摘要：考虑到中学生好奇心盛、形象思维较强的特点，给出了利用数学软件Mathematica可视化水槽中水波干涉的仿真设计，通过这种仿真处理可以大大提高学生的学习兴趣。
　　关键词：水波干涉；Mathematica；仿真
　　[中图分类号]G63
　　[文献标识码]A
　　[文章编号]2095-2627（2017）18-025-01
　　波的干涉和衍射現象是波具有相干性的两个重要表现.普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-4中，在讲授波的干涉现象时，辅以了演示实验-水槽中水波的干涉。虽然这一实验能带来直观形象的效果，但由于有些实验参量并不可控，无法带来多样化的效果，若充分利用信息技术再辅以仿真设计，会极大地调动起中学生的好奇心、激发其学习兴趣。Mathematica是一款功能强大的数学软件，傻瓜式编程，易学好用，对于没有复杂编程基础的高中物理老师和学生而言，很容易上手.下面就用它进行仿真设计。
　　水槽中单个音叉（波源）启动.设音叉（波源）所在点坐标
　　到波源的距离.为了能用Mathematica软件对上面波动方程所描述的水波波动进行可视化仿真，需要对方程中的一些物理量进行赋值.比如，令A=1、T=2π、λ1=2π，假定音叉I位置坐标
　　命令说明：DensityPlot[]为密度函数命令，描述水池中各点的振动位移分布，Table[]为列表函数命令，ListAnimate[]为动态播放函数.在Mathematica命令窗口中输入以上程序代码并执行运算，即可输出动态仿真图像，非常形象，与音叉振动引起的真实的水波很相似.图像上端有控件按钮，可根据需要随时暂停和继续播放动画，非常适合课堂教学演示。
　　水槽中两个音叉（波源）启动.假设音叉I的位置坐标为（x0，y0），型号与音叉I相同，振动频率一样，当两个音叉的电源都打开时，二者都振动起来，它们各自振动引起的水波相遇，由于满足振动频率相同、振动方向相平行、有恒定的相位差这三个干涉条件，就会发生水波干涉现象.两音叉引起的水波在水池中相遇点的振动方程为
　　在命令窗口中执行运算，会输出非常形象直观的水波干涉仿真图，在课堂上可根据讲课需要通过控件进行操控.仿真效果很好，从规律上看，与真实的水波干涉极相似.由此可见，在课堂教学中，适时地引入仿真演示，一方面可以极大地吸引中学生的注意力，充分调动其学习积极性，提高其学习效率；另一方面，可以带来方便、直观、多样化的教学效果。