高考物理课件：第10章第五节《波的干涉》（人教版选修3-4）

欢迎进入物理课堂 第五节波的干涉 学习目标 1 知道波的叠加原理 2 知道波的干涉 干涉图样 理解稳定的干涉产生的条件 3 知道干涉是波特有的现象 重点难点 1 重点 波的叠加原理 2 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 明确加强区和减弱区的产生条件及振动特征 目标概览 课堂互动讲练 随堂达标自测 课时活页训练 第五节波的干涉 基础知识梳理 核心要点突破 一 波的叠加1 波在叠加时的特点 1 合位移是两列波分别产生的位移的 2 各列波 传播 相遇及分离后互不影响 2 叠加原理几列波相遇时能够保持各自的 继续传播 在它们重叠的区域里 介质的质点 参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 基础知识梳理 矢量和 独立 运动状态 同时 矢量和 1 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 波峰 某时刻位移为零的点 一定是振动减弱点吗 思考 二 波的干涉1 波的干涉 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 而且振动加强和振动减弱的区域相互 的现象叫做波的干涉 2 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峰相遇 经过 就变成波谷和波谷相遇 波峰和波峰相遇时 质点的位移 等于两列波的 波谷和波谷相遇时 质点的位移 也等于两列波的 频率相同 隔开 半个周期 最大 振幅之和 也是最大 振幅之和 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 振动的振幅等于两列波的 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 就变成 和 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的 如果两列波的振幅相同 质点振动的振幅就 加强的 振幅之和 半个周期 波谷 波峰 振幅之差 等于零 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 合振幅是离加强点 越大 离减弱点越近越小 3 干涉图样 在波的 中所形成的图样叫做干涉图样 4 产生干涉的一个必要条件 两列波的 必须相同 5 一切波都能发生干涉 只要满足条件 干涉也是波特有的现象 越近 干涉现象 频率 思考 提示 1 不一定 产生干涉现象的条件是频率相等 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 核心要点突破 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 1 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 仍可继续保持其独立性 2 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 3 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 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叠加 是波叠加中的一个特例 能产生稳定的干涉图样 特别提醒干涉是稳定的叠加 只有频率相同的波才能发生干涉 二 如何理解波的干涉现象中的 加强区域 和 减弱区域 1 加强 和 减弱 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A增大 减弱区域是指该区域内质点的振幅A减小 设两相干波源单独引起的振幅分别为A1和A2 则在振动加强区域中质点振动的振幅为A1 A2 在振动减弱区域中质点的振幅为 A1 A2 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 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区中质点振动的位移 若A1 A2 则减弱区中质点的振幅为零 不振动 2 理解 始终 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 3 理解 隔开 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 A 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B 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C 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D 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 即时应用 解析 选C 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 但如果两列波的频率不同 在叠加区域就没有稳定的干涉图样 选项A错 发生干涉时振动加强的点还有波谷和波谷相遇的点 选项B错 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C正确 选项D错误 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 或波谷与波谷 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 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 2 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 r 1 当两波源振动步调一致时若 r n n 0 1 2 则振动加强 2009年高考上海卷 如图10 5 1所示 实线表示两个相干波源S1 S2发出波的波峰位置 则图中的 点为振动加强的位置 图中的 点为振动减弱的位置 即时应用 图10 5 1 解析 由图可知 b到S1 S2的距离相等 即路程差 r 0 故b点为加强区 a到S1 S2的距离不等 且路程差 r 1 5 故a点为减弱区 答案 ba 课堂互动讲练 如图10 5 2甲所示 两列相同的波沿一直线相向传播 当它们相遇时 乙图所示的波形中可能的是 图10 5 2 A a和bB b和cC c和dD a和d 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 前半个波 或后半个波 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 或前半个波形 不变 b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倍 c图正确 答案 B 思维升华 两列波在空间相遇与分离时都保持其原来的特性 如f A 振动方向 沿原来方向传播 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B 振动加强区域始终加强 振动减弱区域始终减弱C 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 振动减弱区域的位移小 解析 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 而与两列波的振幅无关 故A正确 加强区域始终加强 减弱区域始终减弱且相互间隔 这是干涉的重要现象 故B C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D错 答案 ABC 思维升华 1 发生干涉的条件是频率相同 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多 相等时最明显 答案 ACD 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全