3.4波的干涉 课件-2021-2022学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册33张PPT
文档属性
| 名称 | 3.4波的干涉 课件-2021-2022学年【新教材】人教版（2019）高中物理选择性必修第一册33张PPT |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-07-29 06:38:33 | ||
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文档简介
第4节波的干涉
第三章机械波
波的衍射现象是从波源发出的一列波的传播特性，在实际情况中，常可以看见几列波同时在介质中传播，那么两列或者几列波在介质中相遇时，将会发什么什么现象呢？
新知探究
知识点 波的叠加
波的独立传播：
两列波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的运动状态，继续传播．
波的叠加原理
在它们重叠的区域里,介质中的质点同时参与这几列波的振动,质点的位移等于几列波单独传播时引起的位移的矢量和,这就是波的叠加原理。
1
新知探究
知识点 波的叠加
说明
（1）波的叠加原理说明了两方面内容：一是波的独立传播；二是波相遇时的叠加。
（2）两列同相波叠加，振动加强，振幅增大；两列反相波叠加，振动减弱，振幅减小。
叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加．
1
新知探究
知识点 波的叠加
例1：如图所示，波源????1在绳的左端发出频率为????1，振幅为????1的半个波形a，同时另一个波源????2在绳的右端发出频率为????2，振幅为????2的半个波形b，且????1?
1
新知探究
知识点 波的叠加
A．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????1＋????2
C．b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P
D．两列波相遇时，绳上位移可达????1＋????2的点只有一个，此点在P点的左侧
?
1
新知探究
知识点 波的叠加
解析：因两波波速相等，故两列波能同时到达P点，A错误；因????1λ2，故当两列波同时到达P点时，a波的波峰离P点距离比b波的波峰大，因此两波峰不能同时到达P点，两波峰应相遇在P点左侧，此位置对应的位移为????1＋????2，位移最大，综上所述，B错误，C、D均正确。
?
1
新知探究
知识点 波的叠加
例2：如图所示，两列相同的波沿一直线相向传播，当它们相遇时，如图所示的波形中可能的是( )
1
新知探究
知识点 波的叠加
【答案】B、C
【解析】当两列波的前半个波(或后半个波)相遇时，根据波的叠加原理，在前半个波(或后半个波)重叠的区域内所有质点此刻的振动合位移为零，而两列波的后半个波(或前半个波)的波形保持不变，所以选项B正确；当两列波完全相遇时(即重叠在一起)，由波的叠加原理可知，所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和，使得所有的质点振动的位移加倍，所以选项C也是正确的。
1
新知探究
知识点 波的干涉
1．实验及现象
(1)实验：波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆周期性地触动水面，形成两个波源，这两个波源发出的是相位相同、频率相同、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相对平静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是稳定不变的．
2
新知探究
知识点 波的干涉
2．现象解释
(1)加强点：在某些点两列波引起的振动同相,质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和．
(2)减弱点：在某些点两列波引起的振动反相,质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，水面保持平静．
2
新知探究
知识点 波的干涉
3．波的干涉
(1)定义：频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小的现象．
(2)干涉图样：波的干涉中所形成的图样．
(3)干涉条件： 频率相同、相位差恒定是两列波产生干涉的必要条件．
2
新知探究
名师指点
波的干涉
(1)稳定干涉
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．
名师指点
波的干涉
(2)明显干涉
明显干涉图样和稳定干涉图样意义是不同的，明显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．
名师指点
介质质点的振动
干涉区域内的各质点始终以振源的频率振动，且振幅保持不变，但其位移随时间变化(振幅为0的减弱点除外)．
名师指点
干涉图样及其特征
名师指点
干涉图样及其特征
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．
名师指点
“加强点”与“减弱点”的判定方法
设S1、S2为振动频率相同、振动情况完全相同的两个波源，它们产生的两列波在同一均匀介质中传播．介质中某点P到S1、S2的距离分别为PS1、PS2，距离差Δx＝|PS1－PS2|
知识点 波的干涉
例1：如图所示表示两个相干波源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，虚线表示波谷，下列说法正确的是 ( )
2
新知探究
知识点 波的干涉
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
2
新知探究
知识点 波的干涉
【答案】A、D
【解析】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是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点；
2
新知探究
知识点 波的干涉
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。
2
新知探究
知识点 波的干涉
例2：当两列振动情况完全相同的水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是( )
A．质点P的振动始终是加强的
B．质点P的振幅最大
C．质点P的位移始终最大
D．质点P的位移有时为零
2
新知探究
知识点 波的干涉
【答案】A、B、D
【解析】由于P点是两列波的波峰相遇点，故质点P的振动始终是加强的，其振幅等于两列波的振幅之和。但质点P并不停在波峰或波谷不动。它不断地围绕自己的平衡位置往复运动，故其位移有时为零。
2
新知探究
1.关于波的干涉，以下说法正确的是( )
A．振动加强的质点，位移始终最大
B．振动加强的质点，两列波引起的分位移，总是方向相同的
C．加强点的振动，能量始终最大
D．加强点和减弱点的位置在传播中是随时相互交换的
课堂训练
解析：加强点的振动总是加强，但并不是始终处于波峰和波谷，它们在平衡位置附近做往复运动，有时位移也为零，只是振幅为两列波的振幅之和，显得剧烈。加强点总是加强点， 减弱点总是减弱点，故B、C正确。
答案：B、C
课堂训练
2.由两列波叠加，出现稳定的干涉图样，可以确定( )
A．振动加强的区域各质点都在波峰上
B．振动减弱的区域各质点的位移时刻为零
C．振动加强和减弱的区域随波推进
D．振动加强和减弱的区域位置不变
课堂训练
解析：加强点和减弱点都在各自平衡位置附近做往复运动，位移时刻在变化，当两列波振幅一样时，减弱点位移才时刻为零；加强点总是加强点，减弱点总是减弱点，位置不变，故只有D项正确。
答案：D
课堂训练
3. 当两列振动情况完全相同的水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是( )
A．质点P的振动始终是加强的
B．质点P的振幅最大
C．质点P的位移始终最大
D．质点P的位移有时为零
课堂训练
解析：由于P点是两列波的波峰相遇点，故质点P的振动始终是加强的，其振幅等于两列波的振幅之和。但质点P并不停在波峰或波谷不动。它不断地围绕自己的平衡位置往复运动，故其位移有时为零。
答案：A、B、D
课堂训练
4. 下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是( )
A．相遇之后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强
B．相遇之后，两列波的振动情况与相遇前完全相同
C．在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和
D．几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰
课堂训练
答案：BCD
解析：两列波相遇时，每一列波引起的振动情况都保持不变，而质点的振动则是两列波共同作用的结果，故选项A错误，选项B、C正确；几个人在同一房间说话，声音振动发出的声波在空间中相互叠加后，并不改变每列波的振幅、频率，所以声波传到人的耳朵后，仍能分辨出不同的人所说的话，故选项D正确．
课堂训练
谢谢
第三章机械波
波的衍射现象是从波源发出的一列波的传播特性，在实际情况中，常可以看见几列波同时在介质中传播，那么两列或者几列波在介质中相遇时，将会发什么什么现象呢？
新知探究
知识点 波的叠加
波的独立传播：
两列波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的运动状态，继续传播．
波的叠加原理
在它们重叠的区域里,介质中的质点同时参与这几列波的振动,质点的位移等于几列波单独传播时引起的位移的矢量和,这就是波的叠加原理。
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新知探究
知识点 波的叠加
说明
（1）波的叠加原理说明了两方面内容：一是波的独立传播；二是波相遇时的叠加。
（2）两列同相波叠加，振动加强，振幅增大；两列反相波叠加，振动减弱，振幅减小。
叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加．
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新知探究
知识点 波的叠加
例1：如图所示，波源????1在绳的左端发出频率为????1，振幅为????1的半个波形a，同时另一个波源????2在绳的右端发出频率为????2，振幅为????2的半个波形b，且????1?
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新知探究
知识点 波的叠加
A．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????1＋????2
C．b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P
D．两列波相遇时，绳上位移可达????1＋????2的点只有一个，此点在P点的左侧
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新知探究
知识点 波的叠加
解析：因两波波速相等，故两列波能同时到达P点，A错误；因????1λ2，故当两列波同时到达P点时，a波的波峰离P点距离比b波的波峰大，因此两波峰不能同时到达P点，两波峰应相遇在P点左侧，此位置对应的位移为????1＋????2，位移最大，综上所述，B错误，C、D均正确。
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新知探究
知识点 波的叠加
例2：如图所示，两列相同的波沿一直线相向传播，当它们相遇时，如图所示的波形中可能的是( )
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新知探究
知识点 波的叠加
【答案】B、C
【解析】当两列波的前半个波(或后半个波)相遇时，根据波的叠加原理，在前半个波(或后半个波)重叠的区域内所有质点此刻的振动合位移为零，而两列波的后半个波(或前半个波)的波形保持不变，所以选项B正确；当两列波完全相遇时(即重叠在一起)，由波的叠加原理可知，所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和，使得所有的质点振动的位移加倍，所以选项C也是正确的。
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新知探究
知识点 波的干涉
1．实验及现象
(1)实验：波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆周期性地触动水面，形成两个波源，这两个波源发出的是相位相同、频率相同、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相对平静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是稳定不变的．
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新知探究
知识点 波的干涉
2．现象解释
(1)加强点：在某些点两列波引起的振动同相,质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和．
(2)减弱点：在某些点两列波引起的振动反相,质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，水面保持平静．
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新知探究
知识点 波的干涉
3．波的干涉
(1)定义：频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小的现象．
(2)干涉图样：波的干涉中所形成的图样．
(3)干涉条件： 频率相同、相位差恒定是两列波产生干涉的必要条件．
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新知探究
名师指点
波的干涉
(1)稳定干涉
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．
名师指点
波的干涉
(2)明显干涉
明显干涉图样和稳定干涉图样意义是不同的，明显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．
名师指点
介质质点的振动
干涉区域内的各质点始终以振源的频率振动，且振幅保持不变，但其位移随时间变化(振幅为0的减弱点除外)．
名师指点
干涉图样及其特征
名师指点
干涉图样及其特征
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．
名师指点
“加强点”与“减弱点”的判定方法
设S1、S2为振动频率相同、振动情况完全相同的两个波源，它们产生的两列波在同一均匀介质中传播．介质中某点P到S1、S2的距离分别为PS1、PS2，距离差Δx＝|PS1－PS2|
知识点 波的干涉
例1：如图所示表示两个相干波源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，虚线表示波谷，下列说法正确的是 ( )
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新知探究
知识点 波的干涉
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
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新知探究
知识点 波的干涉
【答案】A、D
【解析】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是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点；
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新知探究
知识点 波的干涉
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。
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新知探究
知识点 波的干涉
例2：当两列振动情况完全相同的水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是( )
A．质点P的振动始终是加强的
B．质点P的振幅最大
C．质点P的位移始终最大
D．质点P的位移有时为零
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新知探究
知识点 波的干涉
【答案】A、B、D
【解析】由于P点是两列波的波峰相遇点，故质点P的振动始终是加强的，其振幅等于两列波的振幅之和。但质点P并不停在波峰或波谷不动。它不断地围绕自己的平衡位置往复运动，故其位移有时为零。
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新知探究
1.关于波的干涉，以下说法正确的是( )
A．振动加强的质点，位移始终最大
B．振动加强的质点，两列波引起的分位移，总是方向相同的
C．加强点的振动，能量始终最大
D．加强点和减弱点的位置在传播中是随时相互交换的
课堂训练
解析：加强点的振动总是加强，但并不是始终处于波峰和波谷，它们在平衡位置附近做往复运动，有时位移也为零，只是振幅为两列波的振幅之和，显得剧烈。加强点总是加强点， 减弱点总是减弱点，故B、C正确。
答案：B、C
课堂训练
2.由两列波叠加，出现稳定的干涉图样，可以确定( )
A．振动加强的区域各质点都在波峰上
B．振动减弱的区域各质点的位移时刻为零
C．振动加强和减弱的区域随波推进
D．振动加强和减弱的区域位置不变
课堂训练
解析：加强点和减弱点都在各自平衡位置附近做往复运动，位移时刻在变化，当两列波振幅一样时，减弱点位移才时刻为零；加强点总是加强点，减弱点总是减弱点，位置不变，故只有D项正确。
答案：D
课堂训练
3. 当两列振动情况完全相同的水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是( )
A．质点P的振动始终是加强的
B．质点P的振幅最大
C．质点P的位移始终最大
D．质点P的位移有时为零
课堂训练
解析：由于P点是两列波的波峰相遇点，故质点P的振动始终是加强的，其振幅等于两列波的振幅之和。但质点P并不停在波峰或波谷不动。它不断地围绕自己的平衡位置往复运动，故其位移有时为零。
答案：A、B、D
课堂训练
4. 下列关于两列波相遇时叠加的说法中正确的是( )
A．相遇之后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强
B．相遇之后，两列波的振动情况与相遇前完全相同
C．在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和
D．几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰
课堂训练
答案：BCD
解析：两列波相遇时，每一列波引起的振动情况都保持不变，而质点的振动则是两列波共同作用的结果，故选项A错误，选项B、C正确；几个人在同一房间说话，声音振动发出的声波在空间中相互叠加后，并不改变每列波的振幅、频率，所以声波传到人的耳朵后，仍能分辨出不同的人所说的话，故选项D正确．
课堂训练
谢谢