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,欢迎进入物理课堂,第5节波的干涉、衍射第6节多普勒效应,学习目标：1.知道波的叠加原理2理解形成稳定干涉图样的条件，掌握振动加强点、减弱点的振动情况3掌握波产生明显衍射的条件4了解多普勒效应，能运用多普勒效应解释一些相关的物理现象重点难点：1.波的干涉中加强点和减弱点的判断及发生明显衍射的条件2多普勒效应产生的原因及应用,第5节第6节,核心要点突破,课堂互动讲练,知能优化训练,课前自主学案,课标定位,课前自主学案,一、波的叠加原理在几列波传播的重叠区域内质点要同时参与由几列波引起的振动，质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和这就是波的叠加原理，如图251所示,图251,二、波的干涉现象1定义：振动_，步调一致的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终_，另一些区域的质点振动始终_，并且这两种区域_、_，这种稳定的叠加现象叫做波的干涉_叫做干涉图样2产生干涉的必要条件是：两列波的_一定相同，而且两波源振动步调一致,频率相同,加强,减弱,相互间隔,位置保持不变,形成的图样,频率,思考感悟刘心武的小说漫谈金陵十二钗贾元春之死中有这样一段：抱琴并不在意她发现了院中一样东西，很高兴，走过去细看，报告说：“娘娘，巧啦！这儿有现成的乞巧盆哩！”那院子里，有一雕花石台，石台上，放置着一具双耳铜盆，里面储满雨水抱琴试着用手摩擦那双耳，盆里的水，顿时仿佛鼎沸起来抱琴高兴得爽笑起来双耳铜盆里的水是怎么回事？提示：用手摩擦铜盆两耳产生振动，两个频率相等的波源，在盆中水面上激起两列水面波，产生了干涉，“盆里的水，顿时仿佛鼎沸起来”,三、波的衍射现象1定义：波能够绕到_的后面传播的现象，叫做波的衍射2发生明显的衍射现象的条件当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸大小与波长_或比波长_时，就能观察到明显的衍射现象四、多普勒效应及其应用1多普勒效应指由于观测者与波源之间有_，观测者得到的频率与波源频率不同的现象，它是_年奥地利物理学家_首先发现的,障碍物,相差不多,小,相对运动,1842,多普勒,2由多普勒效应的模拟实验知(1)波源与观测者相对静止时，观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的_，观测者接收到的频率_波源振动的频率(2)波源与观测者相互靠近时，观测者单位时间内接收到的完整波数目增多，观测者接收到的频率_波源的频率(3)波源与观测者相互远离时，观测者单位时间内接收到完整波数目减少，表明测得的频率_波源振动的频率,相同,等于,大于,小于,3多普勒效应的应用(1)医院里用_通过测定血流的速度，可以检查大脑、眼底等处的血管病变(2)测定人造卫星位置的变化，测定流体的流速，检查车速等(3)通过测量某天体上元素发出的光波的_，就可以算出此天体相对地球的运动情况,超声波,频率,核心要点突破,一、对波的干涉现象的理解1波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加2稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象,3明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的，明显的干涉图样除了满足相干条件外，还必须满足两列波振幅差别不大振幅越是接近，干涉图样越明显4振动加强的点和振动减弱的点始终在以振源的频率振动，其振幅不变(若是振动减弱点，振幅可为0)但其位移随时间变化,5干涉图样及其特征(1)干涉图样：如图252所示图252(2)特征加强区和减弱区的位置固定不变加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化)加强区与减弱区互相间隔,即时应用(即时突破，小试牛刀)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，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移可能是零D两列频率相同的波相遇时，振动加强点的位移总是比振动减弱点的位移大,解析：选C.根据波的叠加原理，只要两列波相遇，就会叠加，所以A错；两列频率相同的波相遇时，振动加强的点是波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点，所以B错；振动加强的点仅是振幅加大，但仍在其平衡位置附近振动，也一定有位移为零的时刻，所以C正确，D错,二、对波的衍射现象的理解1波发生明显衍射现象的理解障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长差不多(1)障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射是否发生的条件，仅是衍射现象是否明显的条件，一般情况下，波长较大的波容易产生明显的衍射现象(2)波传到小孔(或障碍物)时，小孔(或障碍物)仿佛是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波在孔(或障碍物)后传播，于是，就出现了偏离直线传播的衍射现象(3)当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到,2用惠更斯原理解释衍射现象(1)波源在介质中振动，由于介质中各质点间弹力的作用，将波源的振动由介质向周围由近及远地传播而形成波，而且当波形成后就可以脱离波源而单独存在，因为波源一旦带动质点振动，这个被带动的质点就可视为一个新的波源而带动其他质点振动由此可见，凡是被带动的质点均可视为一个新的波源,(2)一个振源在平面介质中振动而形成的波，波面为一个圆波面上的质点视为一个新的子波源新波源的波面也是个圆同一波面上的新子波源的波面的包络面就是原波源的波面(3)当遇到缝或孔，且缝或孔的尺寸较大，孔中质点振动可视为很多子波源，这些子波源的波面的包络面仍保持原波面的形状，只是边缘发生了变化，这时的衍射现象不明显(4)当缝或孔的尺寸跟波长差不多或更小时，则形成的波面是以小孔为“中心”的圆，这便观察到了明显的衍射现象,即时应用(即时突破，小试牛刀)2.下列关于波的衍射的说法正确的是()A衍射是一切波特有的现象B对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显C只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大,解析：选ABD.衍射是一切波特有的现象，所以选项A对C错；发生明显的衍射现象是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，所以选项B是正确的；声波的波长在1.7cm到17m之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波波长较大，声波容易发生衍射现象，所以选项D也是正确的,三、多普勒效应的理解发生多普勒效应时几种情况的比较(以声波为例)：,总之，当波源与观察者相互接近，观察者接收到的频率f观察者变大，音调变高，反之观察者接收到的频率f观察者变小，音调变低特别提醒：(1)多普勒效应是接收频率和波源的频率不同的现象，并不是接收到波强度的变化(2)发生多普勒效应时，不论观察者接收到的频率发生了怎样的变化，波源的真实频率并不会发生任何变化,即时应用(即时突破，小试牛刀)3.下列关于多普勒效应的说法中，正确的是()A只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应B当声源静止、观察者运动时，可以观察到多普勒效应C只要声源在运动，观察者总是感到声音的频率变高D当声源相对于观察者运动时，观察者听到的声音的音调可能变高，也可能变低解析：选BD.当波源和观察者相互接近时，观察者接收到的频率增大；当二者远离时，观察者接收到的频率减小,课堂互动讲练,图253表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是(),图253,Aa、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱Be、f两点的振动介于加强点和减弱点之间C经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换D经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰【精讲精析】波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况，形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着但要注意，对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的,a点是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点；而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点，A正确e位于加强点的连线上，仍为加强点，f位于减弱点的连线上，仍为减弱点，B错误相干波源叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C错误因形成干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动，经半个周期步调相反，D正确【答案】AD,【方法总结】(1)先找振动加强点和振动减弱点：根据波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇的点为振动加强点，波峰与波谷相遇的点为振动减弱点，找到一系列加强点和减弱点(2)再找振动加强区和减弱区：根据在波的传播方向上加强点的连线为加强区，减弱点的连线为减弱区，确定加强区和减弱区(3)波形在时刻变化，可以沿波线方向平移波形，以此找到一般质点的振动情况，更能准确确定加强区和减弱区,【自主解答】根据发生明显衍射现象的条件进行处理,新型列车动车组速度可达300km/h，与该车汽笛声的音调相比，(1)站在车前方路旁的人听起来音调_(选填“偏高”或“偏低”)站在车后方路旁的人听起来音调_(选填“偏高”或“偏低”)(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样？此时列车汽笛发出的音调变化了吗？(3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样？,【精讲精析】(1)站在列车前方的人与列车的距离在靠近，因此听起来音调偏高，站在列车后方的人与列车的距离在远离，因此音调偏低(2)迎面来的列车上的乘客听起来音调偏高，此时列车汽笛发出的音调不变(3)坐在该列车上的乘客与列车的相对位置不变，故听起来音调不变【答案】见精讲精析,【方法总结】在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化多普勒效应是波动过程共有的特征，不仅机械波，电磁波和光波也会发生多普勒效应,知能优化训练,本部分内容讲解结束,点此进入课件目录,按ESC键退出全屏播放,谢谢使用,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,
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