新教材高中物理第三章機(jī)械波4波的干涉課件新人教版選擇性必修第一冊(cè)

1、4波的干涉第三章機(jī)械波學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)1熟悉波的干涉現(xiàn)象2理解波的疊加原理，知道波的干涉也是波特有的現(xiàn)象3理解形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件1通過具體的實(shí)例掌握兩列波疊加的規(guī)律2總結(jié)波的干涉現(xiàn)象及產(chǎn)生干涉的條件3思考波的干涉原理可以應(yīng)用在生活、生產(chǎn)中的哪些方面知識(shí)導(dǎo)圖預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué) | 新知領(lǐng)悟1波的疊加(1)波的獨(dú)立傳播：幾列波相遇后彼此穿過，仍然_各自的_，繼續(xù)傳播即各自的波長(zhǎng)、頻率等_(2)波的疊加：在幾列波重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)_參與這幾列波引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的_波的干涉保持運(yùn)動(dòng)特征保持不變同時(shí)矢量和2波的干涉(1)定義：_相同、相位差恒定、振動(dòng)方向相同的兩列波

2、疊加時(shí)，某些區(qū)域的振動(dòng)總是_，某些區(qū)域的振動(dòng)總是_，這種現(xiàn)象叫作波的干涉，所形成的這種穩(wěn)定圖樣叫作_(2)干涉條件：兩列波的頻率必須_；兩個(gè)波源的相位差必須_(3)一切波都能發(fā)生干涉，干涉是波_的現(xiàn)象頻率加強(qiáng)減弱干涉圖樣相同保持不變特有1敲擊音叉使其發(fā)聲，然后轉(zhuǎn)動(dòng)音叉，為什么聽到聲音忽強(qiáng)忽弱？【答案】這是聲波的干涉現(xiàn)象音叉的兩股振動(dòng)頻率相同，這樣，兩列頻率相同的聲波在空氣中傳播，有的區(qū)域振動(dòng)加強(qiáng)，有的區(qū)域振動(dòng)減弱，于是聽到聲音忽強(qiáng)忽弱2有人說在波的干涉圖樣中，加強(qiáng)點(diǎn)就是位移始終最大的點(diǎn)，減弱點(diǎn)就是位移始終為零的點(diǎn)，這種說法對(duì)嗎？【答案】這種說法不正確在干涉圖樣中的加強(qiáng)點(diǎn)是以兩列波的振幅之和為振

3、幅做振動(dòng)的點(diǎn)，某一瞬時(shí)振動(dòng)位移可能是零同理，減弱點(diǎn)是以兩列波的振幅之差為振幅做振動(dòng)的點(diǎn)，它的位移不一定始終為零蟋蟀是利用了_發(fā)出聲音，某同學(xué)圍繞蟋蟀走了一圈，聽到忽高忽低的蟋蟀聲，這是由于聲波的_現(xiàn)象填空處選擇正確的是()A蟋蟀的嘴衍射B蟋蟀的翅膀干涉C蟋蟀的翅膀共振D蟋蟀的嘴共振【答案】B【解析】蟋蟀是依靠一雙翅膀的振動(dòng)發(fā)聲，兩翅膀的振動(dòng)頻率、振幅相同，形成相干波源，在周圍出現(xiàn)振動(dòng)加強(qiáng)與減弱的區(qū)域多維課堂 | 素養(yǎng)初培如圖所示，操場(chǎng)中兩根電線桿上各有一只揚(yáng)聲器，接在同一個(gè)擴(kuò)音機(jī)上，一位同學(xué)沿著MN方向走來對(duì)波的疊加與波的干涉現(xiàn)象的理解問題(1)他聽到的聲音會(huì)有什么變化？(2)為什么？【答案】

4、(1) 聲音忽強(qiáng)忽弱(2) 因?yàn)槁暡òl(fā)生了干涉現(xiàn)象1波的獨(dú)立傳播幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)特征，繼續(xù)傳播即各自的波長(zhǎng)、頻率等保持不變2波的疊加波的疊加原理是波具有獨(dú)立傳播性的必然結(jié)果，由于總位移是兩個(gè)位移的矢量和，所以疊加區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)的位移可能增大，也可能減小探究總結(jié)兩列同相波的疊加，振動(dòng)加強(qiáng)，振幅增大(如圖甲所示)兩列反相波的疊加，振動(dòng)減弱，振幅減小(如圖乙所示)甲乙3干涉條件(1)波的疊加是無條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都會(huì)疊加(2)穩(wěn)定干涉圖樣的產(chǎn)生是有條件的，必須是兩列同類的波，并且波的頻率相同、振動(dòng)方向在同一直線上、相位差恒定如果兩列波的頻率不相等，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)其波長(zhǎng)

5、就不相等，這樣不能形成穩(wěn)定的振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)因此我們就看不到穩(wěn)定的干涉圖樣，只能是一般的振動(dòng)疊加現(xiàn)象(3)明顯的干涉圖樣和穩(wěn)定的干涉圖樣意義是不同的，明顯的干涉圖樣除了滿足相干條件外，還必須滿足兩列波振幅差別不大振幅越是接近，干涉圖樣越明顯4關(guān)于加強(qiáng)點(diǎn)(區(qū))和減弱點(diǎn)(區(qū))(1)加強(qiáng)點(diǎn)：在某些點(diǎn)兩列波引起的振動(dòng)始終加強(qiáng)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)最劇烈，振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之和，AA1A2(2)減弱點(diǎn)：在某些點(diǎn)兩列波引起的振動(dòng)始終削弱，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之差，A|A1A2|，若兩列波振幅相同，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的合振幅就等于零，水面保持平靜5干涉圖樣及其特征(1)干涉圖樣：如圖所示(2)特征：加強(qiáng)區(qū)和

6、減弱區(qū)的位置固定不變加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，減弱區(qū)始終減弱(加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)不隨時(shí)間變化)加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔特別提醒：(1)振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)的振動(dòng)總是加強(qiáng)，但并不是始終處于波峰或波谷，它們都在平衡位置附近振動(dòng)，有的時(shí)刻位移也為零只是振幅為兩列波振幅之和，顯得振動(dòng)劇烈(2)振動(dòng)減弱點(diǎn)的振動(dòng)始終減弱，位移的大小始終等于兩列波分別引起位移的大小之差，振幅為兩列波振幅之差如果兩列波的振幅相同，則振動(dòng)減弱點(diǎn)將會(huì)總是處于靜止素養(yǎng)點(diǎn)評(píng)：本探究通過對(duì)波的疊加與波的干涉現(xiàn)象的理解，培養(yǎng)“科學(xué)思維”素養(yǎng).波的干涉精練1(多選)如圖所示，實(shí)線和虛線分別表示振幅、頻率均相同的兩列波的波峰和波谷此刻，M是波峰與波峰的相遇點(diǎn)，下列

7、說法中正確的是()A該時(shí)刻質(zhì)點(diǎn)O正處在平衡位置BP、N兩質(zhì)點(diǎn)始終處在平衡位置C隨著時(shí)間的推移，質(zhì)點(diǎn)M向O點(diǎn)處移動(dòng)D從該時(shí)刻起，經(jīng)過四分之一周期，質(zhì)點(diǎn)M到達(dá)平衡位置【答案】BD【解析】由題圖可知，圖中O、M為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，此時(shí)刻O處于波谷，M處于波峰，A錯(cuò)誤；N、P為減弱點(diǎn)，又因兩列波振幅相同，因此，N、P兩點(diǎn)振幅為零，即兩質(zhì)點(diǎn)始終處于平衡位置，B正確；質(zhì)點(diǎn)不會(huì)隨波移動(dòng)，C錯(cuò)誤；從該時(shí)刻起經(jīng)四分之一周期，兩列波在M點(diǎn)分別引起的振動(dòng)都位于平衡位置，故M點(diǎn)位于平衡位置，D正確變式1(多選)如圖表示兩個(gè)相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇圖中實(shí)線表示某時(shí)刻的波峰，虛線表示的是波谷，下列說法正

8、確的是()Aa、c兩點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng)，b、d兩點(diǎn)的振動(dòng)減弱Be、f兩點(diǎn)的振動(dòng)介于加強(qiáng)和減弱之間C經(jīng)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的位置互換D經(jīng)半個(gè)周期后，原來位于波峰的點(diǎn)將位于波谷，原來位于波谷的點(diǎn)將位于波峰【答案】AD【解析】波的干涉示意圖所示的僅是某一時(shí)刻兩列相干波疊加的情況，形成干涉圖樣的所有介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)都在不停地振動(dòng)著，其位移的大小和方向都在不停地變化著但要注意，對(duì)穩(wěn)定的干涉，振動(dòng)加強(qiáng)和減弱的區(qū)域的空間位置是不變的a點(diǎn)是波谷和波谷相遇的點(diǎn)，c點(diǎn)是波峰和波峰相遇的點(diǎn)，都是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；而b、d兩點(diǎn)都是波峰和波谷相遇的點(diǎn)，是振動(dòng)減弱點(diǎn)，A正確；e點(diǎn)位于加強(qiáng)點(diǎn)的連線上，為加強(qiáng)點(diǎn)，f點(diǎn)位于減弱點(diǎn)的連線上，

9、為減弱點(diǎn)，B錯(cuò)誤；相干波源產(chǎn)生的波的干涉是穩(wěn)定的，加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的位置不會(huì)隨時(shí)間變化，C錯(cuò)誤；因形成干涉圖樣的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)也在不停地做周期性振動(dòng)，經(jīng)半個(gè)周期原來位于波峰的點(diǎn)將位于波谷，原來位于波谷的點(diǎn)將位于波峰，D正確波的疊加精練2消除噪聲污染是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的一個(gè)重要課題，內(nèi)燃機(jī)、通風(fēng)機(jī)等在排放各種高速氣流的過程中都發(fā)出噪聲，干涉型消聲器可以用來削弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲，干涉型消聲器的結(jié)構(gòu)及氣流運(yùn)行如圖所示，產(chǎn)生的波長(zhǎng)為的聲波沿水平管道自左向右傳播，當(dāng)聲波到達(dá)a處時(shí)，分成兩束相干波，它們分別通過r1和r2的路程，再在b處相遇，即可達(dá)到削弱噪聲的目的，若r|r2r1|，則r等于()【答案】C【解析】根

10、據(jù)干涉特點(diǎn)知，兩相干波源的距離差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，此點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，而消除噪聲不能加強(qiáng)，故A、B錯(cuò)誤；距離差為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，此點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)，本題為消除噪音，要減弱振動(dòng)，故C正確，D錯(cuò)誤變式2在學(xué)校運(yùn)動(dòng)場(chǎng)上50 m直跑道的兩端，分別安裝了由同一信號(hào)發(fā)生器帶動(dòng)的兩個(gè)相同的揚(yáng)聲器兩個(gè)揚(yáng)聲器連續(xù)發(fā)出波長(zhǎng)為5 m的聲波一同學(xué)從該跑道的中點(diǎn)出發(fā)，向某一端點(diǎn)緩慢行進(jìn)10 m，在此過程中，他聽到揚(yáng)聲器聲音由強(qiáng)變?nèi)醯拇螖?shù)為()A2B4C6D8【答案】B【解析】根據(jù)波的干涉的加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的條件，可知當(dāng)某點(diǎn)與兩個(gè)波源距離差為波長(zhǎng)的整數(shù)倍時(shí)，該點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，即聲音加強(qiáng)點(diǎn)，由題可知，xn5n(n0,1,2，)

11、，所以這位同學(xué)距離跑道兩端相差 5 m 的整數(shù)倍，也就是說這位同學(xué)每向前運(yùn)動(dòng)2.5 m，就為一個(gè)聲音加強(qiáng)點(diǎn)，10 m內(nèi)共有4個(gè)點(diǎn)，故B正確核心素養(yǎng)微專題波的衍射與干涉現(xiàn)象的比較干涉與衍射的研究對(duì)象不同，從形式上看，衍射是波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，而波的干涉是兩列波的疊加；干涉圖樣與衍射圖樣不同，干涉圖樣中有間隔均勻的加強(qiáng)、減弱區(qū)，而衍射圖樣相當(dāng)于從衍射孔處有一個(gè)新的波源【考題延伸】利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖甲、乙所示，則()A圖甲、乙均顯示了波的干涉現(xiàn)象B圖甲、乙均顯示了波的衍射現(xiàn)象C圖甲顯示了波的干涉現(xiàn)象，圖乙顯示了波的衍射現(xiàn)象D圖甲顯示了波的衍射現(xiàn)象，圖乙顯示了波的干涉現(xiàn)象【答案】D

12、【解析】圖甲中可以看出只有一條狹縫，是一列波的傳播，水波發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象；圖乙中有兩個(gè)波源，是兩列波的傳播，在重疊區(qū)域，有些區(qū)域振動(dòng)加強(qiáng)，有些區(qū)域振動(dòng)減弱，是干涉現(xiàn)象，故D正確素養(yǎng)點(diǎn)評(píng)：本題通過考查波的衍射與干涉現(xiàn)象的比較，培養(yǎng)學(xué)生的“科學(xué)思維”素養(yǎng)課堂小練 | 素養(yǎng)達(dá)成1(2020年嘉定區(qū)校級(jí)期中)如圖所示，分別用實(shí)線和虛線表示的兩列水波在水中相遇某時(shí)刻，A位置剛好為兩列波各自的第一個(gè)波峰相遇處，則A位置()A始終保持在平衡位置上方B始終是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)C始終是振動(dòng)減弱點(diǎn)D既不是始終加強(qiáng)也不是始終減弱【答案】D2(2021屆奉賢區(qū)一模)如圖所示，實(shí)線表示波源S1、S2發(fā)出的兩列水波的波峰位置，

13、則圖中()Aa、b均為振動(dòng)減弱Ba、b均為振動(dòng)加強(qiáng)Ca振動(dòng)加強(qiáng)，b振動(dòng)減弱Da振動(dòng)減弱，b振動(dòng)加強(qiáng)【答案】D【解析】圖示時(shí)刻，a點(diǎn)是S1的波谷與S2的波峰相遇，振動(dòng)減弱；b點(diǎn)是波谷與波谷相遇，振動(dòng)加強(qiáng)故A、B、C錯(cuò)誤，D正確3當(dāng)兩列同頻率的水波發(fā)生干涉現(xiàn)象時(shí)，若兩列波的波峰在P點(diǎn)相遇，則()質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)始終加強(qiáng)質(zhì)點(diǎn)P的頻率最大質(zhì)點(diǎn)P的位移始終最大質(zhì)點(diǎn)P的位移有時(shí)可能為零ABCD【答案】D【解析】由于兩列波的波峰在P點(diǎn)相遇，P點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，且振動(dòng)始終加強(qiáng)，故正確；兩列波發(fā)生干涉，它們的周期和頻率不會(huì)發(fā)生改變，各個(gè)點(diǎn)的頻率仍是相同的，故錯(cuò)誤；振動(dòng)加強(qiáng)并不意味著其位移始終最大，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的振幅最大，但位移總在變化，有時(shí)可能為零，故錯(cuò)誤，正確故D正確4(多選)如圖所示，S1、S2是振動(dòng)情況完全相同的兩個(gè)機(jī)械波波源，振幅為A，a、b、c三點(diǎn)分別位于S1、S2連線的中垂線上，且abbc.某時(shí)刻a是兩列波波峰的相遇點(diǎn)，c是兩列波波谷的相遇點(diǎn)，則()Aa處質(zhì)點(diǎn)的位移始終為2ABc處質(zhì)點(diǎn)的位移始終為2ACb處質(zhì)點(diǎn)的振幅為2ADc處質(zhì)點(diǎn)的振幅為2A【