【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)知識梳理課堂互動講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練基礎(chǔ)知識梳理一、波的疊加和干涉1．波的獨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能夠保持各自的運動狀態(tài)，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時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____、某些區(qū)域的振動____，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，波同時還可以發(fā)生反射、折射．加強減弱二、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________或者比波長____時．3．關(guān)于衍射的兩點說明(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：聲源的振動在_______的傳播．聲波是縱波，是機械波的一種．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)別開來的最小時間間隔為_____.四、多普勒效應(yīng)1．定義：由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到____發(fā)生變化的現(xiàn)象．2．實質(zhì)：波源的真實頻率不發(fā)生變化，只是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化．3．說明：機械波、電磁波都能發(fā)生多普勒效應(yīng)．0.1s頻率課堂互動講練一、對波的干涉現(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．加強區(qū)和減弱區(qū)的形成(1)兩列波疊加時質(zhì)點的位移等于兩列波單獨傳播時位移的矢量和，若位移方向總是相同，則振動加強．位移方向總是相反，則振動減弱．(2)頻率相同的波干涉后，加強區(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)點位移總是為零．但加強區(qū)并不是位移總保持最大，而是以兩列波2倍的振幅振動，也會出現(xiàn)波峰、波谷和位移為零的時刻．3．加強區(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，一定是加強的，用一條平滑的曲線將以上各點連接起來，這條線上的點都是加強的；(2)波峰與波谷相遇處，一定是減弱的，把以上各點用平滑的曲線連接起來，這條線上的點都是減弱的；(3)加強點和減弱點之間各個質(zhì)點的振幅介于加強點和減弱點的振幅之間．4．干涉加強點與減弱點的判斷方法(2)現(xiàn)象判斷法法：若某點點總是波峰峰與波峰(或波谷與波波谷)相遇，則該該點為加強強點；若總總是波峰與與波谷相遇遇，則為減減弱點．不不能認(rèn)為加加強點的位位移永遠(yuǎn)最最大，減弱弱點的位移移永遠(yuǎn)最小?。靡粭l曲線線將加強點點連接起來來，這條曲曲線上的點點都是加強強點；把減減弱點用曲曲線連接起起來，曲線線上的點都都是減弱點點．加強點點與減弱點點之間各質(zhì)質(zhì)點的振幅幅介于加強強點與減弱弱點的振幅幅之間．即時應(yīng)用1.如圖7－3－1所示表示兩兩列相干水水波某時刻刻的波峰和和波谷位置置，實線表表示波峰，，虛線表示示波谷，相相鄰實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點是是相相鄰鄰實實線線與與虛虛線線間間的的中中點點，，則則()圖7－3－1A．圖圖示示時時刻刻A、B兩點點的的豎豎直直高高度度差差為為2cmB．圖圖示示時時刻刻C點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運動動C．F點到兩波源的的路程差為零零D．經(jīng)0.1s，A點的位移為零零解析：選BD.圖示時刻點A、B、D振動加強，A、B間高度差hAB＝4A＝4cm，A、D間高度差為零零；圖示時刻刻點C在水面，根據(jù)據(jù)上下坡法，，點C由水面向上運運動；圖示時時刻E、F振動減弱，位位移為零，到到兩波源的路路程差為半波波長的奇數(shù)倍倍；波長為0.4m，周期為0.4s，經(jīng)過時間Δt＝0.1s＝0.25T，兩列波的平平衡位置傳到到A點，則位移為為零．二、多普勒效應(yīng)的成因分析1．接收頻率的實質(zhì)：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)．當(dāng)波以速度v通過接收者時，時間t內(nèi)通過的完全波的個數(shù)為N＝，單位時間內(nèi)通過接收者的完全波的個數(shù)，即接收頻率．2．波源不動：：觀察者朝向向波源以某一一速度運動，，由于相對速速度增大而使使得單位時間間內(nèi)通過觀察察者的完全波波的個數(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動時時，接收頻率率將減小．3．觀察者不動動：波源朝向向觀察者以某某一速度運動動，由于波長長變短，而使使得單位時間間內(nèi)通過觀察察者的完全波波的個數(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動時時，接收頻率率將減小．即時應(yīng)用2.站在火車站臺臺上的旅客聽聽到路過火車車鳴笛聲的音音調(diào)(注：音調(diào)由頻頻率決定，頻頻率大時音調(diào)調(diào)高，頻率小小時音調(diào)低)變化情況，以以下說法正確確的是()A．當(dāng)火車進站站時，鳴笛聲聲的音調(diào)變低低B．當(dāng)火車進站站時，鳴笛聲聲的音調(diào)變高高C．當(dāng)火車離站站時，鳴笛聲聲的音調(diào)變低低D．當(dāng)火車離站站時，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)，火車進進站時，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，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年豐臺區(qū)模擬)甲、乙兩列完全相同的橫波，分別從波源A、B兩點沿x軸相向傳播，已知在t＝0時的波形如圖7－3－2所示．若兩列波的波速均為1m/s，則C、E、F、G、D五個質(zhì)點中(

)例1波的疊加題型一圖7－3－2A．t＝0.2s時，只有F點的位移最大大B．t＝0.2s時，E、G兩點的位移最最大C．t＝0.5s時，C、F、D三點的位移最最大D．t＝0.5s時，只有F點的位移最大大【思路點撥】兩列波疊加后后，各質(zhì)點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，甲、乙兩兩列波均傳到到F點處．兩列波波還沒有疊加加到一起，F(xiàn)點的位移為零零，E、G兩點的位移為為負(fù)的最大，，故A錯，B對．t＝0.5s時，甲、乙兩兩列波疊加的的波形如圖7－3－3，故D對，C錯．【答案】BD圖7－3－3例2加強點、減弱點的判斷題型二(滿分樣樣板6分)(2010年高考考課標(biāo)標(biāo)全國國卷)波源S1和S2振動方方向相相同，，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兩點處處，OA＝2m，如圖圖7－3－4所示．．兩波波源產(chǎn)產(chǎn)生的的簡諧諧橫波波沿x軸相向向傳播播，波波速為為4m/s.已知兩兩波源源振動動的初初始相相位相相同．．求：：圖7－3－4(1)簡諧橫橫波的的波長長；(2)OA間合振振動振振幅最最小的的點的的位置置．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點是是振振動動加加強強點點B．A、D點是是振振動動加加強強點點C．B、E點是是振振動動減減弱弱點點D．D、F點是是振振動動減減弱弱點點答案案：：BC圖7－3－5對波的衍衍射現(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板可以左左右移動動．兩板板中間有有一狹縫縫，此時時題型三圖7－3－6A點沒有明明顯振動動，為使使A點發(fā)生明明顯振動動，可采采取的方方法是()A．增大波波源振動動頻率B．減小波波源振動動頻率C．將N板向右平平移一些些D．將N板向左平平移一些些【思路點撥撥】本題要求求使A點處的波波動更明明顯，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)象的的條件進進行判斷斷．【解析】當(dāng)狹縫尺尺寸固定定時，應(yīng)應(yīng)使波的的波長變變長，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項錯誤，，B項正確；；當(dāng)波長長一定時時，只有有使縫的的尺寸與與波長差差不多或或者比波波長更小小，故C項錯誤，，D項正確．．【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相相差不多多或者比比波長小小，衍射射現(xiàn)象才才明顯，，在實際際中可以以改變孔孔的大小小或波長長來實現(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)驗的的戰(zhàn)士聽聽到飛行行的炮彈彈尖叫聲聲越來越越尖銳，，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運運動時，，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，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靠近近時，觀觀察者感感到頻率率