研究声波的干涉

研究声波的干涉

研究性学习相对通常的课堂教学而言，有独到的优势，它非常有利于培养学生的实践能力和创新能力。如何指导学生开展研究性学习活动，这是一个全新的课题，也是当前教改的热点，笔者也进行了一些尝试，现举一个教学中的例子，希望能起到抛砖引玉的作用。

一、课题的提出

讲授了声波的知识后，陈明、密媛姗、何磊三位同学提出了一个很有意义的问题：

陈明：老师，波的两个基本特征是干涉和衍射现象。水波的干涉和衍射现象体现了波的这两个特征，而作为机械波的声波也应该具有这两个特点，声波的衍射现象非常明显，而声波的干涉现象却比较难以观察到。我们能否用实验的方法研究一下声波的干涉现象？如果能用实验的方法观察到声波的干涉现象，那一定非常有趣和有意义！我们想做一下这方面的工作。

陈君达老师（以下简称陈老师）：课本没有安排这方面的实验，可能是因为演示这个实验有难度。你们想做这个实验，想法非常好，我们全力支持！你们需要什么器材，实验室全部提供。同时为了加强研究力量，我们组成一个课题小组。

【教学实践活动是学生获得课题的源泉，教师在教学过程中，只要做有心人，根据学生提出的问题，适时加以引导，是诱发学生进行研究性学习的重要手段。】

二、课题小组成员

学校：浙江省镇海炼化中学；学生：高一（1）班陈明、密媛姗、何磊；指导教师：物理教师陈君达，实验教师于龙夫。

【成立课题小组一方面有利于培养学生团队精神，另一方面也是为了更好发挥学生的创造性，一个好的团队往往就是一个非常好的创造集体。】

三、探索过程

1.第一套方案

陈老师：设计实验首先应有一个大致方案或要点，然后逐步实施，你们准备怎么着手？

【教师有意识引导学生进一步明确实验目的、原理和实施方案。】

何磊：这个问题我们三人已经讨论过了，做这个实验关键有两点：一是要找到相干波源；二是要找到显示干涉的方法，因为声波是直接看不到的。为此我们有个初步方案：如图1和图2所示，实验装置由发声系统和探测系统两部分组成。发声系统由一个带正弦波功率输出的低频信号发生器，两个间距可调的同型号小扬声器（阻抗为8欧的玩具小喇叭），探测系统由动圈话筒和一台多功能录音机组成。我们的设想是这样的：低频信号发生器推动两个扬声器发出两列相干声波，在空间形成稳定的声波干涉现象，这时用移动话筒去探测，在录音机上应该能听到强弱变化明显、有序的声音。（次日）

陈老师：你们试了吗？

密媛姗：试过了，从录音机上听到的声音强弱变化不明显，也就是观察不到明显的干涉现象！

【这个实验结果在教师的意料之中，让学生亲手做一下印象更深刻，教学中有时失败比成功更能获得良好的效果！】

陈老师：你们分析过原因了吗？

何磊：我们认真分析过了，实验原理粗看起来十分完美，其实有重大漏洞：原来是录音机发出的声波与扬声器上发出的声波相互干扰，影响了正常干涉的观察。我们真是太粗心了！

陈老师：那么这个问题你们是怎么解决的呢？

陈明：关键是要消除录音机上发出的声音的干扰，但要是录音机不发出声音的话，我们同时也就观察（听）不到声波的干涉现象了，正当我们陷入困境时，实验室于老师为我们出了个主意：“示波器是用来观察波形的常用设备，你们就用它来试一试吧!”在他的启发下，我们又设计出了另一种实验方案。