12.4波的衍射和干涉 学案（含答案） (1)

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12.4波的干涉
学案
教学目标
知识目标
1、知道波的叠加原理．
2、知道什么是波的干涉现象和干涉图样．
3、知道干涉现象也是波所特有的现象．
过程与方法
理解波的干涉是波特有的现象
情感，态度和价值观
了解波的干涉在生活中的应用，感受物理与生活之间的紧密联系教学重难点
重点：波的干涉现象及其产生条件。
难点：波的叠加原理。
使用说明及方法指导：
1.认真阅读课本29-31页领悟自主学习内容，把不理解的内容用红笔画出来。
2.对教学案中问题要认真仔细看后再完成有关练习，有疑点地方用红笔勾画出来。
预习检测
1.几列波相遇时能够保持各自的________________，继续传播，即各自的波长、频率等________________．几列波相遇时，在它们重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于几列波单独传播时引起的位移的__________，这就是波的叠加．21教育网
2．频率相同的两列波叠加时，某些区域的________________、某些区域的________________，这种现象叫做波的干涉．产生干涉的两个必要条件：两列波的频率必须________，两个波源的相位差必须________________．一切波都能发生干涉，干涉也是波所________的现象．21cnjy.com
探究问题
1.（C级）两个波相遇后结果又如何呢？观察两列波在相遇前、相遇时、相遇后的情景
2.（C级）两列波相遇时，振动点的位移是怎样引起的？
3.（C级）振动加强点的位移始终最大吗？
4.
（C级）振动减弱点的位移始终最小吗？
5.
（C级）干涉图样有什么特征？
方法指导：
1.波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加.
2.稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向在同一直线上、相位差恒定.如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点.因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象.
3.明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的，明显的干涉图样除了满足相干条件外，还必须满足两列波振幅差别不大.振幅越是接近，干涉图样越明显.21世纪教育网版权所有
4.振动加强的点和振动减弱的点始终在以振源的频率振动，其振幅不变(若是振动减弱点，振幅小).但其位移随时间发生变化.2·1·c·n·j·y
5.干涉图样及其特征
(1)干涉图样：如图所示.
(2)特征：①加强区和减弱区的位置固定不变.
②加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化).
③加强区与减弱区互相间隔.
(1)振动加强的点的振动总是加强，但并不是始终处于波峰或波谷，它们都在平衡位置附近振动，有的时刻位移也为零.只是振幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈.(2)振动减弱点的振动始终减弱，位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差，振幅为两列波振幅之差.如果两列波的振幅相同，则振动减弱点将会总是处于静止.21·世纪
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典型例题
典例1.（C级）两列波在某区域相遇，下列说法中正确的是(
)
A.两列波相遇时能够保持各自的状态互不干扰
B.由于这两列波相遇时叠加，当它们分开时波的频率、振幅都会发生变化
C.如果这两列波叠加以后使某些区域振动加强，某些区域振动减弱，那么这两列波发生明显干涉
D.两列波重叠的区域里，任何一点的总位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和
解析：选A、D.两列波相遇满足独立传播和叠加原理，波的干涉是出现稳定的振动加强和振动减弱相互间隔的现象，两列波叠加时，任何一点的位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和.故A、D正确.
典例2．（C级）如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇.图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是(
)【来源：21·世纪·教育·网】
A.a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱
B.e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间
C.经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换
D.经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰
【解题指导】求解此题应把握以下四点：
【解析】选A、D.波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况，形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着.但要注意，对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的.a点是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点；而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点，A正确.e点位于加强点的连线上，仍为加强点.f点位于减弱点的连线上，仍为减弱点，B错误.相干波源叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C错误.因形成干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动，经半个周期步调相反，D正确.
【规律方法】振动加强点与振动减弱点的判断方法
(1)振动加强点和振动减弱点的理解：不能认为振动加强点的
位移始终最大，振动减弱点的位移始终最小，而应该是振幅
增大的点为振动加强点，其实这些点也在振动着，位移可为
零；振幅减小的点为振动减弱点.
(2)条件判断法：振动情况完全相同的两波源产生的波叠加
时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的路程差为Δr，当
Δr=2k·
(k=0,1,2,…)时为振动加强点；当Δr=(2k+1)
·
(k=0，1，2，…)时为振动减弱点.若两波源振动步调相
反，则上述结论相反.
(3)现象判断法：若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为振动加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为振动减弱点.
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课堂检测
1.
（C级）关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是(　　)
A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加
B．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点
C．两列频率相同的波相遇时，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可能是零
D．两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大
2.
（C级）关于波的干涉，下列说法正确的是(　　)
A．只有横波才能发生干涉，纵波不能发生干涉
B．只要是两列以上的波，在相遇的区域内都能产生稳定的干涉
C．不管是横波还是纵波，只要叠加的两列波的频率相等，振动情况相同，就能产生稳定的干涉现象
D．干涉是机械波特有的现象
课后作业
1．（C级）两列波相叠加得到了干涉图样，则以下说法正确的是(　　)
A．两列波的频率一定相同
B．两波源振动一定同步
C．振动加强区与振动减弱区交替变化
D．振动加强区与振动减弱区互相间隔
2．（C级）关于波的干涉和衍射，下列说法中错误的是(
)
A.只有横波才能产生干涉，纵波不能产生干涉
B.任何两列波，都能产生干涉和衍射
C.不管是横波还是纵波，只要叠加的两列波的频率相等，振动情况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉
D.波长很小的波可以产生衍射，不能产生干涉
3．（C级）蝉是利用了a发出声音，某同学围绕蝉歇息的树干走了一圈，听到忽高忽低的蝉鸣声，这是由于声波的b现象，请选择a、b组合正确的是(
)www-2-1-cnjy-com
A.蝉的嘴
干涉
B.蝉的翅膀
干涉
C.蝉的翅膀
共振
D.蝉的嘴
共振
4．（C级）如图所示，甲、乙两平面波是振幅相同的相干波，甲波沿x轴正方向传播，乙波沿y轴正方向传播，图中实线表示某一时刻的波峰位置，虚线表示波谷位置，对图中正方形中央的a、b、c、d四点的振动情况，正确的判断是(
)2-1-c-n-j-y
针对训练1。【解析】选A、C、D.由振动图象可看出:T=0.2s
A、B间隔距离为半波长的奇数倍，Δx=(2n+1)
=1.8
m(n=0,1,2…)
所以λ=
m(n=0,1,2…)
由v=
得v=
m/s(n=0,1,2,…)
将n=0,1,2…代入得A、C、D选项正确.
课堂检测
1．C　[两列波相遇时一定叠加，没有条件，A错；振动加强是指振幅增大，而不只是波峰与波峰相遇，B错；加强点的振幅增大，仍然在自己的平衡位置两侧振动，故某时刻位移x可以是振幅范围内的任何值，C正确，D错误．]21
cnjy
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2．C　[干涉是波的特有现象，只要波的频率相同，两个波源的相位差保持不变，就会产生干涉现象．]
点评　产生干涉的两个条件：①频率相等；②波源的相位差保持不变．
1.
解析：】AD　[干涉产生的必要条件是波的频率相等、波源的相位差恒定，两波源的振动不一定同步，故A正确，B错误．产生干涉现象时，振动加强区与振动减弱区互相间隔且不会变化，故C错误，D正确．]
点评　产生干涉现象时，振动加强区与振动减弱区互相间隔，且加强区总是加强，减弱区总是减弱，不会发生变化．【来源：21cnj
y.co
m】
2选A、D.干涉是波的特有现象，只要满足两列波的频率相等，振动情况相同，相位差恒定就能产生稳定的干涉，选项A、D错误，C正确；发生干涉和衍射不需要条件，所以任何波都能发生干涉和衍射，发生明显的衍射现象要求障碍物或孔的尺寸和波长相差不大，所以选项B正确.
【出处：21教育名师】
3．【解析】选B.蝉是依靠一双翅膀的振动发声，两翅膀的振动频率、振幅相同，形成相干波源，在周围出现振动加强与减弱的区域.【版权所有：21教育】
4．【解析】选B.当两列波出现干涉现象时，
要产生干涉图样，形成加强线、减弱线,
即加强线、减弱线彼此相间的稳定的干
涉图样，在图中设定A、B、C、D四点，
实线相交点，即波峰与波峰相遇，都是
振动加强点，可知B、D决定的直线为加
强线，过A、C两点且平行BD直线的两条直线也应是加强线，a、c两点在BD直线上，故a、c点是振动加强点，分别过b、d点且平行于BD直线的两条直线均在两加强线之间，应为减弱线，故b、d两点的振动是减弱的.
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