障碍物时，将会发 引导学生从已知的
生什么现象呢？ 机械运动猜想在相
2.若运动的小球碰到小孔会怎样呢？ 同情况下机械波的
3.若运动的小球碰到另一个运动的小球呢？ 运动情况。从已知
的规律到未知的现
象，为接下来的学
1 2
习搭建台阶。
V
V
类比
通过类比机械运动
中小球碰到障碍
教
机械波是一种特殊的运动形式，如果正在传递的机械 物、小孔、另一个小
学 波遇到障碍物、小孔及另一列机械波时会出现什么现 球时的现象，让学
象呢？ 生猜测机械波在遇
过 到障碍物、小孔、及
另一列机械波后的
程 现象。为之后讲解
波的衍射、叠加、干
涉埋下伏笔。
模块一 波的衍射 设计意图
情境一 水波遇到障碍物
水中的水波遇到突出石 水波、声波都是常
子等障碍物时会不会消 见的机械波，水波
失？ 和声波遇到障碍物
之后会继续传播，
进而从生活现象中
说明：水波能绕过石头 归纳出波的衍射的
继续传播 定义。
4
情境二 声波遇到障碍物 通过视频、图片等
教学媒介，调动学
生的多种感观，激
发学生的兴趣。
再通过实验视频观
察水波的衍射，从
“空山不见人， 生活现象上升到物
但闻人语响” “隔墙有耳” 理实验，帮助学生
理解衍射的概念，
从而让学生达到
说明：声波可以绕过树木、墙等障碍物，传到远处。 多元学。
1. 波可以绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。
实验观察
观看水波槽中水波的
衍射现象的视频
通过观察水波槽中
水波的衍射现象，
实验一：波长一定，狭缝宽对衍射实验的影响 分别控制波长一定
和狭缝宽一定，改
变另一个量，观察
衍射现象的明显程
度，归纳总结出波
长和狭缝宽度分别
对衍射现象的影
响。突破本节课的
结论：波长一定时，孔缝越小，衍射现象越明显 第一个难点。
实验二：狭缝宽一定，波长对衍射实验的影响
结论：狭缝宽一定时，波长越长，衍射现象越明显
5
归纳总结 从生活情境出发，
观察现象，通过引
2.衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象。 导分析，内化表象，
3、衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。 培养学生的总结归
4、发生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长 纳的能力。从而达
小，或跟波长相差不多。
到精准教。
针对练习
如图所示，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。 发生明显衍射的条
件是本节课的重
点，通过对比分析
培养学生从图像中
抽象出物理信息的
能力。在课堂上对
学生的解答及时给
解析：由图知 A 图衍射现象最明显，C 图最不明显、则 予反馈，从而达到
A 中波长最长，则频率最小:c 中波长最短，则频率最大。显性评。
答案:C; A
模块二 波的叠加 设计意图
情境一
波的叠加原理是学
习波的干涉的前
提，由于波的叠加
比较抽象，因此通
过生活中常见的生
活现象引入，说明
两列波在相遇之后
能够彼此不受影响
继续传播。
情境二
通过观察视频让学
加 生直观的感受绳波
绳波的叠加 的叠加，讲授法、观
察法相结合，让学
生的思维紧扣本节
课的内容，从而达
到多元学。
6
模型建构 通过动图演示波的
叠加过程，帮助学
生建构波的叠加的
模型，让学生意识
到两列波相遇后在
波重叠的区域里，
介质的质点同时参
与波所产两列波的
振动，质点振动的
位移等于这两列波
单独传播时引起的
两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播 位移的矢量和。
的情形都跟相遇前一样，也就是说，相遇后，它们都保
持各自的运动状态，彼此都没有受到影响。
概念渗透 引导学生从常见的
1、波传播的独立性 生活现象中抽象出
几列波相遇之后， 仍然保持它们各自原有的特征（频 物理模型，并归纳
率、波长、振幅、振动方向等）不变，并按照原来的方 总结出物理概念，
向继续前进，好像没有遇到过其他波一样，互不干扰 。 解决本节课的第一
2、波的叠加原理 个难点，从而达到
在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波 精准教。
所产生的振动，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．
模块三 波的干涉 设计意图
情境引入
波的干涉是本节课
当两列频率相同的波相遇 的重难点，为了帮
时，在它们重叠的区域会发
助学生更好的理解
生什么现象？
干涉现象，通过视
频内容可以直观的
看到干涉现象。从
1. 频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强， 而在学生的头脑中
某些区域的振动减弱，而且振动加强和振动减弱的区域 初步形成干涉图
相互隔开的现象叫做波的干涉。 样。
2.干涉图样：由波的干涉所形成的图样叫做干涉图样
7
观察理解
通过观看干涉现象
的三维动画，分析
二维平面干涉图样
干涉现象的三维动画
中的振动加强区域
和减弱区域，帮助
进一步理解干涉现
象。
引导学生观察并总
波的干涉图样中振动加强区域和减弱区域产生的原因 结出干涉的相关概
概念渗透 念，为之后结合生
活中的现象分析波
3. 稳定干涉图样的特点：
的干涉现象打下基
（1）两列频率相同的波叠加，振动加强点始终加强，
础，从而突破本节
振动减弱点始终减弱；
的第二个难点，达
（2）振动加强点和振动减弱点是间隔出现的；
4. 产生干涉的条件： 到精准教。
（1）两波源的频率相同。
（2）相位差恒定。
高考链接
（2022·全国·高二练习） 2022 年全国乙卷
两列波在某区域相遇，下列说法正确的是（ ） 中考查了波的干
A．两列波相遇时运动状态互相干扰 涉，本题在分析了
B．由于这两列波相遇时叠加，当它们分开时波的频率、 高二学生特点的基
振幅都会发生变化 础上，将高考题进
C．这两列波叠加以后一定会产生干涉图样 行了分解，从课标
D．两列波重叠的区域里，任何一点的总位移都等于两列 要求和高考考查方
波分别引起的位移的矢量和 向两个维度检验学
【答案】D 生的学习效果，从
【详解】由波的独立传播特性和波的叠加原理知，各个 而达到精准教和
波将保持各自的特性不变，继续传播，相互之间没有影 显性评。
响，在相遇区域各质点的合振动是各个波独自在该点振
动的矢量叠加，故 AB 错误，D 正确；C．只有频率相同、
相位差恒定的两列波叠加后才能发生干涉现象，产生干
涉图样，故 C 错误。故选 D。
8
作
业
布
置
板
书
设
计
课
后
反
思
9
