高考物理 核心要點突破系列 第10章第五節(jié)《波的干涉》課件 新人教版選修34

第五節(jié)波的干涉第五節(jié)波的干涉學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道波的疊加原理知道波的疊加原理2知道波的干涉、干涉圖樣，理解穩(wěn)定的干知道波的干涉、干涉圖樣，理解穩(wěn)定的干涉產(chǎn)生的條件涉產(chǎn)生的條件3知道干涉是波特有的現(xiàn)象知道干涉是波特有的現(xiàn)象重點難點：重點難點：1.重點：波的疊加原理重點：波的疊加原理2難點：波的干涉圖樣的理解和應(yīng)用難點：波的干涉圖樣的理解和應(yīng)用學(xué)法指導(dǎo)：通過波的疊加原理，明確加強區(qū)學(xué)法指導(dǎo)：通過波的疊加原理，明確加強區(qū)和減弱區(qū)的產(chǎn)生條件及振動特征和減弱區(qū)的產(chǎn)生條件及振動特征目標(biāo)概覽目標(biāo)概覽課堂互動講練課堂互動講練隨堂達標(biāo)自測隨堂達標(biāo)自測課時活頁訓(xùn)練課時活頁訓(xùn)練第第五五節(jié)節(jié)波波的的干干涉涉基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理核心要點突破核心要點突破一、波的疊加一、波的疊加1波在疊加時的特點波在疊加時的特點( 1 ) 合 位 移 是 兩 列 波 分 別 產(chǎn) 生 的 位 移 的合 位 移 是 兩 列 波 分 別 產(chǎn) 生 的 位 移 的_(2)各列波各列波_傳播，相遇及分離后互不影傳播，相遇及分離后互不影響響2疊加原理疊加原理幾列波相遇時能夠保持各自的幾列波相遇時能夠保持各自的_繼續(xù)傳繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點_參參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的波單獨傳播時引起的位移的_基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理矢量和矢量和獨立獨立運動狀態(tài)運動狀態(tài)同時同時矢量和矢量和(1)兩列波疊加一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象嗎？兩列波疊加一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象嗎？(2)在干涉現(xiàn)象中加強點是否總處于在干涉現(xiàn)象中加強點是否總處于“波峰波峰”？某時刻位移為零的點，一定是振動減弱點嗎？某時刻位移為零的點，一定是振動減弱點嗎？思考思考二、波的干涉二、波的干涉1波的干涉：波的干涉：_的兩列波疊加，使某的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，而且些區(qū)域的振動加強，某些區(qū)域的振動減弱，而且振動加強和振動減弱的區(qū)域相互振動加強和振動減弱的區(qū)域相互_的現(xiàn)象的現(xiàn)象叫做波的干涉叫做波的干涉2波的干涉現(xiàn)象的成因：以水波為例，如果某波的干涉現(xiàn)象的成因：以水波為例，如果某一時刻，在水面上的某一點是兩列波的波峰和波一時刻，在水面上的某一點是兩列波的波峰和波峰相遇，經(jīng)過峰相遇，經(jīng)過_，就變成波谷和波谷相，就變成波谷和波谷相遇波峰和波峰相遇時，質(zhì)點的位移遇波峰和波峰相遇時，質(zhì)點的位移_，等，等于兩列波的于兩列波的_；波谷和波谷相遇時，質(zhì)；波谷和波谷相遇時，質(zhì)點的位移點的位移_，也等于兩列波的，也等于兩列波的_頻率相同頻率相同隔開隔開半個周期半個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這一點，兩列波引起的振動始終是因此在這一點，兩列波引起的振動始終是_，質(zhì)點的振動最劇烈，振動的振幅等，質(zhì)點的振動最劇烈，振動的振幅等于兩列波的于兩列波的_如果某一時刻，在水面上的某一點是兩列波的如果某一時刻，在水面上的某一點是兩列波的波峰和波谷相遇，經(jīng)過波峰和波谷相遇，經(jīng)過_，就變成，就變成_和和_相遇，在這一點，兩列波引起的振相遇，在這一點，兩列波引起的振動始終是減弱的，質(zhì)點振動的振幅等于兩列波動始終是減弱的，質(zhì)點振動的振幅等于兩列波的的_，如果兩列波的振幅相同，質(zhì)點，如果兩列波的振幅相同，質(zhì)點振動的振幅就振動的振幅就_加強的加強的振幅之和振幅之和半個周期半個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靜其他振動質(zhì)點的振幅可以介水面保持平靜其他振動質(zhì)點的振幅可以介于最小振幅及最大振幅之間，合振幅是離加于最小振幅及最大振幅之間，合振幅是離加強點強點_越大，離減弱點越近越小越大，離減弱點越近越小3干涉圖樣：在波的干涉圖樣：在波的_中所形成的中所形成的圖樣叫做干涉圖樣圖樣叫做干涉圖樣4產(chǎn)生干涉的一個必要條件：兩列波的產(chǎn)生干涉的一個必要條件：兩列波的_必須相同必須相同5一切波都能發(fā)生干涉一切波都能發(fā)生干涉(只要滿足條件只要滿足條件)，干，干涉也是波特有的現(xiàn)象涉也是波特有的現(xiàn)象越近越近干涉現(xiàn)象干涉現(xiàn)象頻率頻率【思考思考提示提示】(1)不一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象不一定產(chǎn)生干涉現(xiàn)象的條件是頻率相等的條件是頻率相等(2)加強點的振幅大，但有時處于波峰有時處加強點的振幅大，但有時處于波峰有時處于波谷，有時在平衡位置某時刻位移為零于波谷，有時在平衡位置某時刻位移為零的點不一定是振動的減弱點的點不一定是振動的減弱點核心要點突破核心要點突破一、對波的疊加應(yīng)如何理解？一、對波的疊加應(yīng)如何理解？幾列波相遇時，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)中幾列波相遇時，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)中點的位移等于幾列波單獨傳播時引起的位移的矢點的位移等于幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和，這種現(xiàn)象稱為波的疊加量和，這種現(xiàn)象稱為波的疊加1疊加是波與波相遇時發(fā)生的普遍現(xiàn)象，不論疊加是波與波相遇時發(fā)生的普遍現(xiàn)象，不論波的頻率是否相同，兩列波疊加之后，仍可繼續(xù)波的頻率是否相同，兩列波疊加之后，仍可繼續(xù)保持其獨立性保持其獨立性2兩列波相遇，必然發(fā)生疊加，但未必產(chǎn)生干兩列波相遇，必然發(fā)生疊加，但未必產(chǎn)生干涉，波的干涉是疊加的一種特殊情況涉，波的干涉是疊加的一種特殊情況3頻率不同的兩列波相遇，疊加區(qū)各點的合頻率不同的兩列波相遇，疊加區(qū)各點的合振動的振幅，有時是兩個振動的振幅之和，振動的振幅，有時是兩個振動的振幅之和，有時是兩個振動的振幅之差，沒有振動總是有時是兩個振動的振幅之差，沒有振動總是得到加強或總是減弱的區(qū)域，這樣的兩列波得到加強或總是減弱的區(qū)域，這樣的兩列波不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，不能形成穩(wěn)定的不能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，不能形成穩(wěn)定的干涉圖樣而波的干涉是頻率相同的兩列波干涉圖樣而波的干涉是頻率相同的兩列波疊加，是波疊加中的一個特例，能產(chǎn)生穩(wěn)定疊加，是波疊加中的一個特例，能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣的干涉圖樣特別提醒特別提醒干涉是穩(wěn)定的疊加，只有頻率相同的波才能干涉是穩(wěn)定的疊加，只有頻率相同的波才能發(fā)生干涉發(fā)生干涉二、如何理解波的干涉現(xiàn)象中的二、如何理解波的干涉現(xiàn)象中的“加強區(qū)域加強區(qū)域”和和“減弱區(qū)域減弱區(qū)域”？1“加強加強”和和“減弱減弱”的含義：在波的干涉現(xiàn)象的含義：在波的干涉現(xiàn)象中，加強區(qū)域是指該區(qū)域內(nèi)質(zhì)點的振幅中，加強區(qū)域是指該區(qū)域內(nèi)質(zhì)點的振幅A增大，減增大，減弱區(qū)域是指該區(qū)域內(nèi)質(zhì)點的振幅弱區(qū)域是指該區(qū)域內(nèi)質(zhì)點的振幅A減小設(shè)兩相干減小設(shè)兩相干波源單獨引起的振幅分別為波源單獨引起的振幅分別為A1和和A2，則在振動加，則在振動加強區(qū)域中質(zhì)點振動的振幅為強區(qū)域中質(zhì)點振動的振幅為A1A2，在振動減弱，在振動減弱區(qū)域中質(zhì)點的振幅為區(qū)域中質(zhì)點的振幅為|A1A2|.不論加強區(qū)還是減不論加強區(qū)還是減弱區(qū)中的質(zhì)點，都仍然在其平衡位置附近做振動，弱區(qū)中的質(zhì)點，都仍然在其平衡位置附近做振動，它們的振動位移仍隨時間發(fā)生周期性變化因此，它們的振動位移仍隨時間發(fā)生周期性變化因此，某一時刻，加強區(qū)域中質(zhì)點的位移有可能小于減弱某一時刻，加強區(qū)域中質(zhì)點的位移有可能小于減弱區(qū)中質(zhì)點振動的位移區(qū)中質(zhì)點振動的位移若若A1A2，則減弱區(qū)中質(zhì)點的振幅為零，不，則減弱區(qū)中質(zhì)點的振幅為零，不振動振動 2理解理解“始終始終”，穩(wěn)定的干涉表現(xiàn)在加強點，穩(wěn)定的干涉表現(xiàn)在加強點始終加強，質(zhì)點的振幅大，而并不是質(zhì)點始始終加強，質(zhì)點的振幅大，而并不是質(zhì)點始終在波峰上；減弱點始終減弱，只有振幅為終在波峰上；減弱點始終減弱，只有振幅為零的點，才始終靜止在平衡位置零的點，才始終靜止在平衡位置3理解理解“隔開隔開”，加強區(qū)域和減弱區(qū)域相互，加強區(qū)域和減弱區(qū)域相互隔開，加強點連線上各點都是加強點，減弱隔開，加強點連線上各點都是加強點，減弱點連線上各點都是減弱點點連線上各點都是減弱點1.關(guān)于波的疊加和干涉，下列說法中正確的是關(guān)于波的疊加和干涉，下列說法中正確的是()A兩列頻率不相同的波相遇時，因為沒有穩(wěn)兩列頻率不相同的波相遇時，因為沒有穩(wěn)定的干涉圖樣，所以波沒有疊加定的干涉圖樣，所以波沒有疊加B兩列頻率相同的波相遇時，振動加強的點兩列頻率相同的波相遇時，振動加強的點只是波峰與波峰相遇的點只是波峰與波峰相遇的點C兩列頻率相同的波相遇時，介質(zhì)中振動加兩列頻率相同的波相遇時，介質(zhì)中振動加強的質(zhì)點在某時刻的位移可能是零強的質(zhì)點在某時刻的位移可能是零D兩列頻率相同的波相遇時，振動加強的質(zhì)兩列頻率相同的波相遇時，振動加強的質(zhì)點的位移總是比振動減弱的質(zhì)點的位移大點的位移總是比振動減弱的質(zhì)點的位移大即時應(yīng)用即時應(yīng)用解析：解析：選選C.根據(jù)波的疊加和干涉的概念可知，根據(jù)波的疊加和干涉的概念可知，只要兩列波相遇就會疊加，但如果兩列波的頻只要兩列波相遇就會疊加，但如果兩列波的頻率不同，在疊加區(qū)域就沒有穩(wěn)定的干涉圖樣，率不同，在疊加區(qū)域就沒有穩(wěn)定的干涉圖樣，選項選項A錯錯發(fā)生干涉時振動加強的點還有波谷和波谷相遇發(fā)生干涉時振動加強的點還有波谷和波谷相遇的點，選項的點，選項B錯錯因為某質(zhì)點振動加強僅是振幅加大，但只要仍因為某質(zhì)點振動加強僅是振幅加大，但只要仍在振動就一定有位移為零的時刻，所以選項在振動就一定有位移為零的時刻，所以選項C正確，選項正確，選項D錯誤錯誤三、如何判斷振動加強點和振動減弱點？三、如何判斷振動加強點和振動減弱點？1利用干涉示意圖：波峰與波峰利用干涉示意圖：波峰與波峰(或波谷與或波谷與波谷波谷)相遇的點為振動加強點，位于加強點連相遇的點為振動加強點，位于加強點連線上的所有質(zhì)點都是振動加強點線上的所有質(zhì)點都是振動加強點波峰與波谷相遇的點是振動減弱點，位于減波峰與波谷相遇的點是振動減弱點，位于減弱點連線上的所有質(zhì)點都是振動減弱點弱點連線上的所有質(zhì)點都是振動減弱點2某質(zhì)點的振動是加強還是減弱，取決于該某質(zhì)點的振動是加強還是減弱，取決于該點到兩相干波源的距離之差點到兩相干波源的距離之差r.(1)當(dāng)兩波源振動步調(diào)一致時當(dāng)兩波源振動步調(diào)一致時若若rn，(n0,1,2)，則振動加強；，則振動加強；(2009年高考上海卷年高考上海卷)如圖如圖1051所示，實所示，實線表示兩個相干波源線表示兩個相干波源S1、S2發(fā)出波的波峰位發(fā)出波的波峰位置，則圖中的置，則圖中的_點為振動加強的位點為振動加強的位置，圖中的置，圖中的_點為振動減弱的位置點為振動減弱的位置即時應(yīng)用即時應(yīng)用圖圖1051解析：解析：由圖可知，由圖可知，b到到S1、S2的距離相等，即的距離相等，即路程差路程差r0，故，故b點為加強區(qū)點為加強區(qū)a到到S1、S2的的距離不等，且路程差距離不等，且路程差r1.5 ，故，故a點為減點為減弱區(qū)弱區(qū)答案：答案：ba課堂互動講練課堂互動講練對波的疊加的理解對波的疊加的理解 如圖如圖1052甲所示，兩列相同的甲所示，兩列相同的波沿一直線相向傳播，當(dāng)它們相遇時，乙圖波沿一直線相向傳播，當(dāng)它們相遇時，乙圖所示的波形中可能的是所示的波形中可能的是()圖圖1052Aa和和b Bb和和cCc和和d Da和和d【解析解析】當(dāng)兩列波的前半個波當(dāng)兩列波的前半個波(或后半個波或后半個波)相遇時，根據(jù)波的疊加原理，前半個波相遇時，根據(jù)波的疊加原理，前半個波(或后或后半個波半個波)重疊區(qū)域內(nèi)所有質(zhì)點此刻的振動合位重疊區(qū)域內(nèi)所有質(zhì)點此刻的振動合位移為零，因兩列波后半個波形移為零，因兩列波后半個波形(或前半個波形或前半個波形)不變，不變，b圖正確；當(dāng)兩列波恰好完全重疊時，圖正確；當(dāng)兩列波恰好完全重疊時，由波的疊加原理知所有質(zhì)點的位移大小均加由波的疊加原理知所有質(zhì)點的位移大小均加倍，倍，c圖正確圖正確【答案答案】B【思維升華思維升華】兩列波在空間相遇與分離時都保兩列波在空間相遇與分離時都保持其原來的特性持其原來的特性(如如f、A、振動方向、振動方向)沿原來沿原來方向傳播，而不互相干擾，在兩列波重疊的區(qū)域方向傳播，而不互相干擾，在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個質(zhì)點同時參與兩個振動，其振動位里，任何一個質(zhì)點同時參與兩個振動，其振動位移等于這兩列波分別引起的位移的矢量和移等于這兩列波分別引起的位移的矢量和 兩列波疊加發(fā)生了穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，得到兩列波疊加發(fā)生了穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，得到了干涉圖樣，則關(guān)于干涉的下列說法正確的是了干涉圖樣，則關(guān)于干涉的下列說法正確的是()A兩列波的頻率一定相等，振幅不一定相等兩列波的頻率一定相等，振幅不一定相等B振動加強區(qū)域始終加強，振動減弱區(qū)域始終振動加強區(qū)域始終加強，振動減弱區(qū)域始終減弱減弱C振動加強區(qū)域與振動減弱區(qū)域互相間隔振動加強區(qū)域與振動減弱區(qū)域互相間隔D振動加強區(qū)域的位移大，振動減弱區(qū)域的位振動加強區(qū)域的位移大，振動減弱區(qū)域的位移小移小對波的干涉的理解對波的干涉的理解【解析解析】兩列波疊加發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，其兩列波疊加發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，其條件是兩列波必須頻率相同，而與兩列波的振幅條件是兩列波必須頻率相同，而與兩列波的振幅無關(guān)，故無關(guān)，故A正確；加強區(qū)域始終加強，減弱區(qū)域正確；加強區(qū)域始終加強，減弱區(qū)域始終減弱且相互間隔，始終減弱且相互間隔， 這是干涉的重要現(xiàn)象，這是干涉的重要現(xiàn)象，故故B、C正確；疊加區(qū)域的任何質(zhì)點都在振動，正確；疊加區(qū)域的任何質(zhì)點都在振動，加強區(qū)域是兩列波在此時的振動方向相同，振幅加強區(qū)域是兩列波在此時的振動方向相同，振幅大，但位移大小在不斷的變化，有時為零，因而大，但位移大小在不斷的變化，有時為零，因而加強區(qū)域是質(zhì)點的振幅大，而不是位移大，故加強區(qū)域是質(zhì)點的振幅大，而不是位移大，故D錯錯【答案答案】ABC【思維升華思維升華】(1)發(fā)生干涉的條件是頻率發(fā)生干涉的條件是頻率相同，而不是振幅相同；相同，而不是振幅相同；(2)干涉現(xiàn)象明顯的條件是兩個振幅相差不干涉現(xiàn)象明顯的條件是兩個振幅相差不多，相等時最明顯多，相等時最明顯加強點、減弱點的判斷加強點、減弱點的判斷【答案答案】ACD