人教版(新教材)高中物理選擇性必修1學(xué)案1：3 4 波的干涉

人教版（新教材）高中物理選擇性必修第一冊(cè)PAGEPAGE13.4波的干涉〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗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)生明顯干涉現(xiàn)象的必要條件。4．知道干涉現(xiàn)象是波特有的現(xiàn)象?！贾R(shí)梳理〗知識(shí)點(diǎn)1波的疊加1．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)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。知識(shí)點(diǎn)2波的干涉1．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?！家c(diǎn)剖析〗一、波的疊加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(zhǎng)、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。例1(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(shuō)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(lái)的波形獨(dú)立傳播二、波的干涉1．干涉條件(1)波的疊加是無(wú)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(zhǎng)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(zhǎng)的整數(shù)倍，即Δx＝nλ；(n＝0,1,2,3．．．)減弱條件：某點(diǎn)到兩個(gè)波源的波程差是半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即Δs＝eq\f(λ,2)(2n＋1)；(n＝0,1,2,3．．．)特別提醒(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。例2消除噪聲污染是當(dāng)前環(huán)境保護(hù)的一個(gè)重要課題，內(nèi)燃機(jī)、通風(fēng)機(jī)等在排放各種高速氣流的過程中都發(fā)出噪聲，干涉型消聲器可以用來(lái)削弱高速氣流產(chǎn)生的噪聲，干涉型消聲器的結(jié)構(gòu)及氣流運(yùn)行如圖所示，波長(zhǎng)為λ的聲波沿水平管道自左向右傳播，當(dāng)聲波到達(dá)a處時(shí)，分成兩束相干波，它們分別通過r1和r2的路程，再在b處相遇，即可達(dá)到削弱噪聲的目的，若Δr＝|r2－r1|，則Δr等于()A．波長(zhǎng)λ的整數(shù)倍 B．波長(zhǎng)λ的奇數(shù)倍C．半波長(zhǎng)eq\f(λ,2)的奇數(shù)倍 D．半波長(zhǎng)eq\f(λ,2)的偶數(shù)倍三、波的衍射與干涉現(xiàn)象的比較干涉與衍射的研究對(duì)象不同，從形式上看，衍射是波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，而波的干涉是兩列波的疊加；干涉圖樣與衍射圖樣不同，干涉圖樣中有間隔均勻的加強(qiáng)、減弱區(qū)，而衍射圖樣相當(dāng)于從衍射孔處有一個(gè)新的波源。例3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〖隨堂演練〗1．(多選)下列關(guān)于兩列波相遇時(shí)疊加的說(shuō)法正確的是()A．相遇之后，振幅小的一列波將減弱，振幅大的一列波將加強(qiáng)B．相遇之后，兩列波的振動(dòng)情況與相遇前完全相同C．在相遇區(qū)域，任一點(diǎn)的總位移等于兩列波分別在該點(diǎn)引起的位移的矢量和D．相遇之后，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域內(nèi)質(zhì)點(diǎn)的位移始終最大2.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3．(多選)當(dāng)兩列水波發(fā)生干涉時(shí)，如果兩列波的波峰在P點(diǎn)相遇，下列說(shuō)法正確的是()A．質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)有時(shí)是減弱的 B．質(zhì)點(diǎn)P的振動(dòng)始終是加強(qiáng)的C．質(zhì)點(diǎn)P的振幅最大 D．質(zhì)點(diǎn)P的位移始終最大

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖知識(shí)梳理〗知識(shí)點(diǎn)1原來(lái)的波形同時(shí)矢量和知識(shí)點(diǎn)2相同加強(qiáng)減弱干涉頻率相位差干涉干涉〖要點(diǎn)剖析〗例1〖答案〗ACD〖解析〗波的傳播具有獨(dú)立性，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(zhǎng)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(zhǎng)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。例2〖答案〗C〖解析〗根據(jù)干涉特點(diǎn)知，兩相干波源的距離差為波長(zhǎng)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(zhǎng)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。例3〖答案〗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?！茧S堂演練〗1.〖答案〗BC〖解析〗A錯(cuò)，B對(duì)：波在相遇時(shí)獨(dú)立傳播，互不影響。C對(duì)：根據(jù)波的疊加原理，在兩列波相遇區(qū)域振動(dòng)位移等于兩列波分別引起振動(dòng)的位移的矢量和。D錯(cuò)：振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)只是振幅加大，仍在平衡位置附近振動(dòng)，位移是變化