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项目背景
在高中物理教学中,几乎所有的物理教师都会遇到同一个难题:如何讲解《波的干涉理论》一课,怎样让学生理解:当两列相干波在叠加处到波源的距离之差(波程差)为波长的整数倍时δ=nλ(n=0,1,2,…)振动为加强;当两列相干波的波程差为半波长的奇数倍时δ=(2n 1)λ/2(n=0,1,2,…)振动为减弱。加强带和减弱带彼此间隔,这就是波的干涉。
要想使学生能直观的理解这个理论,有一定的困难。为此笔者设计并制作了简易且效果极佳的仪器——波的干涉理论解释仪。
科学方法
该仪器应用了形象模型,把一个抽象难懂的物理过程,用模型直观地展现在学生面前,突破了高中物理教学的“瓶颈”问题。制作过程
如图所示,在磁性黑板上端水平固定一个支架,支架的槽内有两个可以移动的塑料小钩,上面各固定两个可以自由转动的小夹子,另用两个相同长度(内穿有铁丝)的铜管绕制成两个完全相同的“正弦波”型的“横波”模型。把两个铜管的上端都用上面的两个小夹子夹住,相当于两个相干“波源”(S1S2)。
将黑板挂好,模型的下端在小黑板上相交于P点(P点的位置不定),如果P点是波峰与波峰(或波谷与波谷)相交在一起,则从P点放一个强磁铁吸住铜管,磁铁上方固定一个拉杆天线制成的尺子,以P点为圆心,PS2为半径旋转交PS1上一点A,发现当PS2-PS1是0,λ,2λ,…nλ时一直是加强带。用彩色笔标出多个加强点,用虚线边起来即为加强带。
同理P为波峰与波谷相遇时,δ=PS2-PSI,则一定是λ/2,3λ/2,5λ/2…,(2n 1)λ/2[n=0,1,2,…]。
用彩色笔标出减弱带,可以直接从黑板上反映出来,效果非常明显。这样就很好地解释了抽象难懂的干涉理论,并且描绘出水波的干涉图样,对教学有很大帮助,也解决了学校没有类似仪器的缺憾。
教学效果
该仪器能直观、形象地模拟横波的干涉理论,可以让学生很快的理解和掌握,并能活学活用,对未来学习光的干涉理论铺平了道路。
在高中物理教学中,几乎所有的物理教师都会遇到同一个难题:如何讲解《波的干涉理论》一课,怎样让学生理解:当两列相干波在叠加处到波源的距离之差(波程差)为波长的整数倍时δ=nλ(n=0,1,2,…)振动为加强;当两列相干波的波程差为半波长的奇数倍时δ=(2n 1)λ/2(n=0,1,2,…)振动为减弱。加强带和减弱带彼此间隔,这就是波的干涉。
要想使学生能直观的理解这个理论,有一定的困难。为此笔者设计并制作了简易且效果极佳的仪器——波的干涉理论解释仪。
科学方法
该仪器应用了形象模型,把一个抽象难懂的物理过程,用模型直观地展现在学生面前,突破了高中物理教学的“瓶颈”问题。制作过程
如图所示,在磁性黑板上端水平固定一个支架,支架的槽内有两个可以移动的塑料小钩,上面各固定两个可以自由转动的小夹子,另用两个相同长度(内穿有铁丝)的铜管绕制成两个完全相同的“正弦波”型的“横波”模型。把两个铜管的上端都用上面的两个小夹子夹住,相当于两个相干“波源”(S1S2)。
将黑板挂好,模型的下端在小黑板上相交于P点(P点的位置不定),如果P点是波峰与波峰(或波谷与波谷)相交在一起,则从P点放一个强磁铁吸住铜管,磁铁上方固定一个拉杆天线制成的尺子,以P点为圆心,PS2为半径旋转交PS1上一点A,发现当PS2-PS1是0,λ,2λ,…nλ时一直是加强带。用彩色笔标出多个加强点,用虚线边起来即为加强带。
同理P为波峰与波谷相遇时,δ=PS2-PSI,则一定是λ/2,3λ/2,5λ/2…,(2n 1)λ/2[n=0,1,2,…]。
用彩色笔标出减弱带,可以直接从黑板上反映出来,效果非常明显。这样就很好地解释了抽象难懂的干涉理论,并且描绘出水波的干涉图样,对教学有很大帮助,也解决了学校没有类似仪器的缺憾。
教学效果
该仪器能直观、形象地模拟横波的干涉理论,可以让学生很快的理解和掌握,并能活学活用,对未来学习光的干涉理论铺平了道路。