人教版（2019）高中物理 选择性必修第一册 第3章 第4节 波的干涉课件
文档属性
| 名称 | 人教版（2019）高中物理 选择性必修第一册 第3章 第4节 波的干涉课件 |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 2.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-09-08 14:43:11 | ||
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文档简介
第4节 波的干涉
核心素养
物理观念
科学思维
1.了解波的叠加原理。
2.知道波的干涉现象和干涉图样。
3.知道干涉现象是波特有的现象。
通过水波槽观察水波的干涉现象。
知识点一 波的叠加
[观图助学]
如图所示，在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，演示两列波相向传播并相遇的现象。思考以下问题：
(1)两列绳波相遇时，发生了什么现象？
(2)若绳两端持续上下抖动，两列绳波的振幅为A1、A2，则在两绳波的叠加区内，加强点和减弱点的振幅各多大？
提示 (1)如图丙所示，相遇区的质点振动幅度加大了。
(2)两列绳波相遇时，加强点的振幅为两列绳波振幅之和，即为A1＋A2，减弱点的振幅为两列绳波振幅之差|A1－A2|。
1.波的独立性
两列波相遇后，每列波将保持各自原来的波形继续向前传播，互不干扰。如图甲、乙所示，在同一直线上，向右传播的波1和向左传播的波2相遇以后，各自还是按照相遇前的波速、振幅、频率，继续沿着各自的方向传播，不会因为相遇而发生任何变化。
2.波的叠加原理：几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点______参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的________。
同时
矢量和
[观图助学]
如图所示，操场中两根竖直杆上各有一个扬声器，接在同一扩音机上，一位同学沿着AB方向走来。
(1)他听到的声音会有什么变化？
(2)这属于什么物理现象？
知识点二 波的干涉
答案 (1)有的地方声音强，有的地方声音弱。(2)干涉现象。
1.实验及现象
(1)实验：水槽中，波源是固定在同一个________上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆________地触动水面，形成两个波源，这两个波源发出的是______相同、振动方向也相同的两列波。
(2)现象：两列波相遇后，水面上出现了一条条__________的区域和__________的区域，这两类区域在水面上的位置是__________的。
振动片
周期性
频率
相对平静
激烈振动
稳定不变
2.定义：______相同的两列波叠加时，某些区域的振幅______、某些区域的振幅______，这种现象叫作波的干涉，形成的图样常常叫作__________。
3.产生干涉的两个必要条件是：两列波的______必须相同和两个波源的________必须保持不变。满足这两个条件的一切波都能发生干涉，干涉是波所______的现象。
4.产生稳定干涉图样的两列波的振幅越接近，干涉图样越明显。
频率
加大
减小
干涉图样
频率
相位差
特有
[思考判断]
(1)任意两列波都能产生稳定干涉现象。( )
(2)发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同。( )
(3)在振动减弱的区域，各质点都处于波谷。( )
(4)在振动加强的区域，有时质点的位移等于零。( )
(5)能产生稳定干涉图样的两列波叠加时，振动加强的位置和减弱的位置是不变的。( )
×
×
√
√
√
[探究归纳]
1.波的叠加原理是波具有独立传播的必然结果，由于总位移是两个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小。
(1)两列波的叠加，(如图甲所示)振动加强，振幅增大。
(2)两列波的叠加，(如图乙所示)振动减弱，振幅减小。
核心要点
波的叠加
2.波的叠加原理：几列不同波源产生的波，当它们在同一介质里传播时，在相遇处各质点的位移等于各列波单独存在时在该点所引起的位移的矢量和。叠加原理适用于一切波。
3.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。
[试题案例]
[例1] (多选)如图所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1、振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2、振幅为A2的半个波形b，且f1A.两列波比较，a波将先到达P点
B.两列波在P点叠加时，P点的位移最大可达A1＋A2
C.b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P点
D.两列波相遇时，绳上位移可达A1＋A2的点只有一个，此点在P点的左侧
答案 CD
方法凝炼
两列波相遇和两物体相遇不同，相遇处质点的位移等于两列波分别引起位移的矢量和，相遇后会按原来的振动形式继续向前传播。
[针对训练1] (多选)下列说法正确的是( )
A.任意两列波相遇时都会叠加
B.两列波相遇的区域中各质点的振幅都相同
C.在振动减弱的区域，各质点都处于波谷
D.在振动加强区域，有时质点的位移等于零
解析 任意两列波相遇时都会产生叠加，相遇区域中各质点的位移都遵循矢量合成法则，故A正确；两列波相遇的区域中，振动加强的位置振幅较大，振动减弱的位置振幅较小，故B错误；在振动加强的区域中，这些质点始终在振动，自然会有某些时刻的位移为零，故D正确；同理，振动减弱区域里，质点的位移也有某些时刻为零，故C错误。
答案 AD
核心要点
波的干涉
[要点归纳]
1.发生干涉的条件：(1)两列波的频率相同；(2)相位差恒定。
2.产生稳定干涉图样的两列波的振幅越接近。干涉图样越明显。
3.干涉图样及其特点
(1)干涉图样：如图所示。
(2)特点
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。
4.振动加强点和振动减弱点
[试题案例]
[例2] (多选)如图所示为两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇时产生的干涉图样。图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示波谷。下列说法正确的是( )
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
解析 波的干涉图样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位于加强点的连线上，仍为加强点，f位于减弱点的连线上，仍为减弱点，B错误；相干波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。
答案 AD
方法凝炼
根据条件判断法来确定加强点和减弱点时，一定要注意两波源的振动情况是相同还是相反。
[针对训练2] 图为某一报告厅主席台的平面图，AB是讲台，S1、S2是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位置和尺寸如图所示。报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫，为了避免啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消。已知空气中声速为340 m/s。若报告人声音的频率为136 Hz，问讲台上这样的位置有多少个？
所以，B点也是干涉加强点，因而O、B之间有2个干涉相消点，由对称性可知，AB上有4个干涉相消点。
答案 4个
核心素养
物理观念
科学思维
1.了解波的叠加原理。
2.知道波的干涉现象和干涉图样。
3.知道干涉现象是波特有的现象。
通过水波槽观察水波的干涉现象。
知识点一 波的叠加
[观图助学]
如图所示，在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，演示两列波相向传播并相遇的现象。思考以下问题：
(1)两列绳波相遇时，发生了什么现象？
(2)若绳两端持续上下抖动，两列绳波的振幅为A1、A2，则在两绳波的叠加区内，加强点和减弱点的振幅各多大？
提示 (1)如图丙所示，相遇区的质点振动幅度加大了。
(2)两列绳波相遇时，加强点的振幅为两列绳波振幅之和，即为A1＋A2，减弱点的振幅为两列绳波振幅之差|A1－A2|。
1.波的独立性
两列波相遇后，每列波将保持各自原来的波形继续向前传播，互不干扰。如图甲、乙所示，在同一直线上，向右传播的波1和向左传播的波2相遇以后，各自还是按照相遇前的波速、振幅、频率，继续沿着各自的方向传播，不会因为相遇而发生任何变化。
2.波的叠加原理：几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点______参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的________。
同时
矢量和
[观图助学]
如图所示，操场中两根竖直杆上各有一个扬声器，接在同一扩音机上，一位同学沿着AB方向走来。
(1)他听到的声音会有什么变化？
(2)这属于什么物理现象？
知识点二 波的干涉
答案 (1)有的地方声音强，有的地方声音弱。(2)干涉现象。
1.实验及现象
(1)实验：水槽中，波源是固定在同一个________上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆________地触动水面，形成两个波源，这两个波源发出的是______相同、振动方向也相同的两列波。
(2)现象：两列波相遇后，水面上出现了一条条__________的区域和__________的区域，这两类区域在水面上的位置是__________的。
振动片
周期性
频率
相对平静
激烈振动
稳定不变
2.定义：______相同的两列波叠加时，某些区域的振幅______、某些区域的振幅______，这种现象叫作波的干涉，形成的图样常常叫作__________。
3.产生干涉的两个必要条件是：两列波的______必须相同和两个波源的________必须保持不变。满足这两个条件的一切波都能发生干涉，干涉是波所______的现象。
4.产生稳定干涉图样的两列波的振幅越接近，干涉图样越明显。
频率
加大
减小
干涉图样
频率
相位差
特有
[思考判断]
(1)任意两列波都能产生稳定干涉现象。( )
(2)发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同。( )
(3)在振动减弱的区域，各质点都处于波谷。( )
(4)在振动加强的区域，有时质点的位移等于零。( )
(5)能产生稳定干涉图样的两列波叠加时，振动加强的位置和减弱的位置是不变的。( )
×
×
√
√
√
[探究归纳]
1.波的叠加原理是波具有独立传播的必然结果，由于总位移是两个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小。
(1)两列波的叠加，(如图甲所示)振动加强，振幅增大。
(2)两列波的叠加，(如图乙所示)振动减弱，振幅减小。
核心要点
波的叠加
2.波的叠加原理：几列不同波源产生的波，当它们在同一介质里传播时，在相遇处各质点的位移等于各列波单独存在时在该点所引起的位移的矢量和。叠加原理适用于一切波。
3.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。
[试题案例]
[例1] (多选)如图所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1、振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2、振幅为A2的半个波形b，且f1
B.两列波在P点叠加时，P点的位移最大可达A1＋A2
C.b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P点
D.两列波相遇时，绳上位移可达A1＋A2的点只有一个，此点在P点的左侧
答案 CD
方法凝炼
两列波相遇和两物体相遇不同，相遇处质点的位移等于两列波分别引起位移的矢量和，相遇后会按原来的振动形式继续向前传播。
[针对训练1] (多选)下列说法正确的是( )
A.任意两列波相遇时都会叠加
B.两列波相遇的区域中各质点的振幅都相同
C.在振动减弱的区域，各质点都处于波谷
D.在振动加强区域，有时质点的位移等于零
解析 任意两列波相遇时都会产生叠加，相遇区域中各质点的位移都遵循矢量合成法则，故A正确；两列波相遇的区域中，振动加强的位置振幅较大，振动减弱的位置振幅较小，故B错误；在振动加强的区域中，这些质点始终在振动，自然会有某些时刻的位移为零，故D正确；同理，振动减弱区域里，质点的位移也有某些时刻为零，故C错误。
答案 AD
核心要点
波的干涉
[要点归纳]
1.发生干涉的条件：(1)两列波的频率相同；(2)相位差恒定。
2.产生稳定干涉图样的两列波的振幅越接近。干涉图样越明显。
3.干涉图样及其特点
(1)干涉图样：如图所示。
(2)特点
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。
4.振动加强点和振动减弱点
[试题案例]
[例2] (多选)如图所示为两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇时产生的干涉图样。图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示波谷。下列说法正确的是( )
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
解析 波的干涉图样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位于加强点的连线上，仍为加强点，f位于减弱点的连线上，仍为减弱点，B错误；相干波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。
答案 AD
方法凝炼
根据条件判断法来确定加强点和减弱点时，一定要注意两波源的振动情况是相同还是相反。
[针对训练2] 图为某一报告厅主席台的平面图，AB是讲台，S1、S2是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位置和尺寸如图所示。报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫，为了避免啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消。已知空气中声速为340 m/s。若报告人声音的频率为136 Hz，问讲台上这样的位置有多少个？
所以，B点也是干涉加强点，因而O、B之间有2个干涉相消点，由对称性可知，AB上有4个干涉相消点。
答案 4个