專利名稱：水波干涉原理立體模型的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及模型領域，主要是一種水波干涉原理立體模型。
背景技術：
對水波的干涉現象的理解和解釋是高中物理中難點之一，同時對這一現象理解掌握得如何也將直接影響到學生對光的干涉現象的學習。
在大部分教師的教學中，對于水波的干涉，一般是分兩步進行教學的。先是通過演示實驗，讓學生觀察到水波的干涉現象兩列相干水波相遇后，在它們重疊的區(qū)域里形成的圖樣在振動著的水面上，出現了一條條從兩個波源中間伸展出來的相對平靜的區(qū)域和激烈振動的區(qū)域，這兩種區(qū)域在水面上的位置是固定的，而且相互隔開。然后向學生解釋上面觀察到的現象用兩組同心圓表示從波源發(fā)出的兩列波的波面，實線表示波峰，虛線表示波谷。實線與虛線間的距離等于半個波長，實線與實線、虛線與虛線之間的距離等于一個波長。再利用波的疊加原理解釋空間各處振動加強及減弱的原因及振動加強和減弱點的區(qū)域分布。
教學中發(fā)現，后一種方式來解釋干涉現象，大部分學生仍很難理解，甚至有不少人還產生了誤解。究其原因，是由于空間各點波的疊加是立體的、動態(tài)的，而后一種方式的解釋卻是平面的、靜態(tài)的。學生理解干涉原理的困難之處，在于還需要在此圖的基礎上再進行空間想象，首先把此圖想象成一個靜態(tài)的立體圖實線想象成波峰，虛線想象成波谷……，然后還要再把靜態(tài)的立體圖再想象成一個動態(tài)的圖波在移動，波峰和波峰相遇處，經過半個周期后將會是波谷和波谷相遇，所以該點的振動始終是加強的……。這對大部分高中學生而言是有困難的。而目前有關水波干涉的多媒體課件也至多只能從平面圖的角度表示波峰、波谷的兩組同心圓向外動起來，仍不能從根本上解決學生遇到的困難。

發(fā)明內容
本實用新型的目的是為了克服上述不足，而提供一種水波干涉原理立體模型。
本實用新型的目的是通過以下技術方案來實現的。這種水波干涉原理立體模型，主要包括底座，在底座上固定連接有波長模型，底座的底面上有磁鐵。所述的波長模型由有機塑料制成，在波長模型的頂端設有用于模擬波形的有色線。
本實用新型有益的效果是讓教具立體化和動態(tài)化，以減少學生理解過程中的想象環(huán)節(jié)，為正確、深入理解水波的疊加現象和干涉原理鋪平道路。采用底座附有磁鐵、模擬波形的有機塑料片模型使實線虛線所表示的水波立體化，并且利用模型的可移動，使靜態(tài)的模型可以動起來。


圖1是本實用新型的立體結構示意圖；圖2是本實用新型的波峰全波長模型部分的主視結構示意圖；圖3是本實用新型的波峰全波長模型部分的仰視結構示意圖；圖4是本實用新型的波峰全波長模型部分的左視結構示意圖；圖5是本實用新型的波谷全波長模型部分的主視結構示意圖；圖6是本實用新型的半波長模型部分的主視結構示意圖；圖7是本實用新型的前四分之一波長模型部分的主視結構示意圖；圖8是本實用新型的后四分之一波長模型部分的主視結構示意圖；附圖標記說明全波長模型1；波峰全波長模型1-1；波谷全波長模型1-2；半波長模型2；前四分之一波長模型3；后四分之一全波長模型4；底座5；磁鐵6；具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。
這種水波干涉原理立體模型，主要包括底座5，在底座5上固定連接有波長模型，底座5的底面上有磁鐵6。波長模型由有機塑料制成，在波長模型的頂端設有用于模擬波形的有色線。所述的波長模型可以是全波長模型1，全波長模型1包括波峰全波長模型1-1和波谷全波長模型1-2。所述的波長模型可以是半波長模型2。所述的波長模型還可以是四分之一波長模型，四分之一波長模型包括前四分之一波長模型3和后四分之一全波長模型4。上述的波長模型可以根據不同的情況任意組合在一起，形成直觀的演示圖。
器材選用及制作(1)磁性黑板一塊規(guī)格1.5×1.0m(2)水波干涉原理示意圖一張規(guī)格1.5×1.0m，實線間距制成20cm，把此圖粘貼在磁性黑板上。
(3)底座附有磁鐵、模擬波形的有機塑料片模型若干(波長選用20cm)全波長模型、半波長模型、四分之一波長模型。這些模型都可以很好地吸附在磁性黑板上。
操作演示示例
(1)演示模擬一列水波的傳播在附有原理圖的磁性黑板上先擺好某一時刻一列水波的立體波形，然后要求學生動手在黑板上通過移動本模型擺出這列水波經過四分之一周期、半個周期、一個周期后的波形，并說出水波上各點的運動情況。通過此操作，讓學生體會和掌握水波在傳播過程中的波形變化規(guī)律及水波上各質點的運動規(guī)律，為正確理解波的干涉原理打下基礎。
(2)演示模擬原理圖上兩列波相遇處振動始終加強點的情況在附有原理圖的磁性黑板上任選某一實線和實線的交點P此時波峰和波峰相遇，要求學生利用教具擺出此時該處兩列波相遇的立體模型，利用模型說出此時刻此質點的總位移。然后，再要求學生擺出該點經過四分之一周期、半個周期時兩列波的相遇情況并說明該質點的總位移的變化。以此體會此處的質點振動始終加強的意思振動始終加強點是振幅最大而不是位移最大；振動始終加強的原因是由于兩列波傳到此處的相位一致或步調一致；理解振動始終加強的條件利用模型數出該點到兩波源的路程差是波長的整數倍。
同理，教師可在原理圖上任選某一實線和虛線的交點Q此時波峰和波谷相遇，要求學生擺出其該時刻兩列波相遇的立體波形及下時刻的波形，以體會理解什么是振動始終減弱及其原因和條件。
(3)演示模擬原理圖上振動始終加強的區(qū)域的振動情況在原理圖上，實線與實線的交點和虛線和虛線的交點所連成的曲線組成振動加強區(qū)。在同一振動加強區(qū)所在的線上各點，同一時刻位移并不相同在一周期內。為了形象化表示此現象，通過該模型幫助學生理解，實線與實線的交點和虛線和虛線的交點所連成的曲線上所有各點的振動為什么都是加強的，但同一時刻該曲線上不同點的位移是不同的在一周期內。對基礎較好的學生，還可深入討論同一加強區(qū)上各質點的相同點如振幅基本相同、與波源的路程差相同和不同點。
同理，教師可引導學生利用模型擺出振動減弱區(qū)的模擬波形并進行類似的分析。
權利要求1.一種水波干涉原理立體模型，主要包括底座(5)，其特征在于在底座(5)上固定連接有波長模型，底座(5)的底面上有磁鐵(6)。
2.根據權利要求1所述的水波干涉原理立體模型，其特征是所述的波長模型由有機塑料制成，在波長模型的頂端設有用于模擬波形的有色線。
3.根據權利要求1或2所述的水波干涉原理立體模型，其特征是所述的波長模型是全波長模型(1)，全波長模型(1)包括波峰全波長模型(1-1)和波谷全波長模型(1-2)。
4.根據權利要求1或2所述的水波干涉原理立體模型，其特征是所述的波長模型是半波長模型(2)。
5.根據權利要求1或2所述的水波干涉原理立體模型，其特征是所述的波長模型是四分之一波長模型，四分之一波長模型包括前四分之一波長模型(3)和后四分之一全波長模型(4)。
專利摘要本實用新型是涉及一種水波干涉原理立體模型，主要包括底座，在底座上固定連接有波長模型，底座的底面上有磁鐵。所述的波長模型由有機塑料制成，在波長模型的頂端設有用于模擬波形的有色線。本實用新型有益的效果是讓教具立體化和動態(tài)化，以減少學生理解過程中的想象環(huán)節(jié)，為正確、深入理解水波的疊加現象和干涉原理鋪平道路。采用底座附有磁鐵、模擬波形的有機塑料片模型使實線虛線所表示的水波立體化，并且利用模型的可移動，使靜態(tài)的模型可以動起來。
文檔編號G09B23/00GK2793848SQ20052010196
公開日2006年7月5日 申請日期2005年4月29日 優(yōu)先權日2005年4月29日
發(fā)明者朱成巧, 王健浩 申請人:溫州市龍灣區(qū)永強中學