研究聲波的干涉
──學生研究性學習案例浙江省寧波市鎮(zhèn)海煉化中學 陳君達 浙江省寧波市教研室 李建明研究性學習相對通常的課堂教學而言，有獨到的優(yōu)勢，它非常有利于培養(yǎng)學生的實踐能力和創(chuàng)新能力。如何指導學生開展研究性學習活動，這是一個全新的課題，也是當前教改的熱點，筆者也進行了一些嘗試，現(xiàn)舉一個教學中的例子，希望能起到拋磚引玉的作用。
一、課題的提出
講授了聲波的知識后，陳明、密媛姍、何磊三位同學提出了一個很有意義的問題：
陳明：老師，波的兩個基本特征是干涉和衍射現(xiàn)象。水波的干涉和衍射現(xiàn)象體現(xiàn)了波的這兩個特征，而作為機械波的聲波也應該具有這兩個特點，聲波的衍射現(xiàn)象非常明顯，而聲波的干涉現(xiàn)象卻比較難以觀察到。我們能否用實驗的方法研究一下聲波的干涉現(xiàn)象？如果能用實驗的方法觀察到聲波的干涉現(xiàn)象，那一定非常有趣和有意義！我們想做一下這方面的工作。
陳君達老師（以下簡稱陳老師）：課本沒有安排這方面的實驗，可能是因為演示這個實驗有難度。你們想做這個實驗，想法非常好，我們?nèi)χС郑∧銈冃枰裁雌鞑模瑢嶒炇胰刻峁Ｍ瑫r為了加強研究力量，我們組成一個課題小組。
【教學實踐活動是學生獲得課題的源泉，教師在教學過程中，只要做有心人，根據(jù)學生提出的問題，適時加以引導，是誘發(fā)學生進行研究性學習的重要手段。】
二、課題小組成員
學校：浙江省鎮(zhèn)海煉化中學；學生：高一（1）班陳明、密媛姍、何磊；指導教師：物理教師陳君達，實驗教師于龍夫。
【成立課題小組一方面有利于培養(yǎng)學生團隊精神，另一方面也是為了更好發(fā)揮學生的創(chuàng)造性，一個好的團隊往往就是一個非常好的創(chuàng)造集體。】
三、探索過程
1.第一套方案
陳老師：設計實驗首先應有一個大致方案或要點，然后逐步實施，你們準備怎么著手？
【教師有意識引導學生進一步明確實驗目的、原理和實施方案。】
何磊：這個問題我們?nèi)艘呀?jīng)討論過了，做這個實驗關鍵有兩點：一是要找到相干波源；二是要找到顯示干涉的方法，因為聲波是直接看不到的。為此我們有個初步方案：如圖1和圖2所示，實驗裝置由發(fā)聲系統(tǒng)和探測系統(tǒng)兩部分組成。發(fā)聲系統(tǒng)由一個帶正弦波功率輸出的低頻信號發(fā)生器，兩個間距可調(diào)的同型號小揚聲器（阻抗為8歐的玩具小喇叭），探測系統(tǒng)由動圈話筒和一臺多功能錄音機組成。我們的設想是這樣的：低頻信號發(fā)生器推動兩個揚聲器發(fā)出兩列相干聲波，在空間形成穩(wěn)定的聲波干涉現(xiàn)象，這時用移動話筒去探測，在錄音機上應該能聽到強弱變化明顯、有序的聲音。（次日）
陳老師：你們試了嗎？
密媛姍：試過了，從錄音機上聽到的聲音強弱變化不明顯，也就是觀察不到明顯的干涉現(xiàn)象！
【這個實驗結(jié)果在教師的意料之中，讓學生親手做一下印象更深刻，教學中有時失敗比成功更能獲得良好的效果！】
陳老師：你們分析過原因了嗎？
何磊：我們認真分析過了，實驗原理粗看起來十分完美，其實有重大漏洞：原來是錄音機發(fā)出的聲波與揚聲器上發(fā)出的聲波相互干擾，影響了正常干涉的觀察。我們真是太粗心了！
陳老師：那么這個問題你們是怎么解決的呢？
陳明：關鍵是要消除錄音機上發(fā)出的聲音的干擾，但要是錄音機不發(fā)出聲音的話，我們同時也就觀察（聽）不到聲波的干涉現(xiàn)象了，正當我們陷入困境時，實驗室于老師為我們出了個主意：“示波器是用來觀察波形的常用設備，你們就用它來試一試吧!”在他的啟發(fā)下，我們又設計出了另一種實驗方案。