2025版新教材高中物理主題2機(jī)械振動與機(jī)械波10波的干涉學(xué)案新人教版必修第一冊

PAGE4-10波的干涉學(xué)習(xí)目標(biāo)知識脈絡(luò)1．通過試驗，了解波的干涉現(xiàn)象．2．理解波的疊加原理，知道波的干涉是一種特別的疊加現(xiàn)象．3．理解形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件．(難點)學(xué)問點|波的干涉eq\a\vs4\al([先填空])1．波的疊加原理(1)波的獨(dú)立傳播：幾列波相遇時能夠保持各自的運(yùn)動特征，接著傳播．即各自的波長、頻率等保持不變．(2)波的疊加：在幾列波重疊的區(qū)域里，質(zhì)點同時參加這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時引起的位移的矢量和．2．波的干涉(1)定義：頻率相同的兩列波疊加時，某些區(qū)域的振幅加大，某些區(qū)域的振幅減小，而且振幅加大的區(qū)域和振幅減小的區(qū)域相互間隔，這種現(xiàn)象叫波的干涉，所形成的圖樣叫作干涉圖樣．(2)干涉條件：兩列波的頻率必需相同；兩個波源的相位差必需保持不變．(3)一切波都能發(fā)生干涉，干涉是波特有的現(xiàn)象．eq\a\vs4\al([再推斷])1．兩列波相疊加就能形成穩(wěn)定的干涉圖樣． (×)2．在操場上不同位置聽到學(xué)校同一喇叭的聲音大小不同，是聲波的干涉現(xiàn)象． (×)3．兩個人一起說話，不會發(fā)生干涉現(xiàn)象． (√)eq\a\vs4\al([后思索])1．敲擊音叉使其發(fā)聲，然后轉(zhuǎn)動音叉，為什么聽到聲音忽強(qiáng)忽弱？【提示】這是聲波的干涉現(xiàn)象．音叉的兩股振動頻率相同，這樣，兩列頻率相同的聲波在空氣中傳播，有的區(qū)域振動加強(qiáng)，有的區(qū)域振動減弱，于是聽到聲音忽強(qiáng)忽弱．2．有人說在波的干涉圖樣中，加強(qiáng)點就是位移始終最大的點，減弱點就是位移始終為零的點，這種說法對嗎？【提示】這種說法不正確．在干涉圖樣中的加強(qiáng)點是以兩列波的振幅之和為振幅做振動的點，某一瞬時振動位移可能是零．同理，減弱點是以兩列波的振幅之差為振幅做振動的點，它的位移不肯定始終為零．eq\a\vs4\al([核心點擊])1．波的獨(dú)立傳播特性兩列波相遇后，每列波將保持各自原來的波形接著向前傳播，相互不會發(fā)生干擾．如圖甲、乙所示，在同始終線上，向右傳播的波1和向左傳播的波2，相遇以后，各自還是根據(jù)相遇前的波速、振幅、頻率，接著沿著各自的方向傳播，不會因為相遇而發(fā)生任何改變，也就是說相互不會因相遇而發(fā)生干擾．2．對波的干涉現(xiàn)象的理解(1)波的疊加是無需條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都會疊加．(2)穩(wěn)定干涉圖樣的產(chǎn)生是有條件的，必需是兩列波的頻率相同、相差恒定，假如兩列波的頻率不相等，在相遇的區(qū)域里不同時刻各質(zhì)點疊加的結(jié)果都不相同，看不到穩(wěn)定的干涉圖樣．(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意相干條件外，還必需滿意兩列波振幅差別不大．振幅越是接近，干涉圖樣越明顯．(4)振動加強(qiáng)的點和振動減弱的點始終以振源的頻率振動，其振幅不變(若是振動減弱點，振幅可為0)，但其位移隨時間發(fā)生改變．(5)振動加強(qiáng)的點的振動總是加強(qiáng)，但并不是始終處于波峰或波谷，它們都在平衡位置旁邊振動，有的時刻位移為零．(6)振動減弱的點的振動始終減弱，位移的大小始終等于兩列波分別引起位移的大小之差，振幅為兩列波的振幅之差．假如兩列波的振幅相同，則振動減弱點總是處于靜止?fàn)顟B(tài)，并不振動．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)不隨時間改變)．③加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)相互間隔．1．當(dāng)兩列水波發(fā)生干涉時，假如兩列波的波峰在P點相遇，下列說法正確的是()A．質(zhì)點P的振動有時是減弱的B．質(zhì)點P的振動始終是加強(qiáng)的C．質(zhì)點P的振幅最大D．質(zhì)點P的位移始終最大E．某時刻質(zhì)點P的位移可能為零解析：P點是兩列波的波峰的相遇點，故其振動始終是加強(qiáng)的，A錯誤，B正確；質(zhì)點P處于振動加強(qiáng)區(qū)，振幅最大，C正確；對于某一個振動的質(zhì)點，位移是會隨時間改變的，D錯誤；質(zhì)點振動到平衡位置時，位移為零，E正確．答案：BCE2.如圖所示是水波干涉的示意圖，S1、S2是兩波源，A、D、B三點在一條直線上，兩波源的頻率相同，振幅相等，則下列說法正確的是()A．A點一會兒在波峰，一會兒在波谷B．B點一會兒在波峰，一會兒在波谷C．C點一會兒在波峰，一會兒在波谷D．D點一會兒在波峰，一會兒在波谷E．質(zhì)點D的位移始終是零解析：在波的干涉中，振動加強(qiáng)區(qū)域里的質(zhì)點總在自己的平衡位置兩側(cè)做簡諧振動，只是質(zhì)點的振幅較大，為A1＋A2.本題中由于A1＝A2，故振動減弱區(qū)的質(zhì)點并不振動，而此時A點是波峰與波峰相遇，B點是波谷與波谷相遇，都是加強(qiáng)點，又因為A、D、B三點在一條振動加強(qiáng)線上，這條線上任一點的振動都是加強(qiáng)的，故此三點都為加強(qiáng)點，且都是一會兒在波峰，一會兒在波谷．而C點是波峰與波谷相遇點，是減弱點，不振動．答案：ABD3．如圖所示，波源S1在繩的左端發(fā)出頻率為f1，振幅為A1的半個波形a，同時另一個波源S2在繩的右端發(fā)出頻率為f2，振幅為A2的半個波形b，且f1＜f2，P為兩個波源連線的中點．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)確定．下列說法正確的是()A．兩列波比較，a波將先到達(dá)P點B．兩列波同時到達(dá)P點C．兩列波在P點疊加時，P點的位移最大可達(dá)A1＋A2D．b的波峰到達(dá)P點時，a的波峰還沒有到達(dá)P點E．兩列波相遇時，繩上位移可達(dá)A1＋A2的點只有一個，此點在P點的左側(cè)解析：因兩波波速相等，故兩列波能同時到達(dá)P點，A錯誤，B正確；因f1＜f2，由λ＝eq\f(v,f)可知，λ1＞λ2，故當(dāng)兩列波同時到達(dá)P點時，a波的波峰離P點的距離比b波的波峰離P點的距離大，因此兩波峰不能同時到達(dá)P點，兩波峰應(yīng)相遇在P點左側(cè)，此位置對應(yīng)的位移為A1＋A2，位移最大，綜上所述，C錯誤，D、E正確．答案：BDE推斷振動加強(qiáng)和減弱的常用方法(1)條件推斷法振動頻率相同、振動步調(diào)完全相同的兩波源的波疊加時，設(shè)某點到兩波源的距離差為Δr.①當(dāng)Δr＝k·λ(k＝0，1，2，…)時為加強(qiáng)點．②當(dāng)Δr＝(2k＋1)·λ/2時為減弱點(k＝0，1，2，…)．若兩波源振動步調(diào)相反，則上述結(jié)論相反．(2)現(xiàn)