【優(yōu)化方案】高考物理總復(fù)習(xí) 第7章第三節(jié) 波的干涉和衍射 多普勒效應(yīng)課件 大綱

第三節(jié)波的干涉和衍射

多普勒效應(yīng)第三節(jié)波的干涉和衍射多普勒效應(yīng)基礎(chǔ)知識(shí)梳理課堂互動(dòng)講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練基礎(chǔ)知識(shí)梳理一、波的疊加和干涉1．波的獨(dú)立傳播原理兩列波相遇前、相遇過程中和相遇后，各自的傳播特性不發(fā)生任何變化，即各列波之間不相互干擾．2．波的疊加原理幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)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)引起的位移的矢量和．3．波的干涉(1)定義：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)____、某些區(qū)域的振動(dòng)____，這種現(xiàn)象叫波的干涉．(2)條件：兩列波的頻率相同．干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，波同時(shí)還可以發(fā)生反射、折射．加強(qiáng)減弱二、波的衍射1．定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射．2．發(fā)生明顯衍射的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)________或者比波長(zhǎng)____時(shí)．3．關(guān)于衍射的兩點(diǎn)說(shuō)明(1)衍射始終存在，只是有的衍射明顯，有的衍射不明顯．(2)衍射和干涉都是波的特有現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生__________.相差不多更小干涉和衍射三、聲波、次聲波和超聲波1．聲波：聲源的振動(dòng)在_______的傳播．聲波是縱波，是機(jī)械波的一種．2．聲速：聲波在空氣中的傳播速度約為________.聲速與____有關(guān)，與____無(wú)關(guān)．3．聲波的分類(1)可聞聲波：頻率范圍在_____________的聲波．(2)超聲波：頻率高于_____Hz的聲波，可用于工程質(zhì)量檢測(cè)及疾病的診斷．(3)次聲波：頻率低于__Hz的聲波．介質(zhì)中340m/s介質(zhì)頻率20～20000Hz20000204．人耳能夠把回聲與原聲區(qū)別開來(lái)的最小時(shí)間間隔為_____.四、多普勒效應(yīng)1．定義：由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到____發(fā)生變化的現(xiàn)象．2．實(shí)質(zhì)：波源的真實(shí)頻率不發(fā)生變化，只是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化．3．說(shuō)明：機(jī)械波、電磁波都能發(fā)生多普勒效應(yīng)．0.1s頻率課堂互動(dòng)講練一、對(duì)波的干涉現(xiàn)象的理解1．波的干涉的條件(1)只有頻率相同的兩列波，才能發(fā)生干涉，形成穩(wěn)定的干涉圖樣．(2)如果頻率不同，兩列波也可以疊加，但不能發(fā)生干涉現(xiàn)象而形成干涉圖樣．2．加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的形成(1)兩列波疊加時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移等于兩列波單獨(dú)傳播時(shí)位移的矢量和，若位移方向總是相同，則振動(dòng)加強(qiáng)．位移方向總是相反，則振動(dòng)減弱．(2)頻率相同的波干涉后，加強(qiáng)區(qū)振幅最大，等于兩列波振幅之和．減弱區(qū)振幅最小等于振幅之差，加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置是固定的．(3)如果兩列波振幅相等，則減弱區(qū)的質(zhì)點(diǎn)位移總是為零．但加強(qiáng)區(qū)并不是位移總保持最大，而是以兩列波2倍的振幅振動(dòng)，也會(huì)出現(xiàn)波峰、波谷和位移為零的時(shí)刻．3．加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的變化規(guī)律(1)波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇處，一定是加強(qiáng)的，用一條平滑的曲線將以上各點(diǎn)連接起來(lái)，這條線上的點(diǎn)都是加強(qiáng)的；(2)波峰與波谷相遇處，一定是減弱的，把以上各點(diǎn)用平滑的曲線連接起來(lái)，這條線上的點(diǎn)都是減弱的；(3)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)之間各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的振幅之間．4．干涉加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的判斷方法(2)現(xiàn)象判斷法法：若某點(diǎn)點(diǎn)總是波峰峰與波峰(或波谷與波波谷)相遇，則該該點(diǎn)為加強(qiáng)強(qiáng)點(diǎn)；若總總是波峰與與波谷相遇遇，則為減減弱點(diǎn)．不不能認(rèn)為加加強(qiáng)點(diǎn)的位位移永遠(yuǎn)最最大，減弱弱點(diǎn)的位移移永遠(yuǎn)最小?。靡粭l曲線線將加強(qiáng)點(diǎn)點(diǎn)連接起來(lái)來(lái)，這條曲曲線上的點(diǎn)點(diǎn)都是加強(qiáng)強(qiáng)點(diǎn)；把減減弱點(diǎn)用曲曲線連接起起來(lái)，曲線線上的點(diǎn)都都是減弱點(diǎn)點(diǎn)．加強(qiáng)點(diǎn)點(diǎn)與減弱點(diǎn)點(diǎn)之間各質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的振幅幅介于加強(qiáng)強(qiáng)點(diǎn)與減弱弱點(diǎn)的振幅幅之間．即時(shí)應(yīng)用1.如圖7－3－1所示表示兩兩列相干水水波某時(shí)刻刻的波峰和和波谷位置置，實(shí)線表表示波峰，，虛線表示示波谷，相相鄰實(shí)線與與虛線間的的距離為0.2m，波速為1m/s，在在圖圖示示范范圍圍內(nèi)內(nèi)可可以以認(rèn)認(rèn)為為這這兩兩列列波波的的振振幅幅均均為為1cm，C點(diǎn)是是相相鄰鄰實(shí)實(shí)線線與與虛虛線線間間的的中中點(diǎn)點(diǎn)，，則則()圖7－3－1A．圖圖示示時(shí)時(shí)刻刻A、B兩點(diǎn)點(diǎn)的的豎豎直直高高度度差差為為2cmB．圖圖示示時(shí)時(shí)刻刻C點(diǎn)正正處處于于平平衡衡位位置置且且向向水水面面上上運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)C．F點(diǎn)到兩波源的的路程差為零零D．經(jīng)0.1s，A點(diǎn)的位移為零零解析：選BD.圖示時(shí)刻點(diǎn)A、B、D振動(dòng)加強(qiáng)，A、B間高度差hAB＝4A＝4cm，A、D間高度差為零零；圖示時(shí)刻刻點(diǎn)C在水面，根據(jù)據(jù)上下坡法，，點(diǎn)C由水面向上運(yùn)運(yùn)動(dòng)；圖示時(shí)時(shí)刻E、F振動(dòng)減弱，位位移為零，到到兩波源的路路程差為半波波長(zhǎng)的奇數(shù)倍倍；波長(zhǎng)為0.4m，周期為0.4s，經(jīng)過時(shí)間Δt＝0.1s＝0.25T，兩列波的平平衡位置傳到到A點(diǎn)，則位移為為零．二、多普勒效應(yīng)的成因分析1．接收頻率的實(shí)質(zhì)：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)．當(dāng)波以速度v通過接收者時(shí)，時(shí)間t內(nèi)通過的完全波的個(gè)數(shù)為N＝，單位時(shí)間內(nèi)通過接收者的完全波的個(gè)數(shù)，即接收頻率．2．波源不動(dòng)：：觀察者朝向向波源以某一一速度運(yùn)動(dòng)，，由于相對(duì)速速度增大而使使得單位時(shí)間間內(nèi)通過觀察察者的完全波波的個(gè)數(shù)增多多，接收頻率率增大了．同同理可知，當(dāng)當(dāng)觀察者背離離波源運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)，接收頻率率將減小．3．觀察者不動(dòng)動(dòng)：波源朝向向觀察者以某某一速度運(yùn)動(dòng)動(dòng)，由于波長(zhǎng)長(zhǎng)變短，而使使得單位時(shí)間間內(nèi)通過觀察察者的完全波波的個(gè)數(shù)增多多，接收頻率率亦增大，同同理可知，當(dāng)當(dāng)波源背離觀觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)時(shí)，接收頻率率將減?。磿r(shí)應(yīng)用2.站在火車站臺(tái)臺(tái)上的旅客聽聽到路過火車車?guó)Q笛聲的音音調(diào)(注：音調(diào)由頻頻率決定，頻頻率大時(shí)音調(diào)調(diào)高，頻率小小時(shí)音調(diào)低)變化情況，以以下說(shuō)法正確確的是()A．當(dāng)火車進(jìn)站站時(shí)，鳴笛聲聲的音調(diào)變低低B．當(dāng)火車進(jìn)站站時(shí)，鳴笛聲聲的音調(diào)變高高C．當(dāng)火車離站站時(shí)，鳴笛聲聲的音調(diào)變低低D．當(dāng)火車離站站時(shí)，鳴笛聲聲的音調(diào)變高高解析：選BC.根據(jù)多普勒效效應(yīng)，火車進(jìn)進(jìn)站時(shí)，波源源向觀察者靠靠近，旅客聽聽到的鳴笛聲聲的音調(diào)變高高；當(dāng)火車離離站時(shí)，旅客客聽到的鳴笛笛聲的音調(diào)變變低，故B、C正確．經(jīng)典題型探究(2011年豐臺(tái)區(qū)模擬)甲、乙兩列完全相同的橫波，分別從波源A、B兩點(diǎn)沿x軸相向傳播，已知在t＝0時(shí)的波形如圖7－3－2所示．若兩列波的波速均為1m/s，則C、E、F、G、D五個(gè)質(zhì)點(diǎn)中(

)例1波的疊加題型一圖7－3－2A．t＝0.2s時(shí)，只有F點(diǎn)的位移最大大B．t＝0.2s時(shí)，E、G兩點(diǎn)的位移最最大C．t＝0.5s時(shí)，C、F、D三點(diǎn)的位移最最大D．t＝0.5s時(shí)，只有F點(diǎn)的位移最大大【思路點(diǎn)撥】?jī)闪胁ǒB加后后，各質(zhì)點(diǎn)的的位移等于兩兩列波各自產(chǎn)產(chǎn)生位移的矢矢量和．【解析】t＝0.2s時(shí)，甲、乙兩兩列波均傳到到F點(diǎn)處．兩列波波還沒有疊加加到一起，F(xiàn)點(diǎn)的位移為零零，E、G兩點(diǎn)的位移為為負(fù)的最大，，故A錯(cuò)，B對(duì)．t＝0.5s時(shí)，甲、乙兩兩列波疊加的的波形如圖7－3－3，故D對(duì)，C錯(cuò)．【答案】BD圖7－3－3例2加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的判斷題型二(滿分樣樣板6分)(2010年高考考課標(biāo)標(biāo)全國(guó)國(guó)卷)波源S1和S2振動(dòng)方方向相相同，，頻率率均為為4Hz，分別別置于于均勻勻介質(zhì)質(zhì)中x軸上的的O、A兩點(diǎn)處處，OA＝2m，如圖圖7－3－4所示．．兩波波源產(chǎn)產(chǎn)生的的簡(jiǎn)諧諧橫波波沿x軸相向向傳播播，波波速為為4m/s.已知兩兩波源源振動(dòng)動(dòng)的初初始相相位相相同．．求：：圖7－3－4(1)簡(jiǎn)諧橫橫波的的波長(zhǎng)長(zhǎng)；(2)OA間合振振動(dòng)振振幅最最小的的點(diǎn)的的位置置．解題樣樣板【答案】見解析析變式訓(xùn)訓(xùn)練如圖7－3－5所示，，為兩兩列波波在空空間相相遇疊疊加，，其中中實(shí)線線代表表的甲甲波向向右傳傳播，，虛線線代表表的乙乙波向向左傳傳播，，則()A．A、B點(diǎn)是是振振動(dòng)動(dòng)加加強(qiáng)強(qiáng)點(diǎn)點(diǎn)B．A、D點(diǎn)是是振振動(dòng)動(dòng)加加強(qiáng)強(qiáng)點(diǎn)點(diǎn)C．B、E點(diǎn)是是振振動(dòng)動(dòng)減減弱弱點(diǎn)點(diǎn)D．D、F點(diǎn)是是振振動(dòng)動(dòng)減減弱弱點(diǎn)點(diǎn)答案案：：BC圖7－3－5對(duì)波的衍衍射現(xiàn)象象的理解解例3如圖7－3－6所示，S是波源，，M、N是兩擋板板，其中中M板固定，，N板可以左左右移動(dòng)動(dòng)．兩板板中間有有一狹縫縫，此時(shí)時(shí)題型三圖7－3－6A點(diǎn)沒有明明顯振動(dòng)動(dòng)，為使使A點(diǎn)發(fā)生明明顯振動(dòng)動(dòng)，可采采取的方方法是()A．增大波波源振動(dòng)動(dòng)頻率B．減小波波源振動(dòng)動(dòng)頻率C．將N板向右平平移一些些D．將N板向左平平移一些些【思路點(diǎn)撥撥】本題要求求使A點(diǎn)處的波波動(dòng)更明明顯，即即應(yīng)使經(jīng)經(jīng)狹縫發(fā)發(fā)生的衍衍射現(xiàn)象象更顯著著，根據(jù)據(jù)發(fā)生明明顯衍射射現(xiàn)象的的條件進(jìn)進(jìn)行判斷斷．【解析】當(dāng)狹縫尺尺寸固定定時(shí)，應(yīng)應(yīng)使波的的波長(zhǎng)變變長(zhǎng)，根根據(jù)v＝λf知，波速速是一定定的，要要使λ增大，只只有使f減小，故故A項(xiàng)錯(cuò)誤，，B項(xiàng)正確；；當(dāng)波長(zhǎng)長(zhǎng)一定時(shí)時(shí)，只有有使縫的的尺寸與與波長(zhǎng)差差不多或或者比波波長(zhǎng)更小小，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，，D項(xiàng)正確．．【答案】BD【規(guī)律總結(jié)結(jié)】只有孔的的尺寸或或障礙物物大小跟跟波長(zhǎng)相相差不多多或者比比波長(zhǎng)小小，衍射射現(xiàn)象才才明顯，，在實(shí)際際中可以以改變孔孔的大小小或波長(zhǎng)長(zhǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)這一條條件．多普勒效效應(yīng)題型四例4根據(jù)多普普勒效應(yīng)應(yīng)，下列列說(shuō)法中中正確的的有()A．醫(yī)生檢檢查身體體用的““B超”是根根據(jù)超聲聲波的多多普勒效效應(yīng)制成成的B．一位有有經(jīng)驗(yàn)的的戰(zhàn)士聽聽到飛行行的炮彈彈尖叫聲聲越來(lái)越越尖銳，，判斷炮炮彈正向向他靠近近C．根據(jù)光光波的多多普勒效效應(yīng)，由由地球接接收到遙遙遠(yuǎn)天體體發(fā)出的的光波的的頻率越越來(lái)越小小，可以以判斷此此天體正正遠(yuǎn)離地地球D．當(dāng)波源源和觀察察者間有有相對(duì)運(yùn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，，觀察者者接收到到的頻率率一定和和波源發(fā)發(fā)出的頻頻率不同同【解析】超聲波檢檢查人體體時(shí)，不不同組織織反射的的超聲波波的量是是不同的的，從而而形成B超影像，，A不正確；；當(dāng)波源源與觀察察者間相相對(duì)靠近近時(shí)，觀觀察者感感到頻率率