【講與練】高中物理人教版(2019)選擇性必修1：3.4 波的干涉課件

第三章機(jī)械波4．波的干涉課前預(yù)習(xí)反饋課內(nèi)互動(dòng)探究課堂達(dá)標(biāo)檢測目標(biāo)體系構(gòu)建核心素養(yǎng)提升目標(biāo)體系構(gòu)建1．了解波的疊加原理。2．通過實(shí)驗(yàn)，認(rèn)識(shí)波的干涉現(xiàn)象和波的干涉圖樣。3．知道波發(fā)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的必要條件。4．知道干涉現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象。課前預(yù)習(xí)反饋

波的疊加

知識(shí)點(diǎn)

11．波的獨(dú)立傳播特性兩列波在彼此相遇并穿過后，每列波仍像相遇前一樣，保持各自_____________，繼續(xù)向前傳播。(如圖所示)原來的波形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)特征，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(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_________。同時(shí)矢量和波的干涉

知識(shí)點(diǎn)

21．干涉現(xiàn)象頻率相同、相位差恒定、振動(dòng)方向_______的兩列波疊加時(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。形成的這種穩(wěn)定圖樣叫作_______圖樣。2．兩列波產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件①兩列波的_____必須相同。②兩個(gè)波源的_______必須保持不變。3．波的干涉是波所特有的現(xiàn)象一切波都能夠發(fā)生_______現(xiàn)象；反之能夠發(fā)生_______現(xiàn)象的，一定是波。相同加強(qiáng)減弱干涉頻率相位差干涉干涉思考辨析『判一判』(1)敲擊音叉使其發(fā)聲，然后轉(zhuǎn)動(dòng)音叉，聽到聲音忽強(qiáng)忽弱是聲波的干涉現(xiàn)象。(

)(2)只有頻率相同的兩列波才可以疊加。(

)(3)在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移都等于原來位移的2倍。(

)(4)產(chǎn)生干涉的一個(gè)必要條件是，兩列波的頻率必須相同。(

)(5)在干涉圖樣中，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)質(zhì)點(diǎn)的位移總是最大。(

)√××√×『選一選』蟋蟀是利用了a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b現(xiàn)象，請(qǐng)選擇a、b組合正確的是(

)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。B『想一想』波的干涉和疊加是怎樣的關(guān)系？解析：(1)波的干涉是兩列波在頻率相同、相位差恒定的條件下的疊加特例。(2)波發(fā)生干涉時(shí)，相遇區(qū)域質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)完全滿足疊加規(guī)律：振動(dòng)方向相同，振動(dòng)加強(qiáng)；振動(dòng)方向相反，振動(dòng)減弱；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。課內(nèi)互動(dòng)探究探究

波的疊加情境導(dǎo)入做繩波疊加實(shí)驗(yàn)時(shí)，在水平繩兩端分別向上、向下抖動(dòng)一下，你能作出它們?cè)趥鞑ミ^程中的圖像嗎？兩列波相遇時(shí)，振動(dòng)情況怎樣？提示：要點(diǎn)提煉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、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。兩列同相波的疊加，振動(dòng)加強(qiáng)，振幅增大。兩列反相波的疊加，振動(dòng)減弱，振幅減小典例剖析

(多選)一個(gè)波源在繩的左端發(fā)出一個(gè)凸起①，頻率為f1，振幅為A1；同時(shí)另一波源在繩的右端發(fā)出一個(gè)凸起②，頻率為f2，振幅為A2，且f1<f2，P為兩波源連線的中點(diǎn)，如圖所示，已知機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度只由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定。下列說法正確的是()A．兩列波同時(shí)到達(dá)波源的中點(diǎn)PB．兩列波相遇時(shí)，P點(diǎn)的波峰值可達(dá)A1＋A2C．兩列波相遇時(shí)，繩上波峰值可達(dá)A1＋A2的點(diǎn)只有一個(gè)，此點(diǎn)在P點(diǎn)左側(cè)D．兩列波相遇后，各自仍保持原來的波形獨(dú)立傳播典例1ACD思路引導(dǎo)：(1)在同一介質(zhì)中兩列波的波速是相同的。(2)兩列波同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)時(shí)，P點(diǎn)位移仍為零，此后開始振動(dòng)起來，位移增大。解析：波的傳播具有獨(dú)立性，因?yàn)樵谕N介質(zhì)中，波速相等，兩列波同時(shí)傳到P點(diǎn)，使P點(diǎn)開始振動(dòng)，但并非波峰同時(shí)傳播到P點(diǎn)，如圖所示兩列波的波長不同，所以當(dāng)兩列波同時(shí)傳播到P點(diǎn)時(shí)，兩波峰距P點(diǎn)的距離并不相同，波長較小的波的波峰先到達(dá)P點(diǎn)，而兩波峰同時(shí)到達(dá)的位置在該時(shí)刻兩波峰的中間(圖中的O點(diǎn))，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，A、C、D正確。(多選)兩個(gè)不等幅的脈沖波在均勻介質(zhì)中均以1.0m/s的速率沿同一直線相向傳播，t＝0時(shí)刻的圖形如圖所示，圖中小方格的邊長為0.1m，則以下不同時(shí)刻，波形正確的是(

)對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練?ABD解析：脈沖波在介質(zhì)中傳播，x＝vt，當(dāng)t＝0.3s時(shí)，兩脈沖波分別沿波的傳播方向傳播0.3m，恰好相遇，故A正確；當(dāng)t＝0.4s、0.5s、0.6s時(shí)，兩脈沖波分別沿波的傳播方向傳播0.4m、0.5m、0.6m，由波的疊加原理知B、D正確，C錯(cuò)誤。探究

波的干涉情境導(dǎo)入如圖所示，操場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。他聽到的聲音會(huì)有什么變化？為什么？提示：聲音忽強(qiáng)忽弱，因?yàn)槁暡òl(fā)生了干涉現(xiàn)象。要點(diǎn)提煉1.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。2．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，A＝A1＋A2。(2)減弱點(diǎn)：在某些點(diǎn)兩列波引起的振動(dòng)始終相互削弱，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之差，A＝|A1－A2|，若兩列水波振幅相同，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的合振幅就等于零，水面保持平靜。3．干涉圖樣及其特征(1)干涉圖樣

：如圖所示(2)特征：①加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變。②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)。③加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔。(3)加強(qiáng)條件：某點(diǎn)到兩個(gè)波源的波程差是波長的整數(shù)倍，即Δs＝nλ；(n＝0,1,2,3…)(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。

典例剖析

(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，下列說法正確的是()A．a(chǎn)、c兩點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng)，b、d兩點(diǎn)的振動(dòng)減弱B．e、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)將位于波峰典例2AD思路引導(dǎo)：(1)波的干涉中波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇的點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，波峰與波谷相遇的點(diǎn)為減弱點(diǎn)。(2)振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)上的點(diǎn)都是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，振動(dòng)減弱區(qū)上的點(diǎn)都是振動(dòng)減弱點(diǎn)。(3)加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng)，減弱點(diǎn)始終減弱。(4)各質(zhì)點(diǎn)在平衡位置兩側(cè)做周期性振動(dòng)。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，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)不會(huì)隨時(shí)間變化，C錯(cuò)誤；因形成干涉圖樣的質(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。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練?C解析：根據(jù)干涉特點(diǎn)知，兩相干波源的距離差為波長的整數(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)，所以C正確，D錯(cuò)誤。核心素養(yǎng)提升比較波的干涉與衍射現(xiàn)象1．研究對(duì)象不同干涉是兩列波疊加。衍射是波繞過障礙物繼續(xù)傳播。2．圖樣不同干涉：強(qiáng)弱相間均勻圖樣。衍射：新的波源。

利用發(fā)波水槽得到的水面波形如圖a、b所示，則(

)A．圖a、b均顯示了波的干涉現(xiàn)象B．圖a、b均顯示了波的衍射現(xiàn)象C．圖a顯示了波的干涉現(xiàn)象，圖b顯示了波的衍射現(xiàn)象D．圖a顯示了波的衍射現(xiàn)象，圖b顯示了波的干涉現(xiàn)象案例D解析：圖a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；圖b中有兩個(gè)振源，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，故選項(xiàng)D正確。課堂達(dá)標(biāo)檢測1．(多選)(2023·新疆阿克蘇高三模擬)在空氣中的同一區(qū)域內(nèi)，兩列聲波波源的振動(dòng)情況如圖所示，可以肯定的是()A．a(chǎn)波源的頻率為b波源頻率的2倍B．a(chǎn)波的波長為b波波長的2倍C．a(chǎn)、b兩列波疊加能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉D．通過同一狹縫，a波的衍射效果比b波明顯BDA．加強(qiáng)、加強(qiáng) B．減弱、減弱C．加強(qiáng)、減弱 D．減弱、加強(qiáng)D3．(多選)(2023·河南省洛陽市第一中學(xué)高二5月)如圖所示為兩個(gè)完全相同的波源在介質(zhì)中形成的波相疊加而發(fā)生的干涉的示意圖，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，則以下說法正確的是()A．A點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，經(jīng)過半個(gè)