高考物理課件：第10章第五節(jié)《波的干涉》（人教版選修3-4）

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歡迎進入物理課堂 第五節(jié)波的干涉 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 知道波的疊加原理 2 知道波的干涉 干涉圖樣 理解穩(wěn)定的干涉產(chǎn)生的條件 3 知道干涉是波特有的現(xiàn)象 重點難點 1 重點 波的疊加原理 2 難點 波的干涉圖樣的理解和應(yīng)用 學(xué)法指導(dǎo) 通過波的疊加原理 明確加強區(qū)和減弱區(qū)的產(chǎn)生條件及振動特征 目標(biāo)概覽 課堂互動講練 隨堂達標(biāo)自測 課時活頁訓(xùn)練 第五節(jié)波的干涉 基礎(chǔ)知識梳理 核心要點突破 一 波的疊加1 波在疊加時的特點 1 合位移是兩列波分別產(chǎn)生的位移的 2 各列波 傳播 相遇及分離后互不影響 2 疊加原理幾列波相遇時能夠保持各自的 繼續(xù)傳播 在它們重疊的區(qū)域里 介質(zhì)的質(zhì)點 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 基礎(chǔ)知識梳理 矢量和 獨立 運動狀態(tài) 同時 矢量和 1 兩列波疊加一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象嗎 2 在干涉現(xiàn)象中加強點是否總處于 波峰 某時刻位移為零的點 一定是振動減弱點嗎 思考 二 波的干涉1 波的干涉 的兩列波疊加 使某些區(qū)域的振動加強 某些區(qū)域的振動減弱 而且振動加強和振動減弱的區(qū)域相互 的現(xiàn)象叫做波的干涉 2 波的干涉現(xiàn)象的成因 以水波為例 如果某一時刻 在水面上的某一點是兩列波的波峰和波峰相遇 經(jīng)過 就變成波谷和波谷相遇 波峰和波峰相遇時 質(zhì)點的位移 等于兩列波的 波谷和波谷相遇時 質(zhì)點的位移 也等于兩列波的 頻率相同 隔開 半個周期 最大 振幅之和 也是最大 振幅之和 因此在這一點 兩列波引起的振動始終是 質(zhì)點的振動最劇烈 振動的振幅等于兩列波的 如果某一時刻 在水面上的某一點是兩列波的波峰和波谷相遇 經(jīng)過 就變成 和 相遇 在這一點 兩列波引起的振動始終是減弱的 質(zhì)點振動的振幅等于兩列波的 如果兩列波的振幅相同 質(zhì)點振動的振幅就 加強的 振幅之和 半個周期 波谷 波峰 振幅之差 等于零 水面保持平靜 其他振動質(zhì)點的振幅可以介于最小振幅及最大振幅之間 合振幅是離加強點 越大 離減弱點越近越小 3 干涉圖樣 在波的 中所形成的圖樣叫做干涉圖樣 4 產(chǎn)生干涉的一個必要條件 兩列波的 必須相同 5 一切波都能發(fā)生干涉 只要滿足條件 干涉也是波特有的現(xiàn)象 越近 干涉現(xiàn)象 頻率 思考 提示 1 不一定 產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件是頻率相等 2 加強點的振幅大 但有時處于波峰有時處于波谷 有時在平衡位置 某時刻位移為零的點不一定是振動的減弱點 核心要點突破 一 對波的疊加應(yīng)如何理解 幾列波相遇時 在它們重疊的區(qū)域里 介質(zhì)中點的位移等于幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和 這種現(xiàn)象稱為波的疊加 1 疊加是波與波相遇時發(fā)生的普遍現(xiàn)象 不論波的頻率是否相同 兩列波疊加之后 仍可繼續(xù)保持其獨立性 2 兩列波相遇 必然發(fā)生疊加 但未必產(chǎn)生干涉 波的干涉是疊加的一種特殊情況 3 頻率不同的兩列波相遇 疊加區(qū)各點的合振動的振幅 有時是兩個振動的振幅之和 有時是兩個振動的振幅之差 沒有振動總是得到加強或總是減弱的區(qū)域 這樣的兩列波不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象 不能形成穩(wěn)定的干涉圖樣 而波的干涉是頻率相同的兩列波疊加 是波疊加中的一個特例 能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣 特別提醒干涉是穩(wěn)定的疊加 只有頻率相同的波才能發(fā)生干涉 二 如何理解波的干涉現(xiàn)象中的 加強區(qū)域 和 減弱區(qū)域 1 加強 和 減弱 的含義 在波的干涉現(xiàn)象中 加強區(qū)域是指該區(qū)域內(nèi)質(zhì)點的振幅A增大 減弱區(qū)域是指該區(qū)域內(nèi)質(zhì)點的振幅A減小 設(shè)兩相干波源單獨引起的振幅分別為A1和A2 則在振動加強區(qū)域中質(zhì)點振動的振幅為A1 A2 在振動減弱區(qū)域中質(zhì)點的振幅為 A1 A2 不論加強區(qū)還是減弱區(qū)中的質(zhì)點 都仍然在其平衡位置附近做振動 它們的振動位移仍隨時間發(fā)生周期性變化 因此 某一時刻 加強區(qū)域中質(zhì)點的位移有可能小于減弱區(qū)中質(zhì)點振動的位移 若A1 A2 則減弱區(qū)中質(zhì)點的振幅為零 不振動 2 理解 始終 穩(wěn)定的干涉表現(xiàn)在加強點始終加強 質(zhì)點的振幅大 而并不是質(zhì)點始終在波峰上 減弱點始終減弱 只有振幅為零的點 才始終靜止在平衡位置 3 理解 隔開 加強區(qū)域和減弱區(qū)域相互隔開 加強點連線上各點都是加強點 減弱點連線上各點都是減弱點 1 關(guān)于波的疊加和干涉 下列說法中正確的是 A 兩列頻率不相同的波相遇時 因為沒有穩(wěn)定的干涉圖樣 所以波沒有疊加B 兩列頻率相同的波相遇時 振動加強的點只是波峰與波峰相遇的點C 兩列頻率相同的波相遇時 介質(zhì)中振動加強的質(zhì)點在某時刻的位移可能是零D 兩列頻率相同的波相遇時 振動加強的質(zhì)點的位移總是比振動減弱的質(zhì)點的位移大 即時應(yīng)用 解析 選C 根據(jù)波的疊加和干涉的概念可知 只要兩列波相遇就會疊加 但如果兩列波的頻率不同 在疊加區(qū)域就沒有穩(wěn)定的干涉圖樣 選項A錯 發(fā)生干涉時振動加強的點還有波谷和波谷相遇的點 選項B錯 因為某質(zhì)點振動加強僅是振幅加大 但只要仍在振動就一定有位移為零的時刻 所以選項C正確 選項D錯誤 三 如何判斷振動加強點和振動減弱點 1 利用干涉示意圖 波峰與波峰 或波谷與波谷 相遇的點為振動加強點 位于加強點連線上的所有質(zhì)點都是振動加強點 波峰與波谷相遇的點是振動減弱點 位于減弱點連線上的所有質(zhì)點都是振動減弱點 2 某質(zhì)點的振動是加強還是減弱 取決于該點到兩相干波源的距離之差 r 1 當(dāng)兩波源振動步調(diào)一致時若 r n n 0 1 2 則振動加強 2009年高考上海卷 如圖10 5 1所示 實線表示兩個相干波源S1 S2發(fā)出波的波峰位置 則圖中的 點為振動加強的位置 圖中的 點為振動減弱的位置 即時應(yīng)用 圖10 5 1 解析 由圖可知 b到S1 S2的距離相等 即路程差 r 0 故b點為加強區(qū) a到S1 S2的距離不等 且路程差 r 1 5 故a點為減弱區(qū) 答案 ba 課堂互動講練 如圖10 5 2甲所示 兩列相同的波沿一直線相向傳播 當(dāng)它們相遇時 乙圖所示的波形中可能的是 圖10 5 2 A a和bB b和cC c和dD a和d 解析 當(dāng)兩列波的前半個波 或后半個波 相遇時 根據(jù)波的疊加原理 前半個波 或后半個波 重疊區(qū)域內(nèi)所有質(zhì)點此刻的振動合位移為零 因兩列波后半個波形 或前半個波形 不變 b圖正確 當(dāng)兩列波恰好完全重疊時 由波的疊加原理知所有質(zhì)點的位移大小均加倍 c圖正確 答案 B 思維升華 兩列波在空間相遇與分離時都保持其原來的特性 如f A 振動方向 沿原來方向傳播 而不互相干擾 在兩列波重疊的區(qū)域里 任何一個質(zhì)點同時參與兩個振動 其振動位移等于這兩列波分別引起的位移的矢量和 兩列波疊加發(fā)生了穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象 得到了干涉圖樣 則關(guān)于干涉的下列說法正確的是 A 兩列波的頻率一定相等 振幅不一定相等B 振動加強區(qū)域始終加強 振動減弱區(qū)域始終減弱C 振動加強區(qū)域與振動減弱區(qū)域互相間隔D 振動加強區(qū)域的位移大 振動減弱區(qū)域的位移小 解析 兩列波疊加發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象 其條件是兩列波必須頻率相同 而與兩列波的振幅無關(guān) 故A正確 加強區(qū)域始終加強 減弱區(qū)域始終減弱且相互間隔 這是干涉的重要現(xiàn)象 故B C正確 疊加區(qū)域的任何質(zhì)點都在振動 加強區(qū)域是兩列波在此時的振動方向相同 振幅大 但位移大小在不斷的變化 有時為零 因而加強區(qū)域是質(zhì)點的振幅大 而不是位移大 故D錯 答案 ABC 思維升華 1 發(fā)生干涉的條件是頻率相同 而不是振幅相同 2 干涉現(xiàn)象明顯的條件是兩個振幅相差不多 相等時最明顯 答案 ACD 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全