高考物理 核心要点突破系列 第10章第五节《波的干涉》课件 新人教版选修34

第五节波的干涉第五节波的干涉学习目标：学习目标：1.知道波的叠加原理知道波的叠加原理2知道波的干涉、干涉图样，理解稳定的干知道波的干涉、干涉图样，理解稳定的干涉产生的条件涉产生的条件3知道干涉是波特有的现象知道干涉是波特有的现象重点难点：重点难点：1.重点：波的叠加原理重点：波的叠加原理2难点：波的干涉图样的理解和应用难点：波的干涉图样的理解和应用学法指导：通过波的叠加原理，明确加强区学法指导：通过波的叠加原理，明确加强区和减弱区的产生条件及振动特征和减弱区的产生条件及振动特征目标概览目标概览课堂互动讲练课堂互动讲练随堂达标自测随堂达标自测课时活页训练课时活页训练第第五五节节波波的的干干涉涉基础知识梳理基础知识梳理核心要点突破核心要点突破一、波的叠加一、波的叠加1波在叠加时的特点波在叠加时的特点( 1 ) 合 位 移 是 两 列 波 分 别 产 生 的 位 移 的合 位 移 是 两 列 波 分 别 产 生 的 位 移 的_(2)各列波各列波_传播，相遇及分离后互不影传播，相遇及分离后互不影响响2叠加原理叠加原理几列波相遇时能够保持各自的几列波相遇时能够保持各自的_继续传继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点播，在它们重叠的区域里，介质的质点_参参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列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波单独传播时引起的位移的_基础知识梳理基础知识梳理矢量和矢量和独立独立运动状态运动状态同时同时矢量和矢量和(1)两列波叠加一定产生干涉现象吗？两列波叠加一定产生干涉现象吗？(2)在干涉现象中加强点是否总处于在干涉现象中加强点是否总处于“波峰波峰”？某时刻位移为零的点，一定是振动减弱点吗？某时刻位移为零的点，一定是振动减弱点吗？思考思考二、波的干涉二、波的干涉1波的干涉：波的干涉：_的两列波叠加，使某的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强和振动减弱的区域相互振动加强和振动减弱的区域相互_的现象的现象叫做波的干涉叫做波的干涉2波的干涉现象的成因：以水波为例，如果某波的干涉现象的成因：以水波为例，如果某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波峰相遇，经过峰相遇，经过_，就变成波谷和波谷相，就变成波谷和波谷相遇波峰和波峰相遇时，质点的位移遇波峰和波峰相遇时，质点的位移_，等，等于两列波的于两列波的_；波谷和波谷相遇时，质；波谷和波谷相遇时，质点的位移点的位移_，也等于两列波的，也等于两列波的_频率相同频率相同隔开隔开半个周期半个周期最大最大振幅之和振幅之和也是最大也是最大振幅之和振幅之和因此在这一点，两列波引起的振动始终是因此在这一点，两列波引起的振动始终是_，质点的振动最剧烈，振动的振幅等，质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的于两列波的_如果某一时刻，在水面上的某一点是两列波的如果某一时刻，在水面上的某一点是两列波的波峰和波谷相遇，经过波峰和波谷相遇，经过_，就变成，就变成_和和_相遇，在这一点，两列波引起的振相遇，在这一点，两列波引起的振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的的_，如果两列波的振幅相同，质点，如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就振动的振幅就_加强的加强的振幅之和振幅之和半个周期半个周期波谷波谷波峰波峰振幅之差振幅之差等于零等于零水面保持平静其他振动质点的振幅可以介水面保持平静其他振动质点的振幅可以介于最小振幅及最大振幅之间，合振幅是离加于最小振幅及最大振幅之间，合振幅是离加强点强点_越大，离减弱点越近越小越大，离减弱点越近越小3干涉图样：在波的干涉图样：在波的_中所形成的中所形成的图样叫做干涉图样图样叫做干涉图样4产生干涉的一个必要条件：两列波的产生干涉的一个必要条件：两列波的_必须相同必须相同5一切波都能发生干涉一切波都能发生干涉(只要满足条件只要满足条件)，干，干涉也是波特有的现象涉也是波特有的现象越近越近干涉现象干涉现象频率频率【思考思考提示提示】(1)不一定产生干涉现象不一定产生干涉现象的条件是频率相等的条件是频率相等(2)加强点的振幅大，但有时处于波峰有时处加强点的振幅大，但有时处于波峰有时处于波谷，有时在平衡位置某时刻位移为零于波谷，有时在平衡位置某时刻位移为零的点不一定是振动的减弱点的点不一定是振动的减弱点核心要点突破核心要点突破一、对波的叠加应如何理解？一、对波的叠加应如何理解？几列波相遇时，在它们重叠的区域里，介质中几列波相遇时，在它们重叠的区域里，介质中点的位移等于几列波单独传播时引起的位移的矢点的位移等于几列波单独传播时引起的位移的矢量和，这种现象称为波的叠加量和，这种现象称为波的叠加1叠加是波与波相遇时发生的普遍现象，不论叠加是波与波相遇时发生的普遍现象，不论波的频率是否相同，两列波叠加之后，仍可继续波的频率是否相同，两列波叠加之后，仍可继续保持其独立性保持其独立性2两列波相遇，必然发生叠加，但未必产生干两列波相遇，必然发生叠加，但未必产生干涉，波的干涉是叠加的一种特殊情况涉，波的干涉是叠加的一种特殊情况3频率不同的两列波相遇，叠加区各点的合频率不同的两列波相遇，叠加区各点的合振动的振幅，有时是两个振动的振幅之和，振动的振幅，有时是两个振动的振幅之和，有时是两个振动的振幅之差，没有振动总是有时是两个振动的振幅之差，没有振动总是得到加强或总是减弱的区域，这样的两列波得到加强或总是减弱的区域，这样的两列波不能产生稳定的干涉现象，不能形成稳定的不能产生稳定的干涉现象，不能形成稳定的干涉图样而波的干涉是频率相同的两列波干涉图样而波的干涉是频率相同的两列波叠加，是波叠加中的一个特例，能产生稳定叠加，是波叠加中的一个特例，能产生稳定的干涉图样的干涉图样特别提醒特别提醒干涉是稳定的叠加，只有频率相同的波才能干涉是稳定的叠加，只有频率相同的波才能发生干涉发生干涉二、如何理解波的干涉现象中的二、如何理解波的干涉现象中的“加强区域加强区域”和和“减弱区域减弱区域”？1“加强加强”和和“减弱减弱”的含义：在波的干涉现象的含义：在波的干涉现象中，加强区域是指该区域内质点的振幅中，加强区域是指该区域内质点的振幅A增大，减增大，减弱区域是指该区域内质点的振幅弱区域是指该区域内质点的振幅A减小设两相干减小设两相干波源单独引起的振幅分别为波源单独引起的振幅分别为A1和和A2，则在振动加，则在振动加强区域中质点振动的振幅为强区域中质点振动的振幅为A1A2，在振动减弱，在振动减弱区域中质点的振幅为区域中质点的振幅为|A1A2|.不论加强区还是减不论加强区还是减弱区中的质点，都仍然在其平衡位置附近做振动，弱区中的质点，都仍然在其平衡位置附近做振动，它们的振动位移仍随时间发生周期性变化因此，它们的振动位移仍随时间发生周期性变化因此，某一时刻，加强区域中质点的位移有可能小于减弱某一时刻，加强区域中质点的位移有可能小于减弱区中质点振动的位移区中质点振动的位移若若A1A2，则减弱区中质点的振幅为零，不，则减弱区中质点的振幅为零，不振动振动 2理解理解“始终始终”，稳定的干涉表现在加强点，稳定的干涉表现在加强点始终加强，质点的振幅大，而并不是质点始始终加强，质点的振幅大，而并不是质点始终在波峰上；减弱点始终减弱，只有振幅为终在波峰上；减弱点始终减弱，只有振幅为零的点，才始终静止在平衡位置零的点，才始终静止在平衡位置3理解理解“隔开隔开”，加强区域和减弱区域相互，加强区域和减弱区域相互隔开，加强点连线上各点都是加强点，减弱隔开，加强点连线上各点都是加强点，减弱点连线上各点都是减弱点点连线上各点都是减弱点1.关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是()A两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加定的干涉图样，所以波没有叠加B两列频率相同的波相遇时，振动加强的点两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点只是波峰与波峰相遇的点C两列频率相同的波相遇时，介质中振动加两列频率相同的波相遇时，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可能是零强的质点在某时刻的位移可能是零D两列频率相同的波相遇时，振动加强的质两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大点的位移总是比振动减弱的质点的位移大即时应用即时应用解析：解析：选选C.根据波的叠加和干涉的概念可知，根据波的叠加和干涉的概念可知，只要两列波相遇就会叠加，但如果两列波的频只要两列波相遇就会叠加，但如果两列波的频率不同，在叠加区域就没有稳定的干涉图样，率不同，在叠加区域就没有稳定的干涉图样，选项选项A错错发生干涉时振动加强的点还有波谷和波谷相遇发生干涉时振动加强的点还有波谷和波谷相遇的点，选项的点，选项B错错因为某质点振动加强仅是振幅加大，但只要仍因为某质点振动加强仅是振幅加大，但只要仍在振动就一定有位移为零的时刻，所以选项在振动就一定有位移为零的时刻，所以选项C正确，选项正确，选项D错误错误三、如何判断振动加强点和振动减弱点？三、如何判断振动加强点和振动减弱点？1利用干涉示意图：波峰与波峰利用干涉示意图：波峰与波峰(或波谷与或波谷与波谷波谷)相遇的点为振动加强点，位于加强点连相遇的点为振动加强点，位于加强点连线上的所有质点都是振动加强点线上的所有质点都是振动加强点波峰与波谷相遇的点是振动减弱点，位于减波峰与波谷相遇的点是振动减弱点，位于减弱点连线上的所有质点都是振动减弱点弱点连线上的所有质点都是振动减弱点2某质点的振动是加强还是减弱，取决于该某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距离之差点到两相干波源的距离之差r.(1)当两波源振动步调一致时当两波源振动步调一致时若若rn，(n0,1,2)，则振动加强；，则振动加强；(2009年高考上海卷年高考上海卷)如图如图1051所示，实所示，实线表示两个相干波源线表示两个相干波源S1、S2发出波的波峰位发出波的波峰位置，则图中的置，则图中的_点为振动加强的位点为振动加强的位置，图中的置，图中的_点为振动减弱的位置点为振动减弱的位置即时应用即时应用图图1051解析：解析：由图可知，由图可知，b到到S1、S2的距离相等，即的距离相等，即路程差路程差r0，故，故b点为加强区点为加强区a到到S1、S2的的距离不等，且路程差距离不等，且路程差r1.5 ，故，故a点为减点为减弱区弱区答案：答案：ba课堂互动讲练课堂互动讲练对波的叠加的理解对波的叠加的理解 如图如图1052甲所示，两列相同的甲所示，两列相同的波沿一直线相向传播，当它们相遇时，乙图波沿一直线相向传播，当它们相遇时，乙图所示的波形中可能的是所示的波形中可能的是()图图1052Aa和和b Bb和和cCc和和d Da和和d【解析解析】当两列波的前半个波当两列波的前半个波(或后半个波或后半个波)相遇时，根据波的叠加原理，前半个波相遇时，根据波的叠加原理，前半个波(或后或后半个波半个波)重叠区域内所有质点此刻的振动合位重叠区域内所有质点此刻的振动合位移为零，因两列波后半个波形移为零，因两列波后半个波形(或前半个波形或前半个波形)不变，不变，b图正确；当两列波恰好完全重叠时，图正确；当两列波恰好完全重叠时，由波的叠加原理知所有质点的位移大小均加由波的叠加原理知所有质点的位移大小均加倍，倍，c图正确图正确【答案答案】B【思维升华思维升华】两列波在空间相遇与分离时都保两列波在空间相遇与分离时都保持其原来的特性持其原来的特性(如如f、A、振动方向、振动方向)沿原来沿原来方向传播，而不互相干扰，在两列波重叠的区域方向传播，而不互相干扰，在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和移等于这两列波分别引起的位移的矢量和 两列波叠加发生了稳定的干涉现象，得到两列波叠加发生了稳定的干涉现象，得到了干涉图样，则关于干涉的下列说法正确的是了干涉图样，则关于干涉的下列说法正确的是()A两列波的频率一定相等，振幅不一定相等两列波的频率一定相等，振幅不一定相等B振动加强区域始终加强，振动减弱区域始终振动加强区域始终加强，振动减弱区域始终减弱减弱C振动加强区域与振动减弱区域互相间隔振动加强区域与振动减弱区域互相间隔D振动加强区域的位移大，振动减弱区域的位振动加强区域的位移大，振动减弱区域的位移小移小对波的干涉的理解对波的干涉的理解【解析解析】两列波叠加发生稳定的干涉现象，其两列波叠加发生稳定的干涉现象，其条件是两列波必须频率相同，而与两列波的振幅条件是两列波必须频率相同，而与两列波的振幅无关，故无关，故A正确；加强区域始终加强，减弱区域正确；加强区域始终加强，减弱区域始终减弱且相互间隔，始终减弱且相互间隔， 这是干涉的重要现象，这是干涉的重要现象，故故B、C正确；叠加区域的任何质点都在振动，正确；叠加区域的任何质点都在振动，加强区域是两列波在此时的振动方向相同，振幅加强区域是两列波在此时的振动方向相同，振幅大，但位移大小在不断的变化，有时为零，因而大，但位移大小在不断的变化，有时为零，因而加强区域是质点的振幅大，而不是位移大，故加强区域是质点的振幅大，而不是位移大，故D错错【答案答案】ABC【思维升华思维升华】(1)发生干涉的条件是频率发生干涉的条件是频率相同，而不是振幅相同；相同，而不是振幅相同；(2)干涉现象明显的条件是两个振幅相差不干涉现象明显的条件是两个振幅相差不多，相等时最明显多，相等时最明显加强点、减弱点的判断加强点、减弱点的判断【答案答案】ACD