高考物理總復(fù)習(xí) 第7章第三節(jié) 波的干涉和衍射 多普勒效應(yīng)課件 大綱版

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1、第三節(jié)第三節(jié) 波的干涉和衍射波的干涉和衍射 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)第三節(jié)第三節(jié) 波的干涉和波的干涉和衍射衍射 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng)基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理課堂互動講練課堂互動講練經(jīng)典題型探究經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練知能優(yōu)化演練基礎(chǔ)知識梳理基礎(chǔ)知識梳理一、波的疊加和干涉一、波的疊加和干涉1波的獨立傳播原理波的獨立傳播原理兩列波相遇前、相遇過程中和相遇后，各自的傳兩列波相遇前、相遇過程中和相遇后，各自的傳播特性不發(fā)生任何變化，即各列波之間不相互干播特性不發(fā)生任何變化，即各列波之間不相互干擾擾2波的疊加原理波的疊加原理幾列波相遇時能夠保持各自的運動狀態(tài)，繼續(xù)傳幾列波相遇時能夠保持各自的運動狀態(tài)，繼續(xù)傳

2、播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參與播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波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矢量和單獨傳播時引起的位移的矢量和3波的干涉波的干涉(1)定義：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域定義：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動的振動_、某些區(qū)域的振動、某些區(qū)域的振動_，這種現(xiàn)象叫，這種現(xiàn)象叫波的干涉波的干涉(2)條件：兩列波的頻率相同條件：兩列波的頻率相同干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，波同時還可以發(fā)生干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象，波同時還可以發(fā)生反射、折射反射、折射加強(qiáng)加強(qiáng)減弱減弱二、波的衍射二、波

3、的衍射1定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫做波的衍射象叫做波的衍射2發(fā)生明顯衍射的條件：只有縫、孔的寬度或發(fā)生明顯衍射的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長障礙物的尺寸跟波長_或者比波長或者比波長_時時3關(guān)于衍射的兩點說明關(guān)于衍射的兩點說明(1)衍射始終存在，只是有的衍射明顯，有的衍衍射始終存在，只是有的衍射明顯，有的衍射不明顯射不明顯(2)衍射和干涉都是波的特有現(xiàn)象，一切波都能衍射和干涉都是波的特有現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生發(fā)生_.相差不多相差不多更小更小干涉和衍射干涉和衍射三、聲波、次聲波和超聲波三、聲波、次聲波和超聲波1聲波：聲源的振動在聲波

4、：聲源的振動在_的傳播聲波是的傳播聲波是縱波，是機(jī)械波的一種縱波，是機(jī)械波的一種2聲速：聲波在空氣中的傳播速度約為聲速：聲波在空氣中的傳播速度約為_.聲速與聲速與_有關(guān)，與有關(guān)，與_無關(guān)無關(guān)3聲波的分類聲波的分類(1)可聞聲波：頻率范圍在可聞聲波：頻率范圍在_的聲波的聲波(2)超聲波：頻率高于超聲波：頻率高于_ Hz的聲波，可用于工的聲波，可用于工程質(zhì)量檢測及疾病的診斷程質(zhì)量檢測及疾病的診斷(3)次聲波：頻率低于次聲波：頻率低于_ Hz的聲波的聲波介質(zhì)中介質(zhì)中340 m/s介質(zhì)介質(zhì)頻率頻率2020000 Hz20000204人耳能夠把回聲與原聲區(qū)別開來的最小時間人耳能夠把回聲與原聲區(qū)別開來的最

5、小時間間隔為間隔為_.四、多普勒效應(yīng)四、多普勒效應(yīng)1定義：由于波源和觀察者之間有相對運動，定義：由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到使觀察者感到_發(fā)生變化的現(xiàn)象發(fā)生變化的現(xiàn)象2實質(zhì)：波源的真實頻率不發(fā)生變化，只是觀實質(zhì)：波源的真實頻率不發(fā)生變化，只是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化察者接收到的頻率發(fā)生了變化3說明：機(jī)械波、電磁波都能發(fā)生多普勒效說明：機(jī)械波、電磁波都能發(fā)生多普勒效應(yīng)應(yīng)0.1 s頻率頻率課堂互動講練課堂互動講練一、對波的干涉現(xiàn)象的理解一、對波的干涉現(xiàn)象的理解1波的干涉的條件波的干涉的條件(1)只有頻率相同的兩列波，才能發(fā)生干涉，形只有頻率相同的兩列波，才能發(fā)生干涉，形成穩(wěn)定的

6、干涉圖樣成穩(wěn)定的干涉圖樣(2)如果頻率不同，兩列波也可以疊加，但不能如果頻率不同，兩列波也可以疊加，但不能發(fā)生干涉現(xiàn)象而形成干涉圖樣發(fā)生干涉現(xiàn)象而形成干涉圖樣2加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的形成加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的形成(1)兩列波疊加時質(zhì)點的位移等于兩列波單獨傳兩列波疊加時質(zhì)點的位移等于兩列波單獨傳播時位移的矢量和，若位移方向總是相同，則播時位移的矢量和，若位移方向總是相同，則振動加強(qiáng)位移方向總是相反，則振動減弱振動加強(qiáng)位移方向總是相反，則振動減弱(2)頻率相同的波干涉后，加強(qiáng)區(qū)振幅最大，等頻率相同的波干涉后，加強(qiáng)區(qū)振幅最大，等于兩列波振幅之和減弱區(qū)振幅最小等于振幅之于兩列波振幅之和減弱區(qū)振幅最小等于振幅之差，

7、加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置是固定的差，加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置是固定的(3)如果兩列波振幅相等，則減弱區(qū)的質(zhì)點位移如果兩列波振幅相等，則減弱區(qū)的質(zhì)點位移總是為零但加強(qiáng)區(qū)并不是位移總保持最大，而總是為零但加強(qiáng)區(qū)并不是位移總保持最大，而是以兩列波是以兩列波2倍的振幅振動，也會出現(xiàn)波峰、波倍的振幅振動，也會出現(xiàn)波峰、波谷和位移為零的時刻谷和位移為零的時刻3加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的變化規(guī)律加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的變化規(guī)律(1)波峰與波峰波峰與波峰(或波谷與波谷或波谷與波谷)相遇處，一定是加相遇處，一定是加強(qiáng)的，用一條平滑的曲線將以上各點連接起來，強(qiáng)的，用一條平滑的曲線將以上各點連接起來，這條線上的點都是加強(qiáng)的；這條線上的點都是

8、加強(qiáng)的；(2)波峰與波谷相遇處，一定是減弱的，把以上各波峰與波谷相遇處，一定是減弱的，把以上各點用平滑的曲線連接起來，這條線上的點都是減點用平滑的曲線連接起來，這條線上的點都是減弱的；弱的；(3)加強(qiáng)點和減弱點之間各個質(zhì)點的振幅介于加強(qiáng)加強(qiáng)點和減弱點之間各個質(zhì)點的振幅介于加強(qiáng)點和減弱點的振幅之間點和減弱點的振幅之間4干涉加強(qiáng)點與減弱點的判斷方法干涉加強(qiáng)點與減弱點的判斷方法(2)現(xiàn)象判斷法：若某點總是波峰與波峰現(xiàn)象判斷法：若某點總是波峰與波峰(或波谷或波谷與波谷與波谷)相遇，則該點為加強(qiáng)點；若總是波峰與波相遇，則該點為加強(qiáng)點；若總是波峰與波谷相遇，則為減弱點不能認(rèn)為加強(qiáng)點的位移永谷相遇，則為減弱

9、點不能認(rèn)為加強(qiáng)點的位移永遠(yuǎn)最大，減弱點的位移永遠(yuǎn)最小遠(yuǎn)最大，減弱點的位移永遠(yuǎn)最小用一條曲線將加強(qiáng)點連接起來，這條曲線上的點用一條曲線將加強(qiáng)點連接起來，這條曲線上的點都是加強(qiáng)點；把減弱點用曲線連接起來，曲線上都是加強(qiáng)點；把減弱點用曲線連接起來，曲線上的點都是減弱點加強(qiáng)點與減弱點之間各質(zhì)點的的點都是減弱點加強(qiáng)點與減弱點之間各質(zhì)點的振幅介于加強(qiáng)點與減弱點的振幅之間振幅介于加強(qiáng)點與減弱點的振幅之間1.如圖如圖731所示表示兩列相所示表示兩列相干水波某時刻的波峰和波谷位干水波某時刻的波峰和波谷位置，實線表示波峰，虛線表示置，實線表示波峰，虛線表示波谷，相鄰實線與虛線間的距波谷，相鄰實線與虛線間的距離為離

10、為0.2 m，波速為，波速為1 m/s，在，在圖示范圍內(nèi)可以認(rèn)為這兩列波圖示范圍內(nèi)可以認(rèn)為這兩列波的振幅均為的振幅均為1 cm，C點是相鄰點是相鄰實線與虛線間的中點，則實線與虛線間的中點，則()圖圖731A圖示時刻圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為兩點的豎直高度差為2 cmB圖示時刻圖示時刻C點正處于平衡位置且向水面上運動點正處于平衡位置且向水面上運動CF點到兩波源的路程差為零點到兩波源的路程差為零D經(jīng)經(jīng)0.1 s，A點的位移為零點的位移為零解析：解析：選選BD.圖示時刻點圖示時刻點A、B、D振動加強(qiáng)，振動加強(qiáng)，A、B間高度差間高度差hAB4A4 cm，A、D間高度差為零；間高度差為零；圖示時刻

11、點圖示時刻點C在水面，根據(jù)上下坡法，點在水面，根據(jù)上下坡法，點C由水面由水面向上運動；圖示時刻向上運動；圖示時刻E、F振動減弱，位移為零，振動減弱，位移為零，到兩波源的路程差為半波長的奇數(shù)倍；波長為到兩波源的路程差為半波長的奇數(shù)倍；波長為0.4 m，周期為，周期為0.4 s，經(jīng)過時間，經(jīng)過時間t0.1 s0.25T，兩，兩列波的平衡位置傳到列波的平衡位置傳到A點，則位移為零點，則位移為零二、多普勒效應(yīng)的成因分析二、多普勒效應(yīng)的成因分析1接收頻率的實質(zhì)：觀察者接收到的頻率等接收頻率的實質(zhì)：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個于觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)當(dāng)波以速度

12、數(shù)當(dāng)波以速度v通過接收者時，時間通過接收者時，時間t內(nèi)通過內(nèi)通過的完全波的個數(shù)為的完全波的個數(shù)為N ，單位時間內(nèi)通過接，單位時間內(nèi)通過接收者的完全波的個數(shù)，即接收頻率收者的完全波的個數(shù)，即接收頻率2波源不動：觀察者朝向波源以某一速度運波源不動：觀察者朝向波源以某一速度運動，由于相對速度增大而使得單位時間內(nèi)通過動，由于相對速度增大而使得單位時間內(nèi)通過觀察者的完全波的個數(shù)增多，接收頻率增大觀察者的完全波的個數(shù)增多，接收頻率增大了同理可知，當(dāng)觀察者背離波源運動時，接了同理可知，當(dāng)觀察者背離波源運動時，接收頻率將減小收頻率將減小3觀察者不動：波源朝向觀察者以某一速度觀察者不動：波源朝向觀察者以某一速度

13、運動，由于波長變短，而使得單位時間內(nèi)通過運動，由于波長變短，而使得單位時間內(nèi)通過觀察者的完全波的個數(shù)增多，接收頻率亦增大，觀察者的完全波的個數(shù)增多，接收頻率亦增大，同理可知，當(dāng)波源背離觀察者運動時，接收頻同理可知，當(dāng)波源背離觀察者運動時，接收頻率將減小率將減小2.站在火車站臺上的旅客聽到路過火車鳴笛聲的音站在火車站臺上的旅客聽到路過火車鳴笛聲的音調(diào)調(diào)(注：音調(diào)由頻率決定，頻率大時音調(diào)高，頻率注：音調(diào)由頻率決定，頻率大時音調(diào)高，頻率小時音調(diào)低小時音調(diào)低)變化情況，以下說法正確的是變化情況，以下說法正確的是()A當(dāng)火車進(jìn)站時，鳴笛聲的音調(diào)變低當(dāng)火車進(jìn)站時，鳴笛聲的音調(diào)變低B當(dāng)火車進(jìn)站時，鳴笛聲的音

14、調(diào)變高當(dāng)火車進(jìn)站時，鳴笛聲的音調(diào)變高C當(dāng)火車離站時，鳴笛聲的音調(diào)變低當(dāng)火車離站時，鳴笛聲的音調(diào)變低D當(dāng)火車離站時，鳴笛聲的音調(diào)變高當(dāng)火車離站時，鳴笛聲的音調(diào)變高解析：解析：選選BC.根據(jù)多普勒效應(yīng)，火車進(jìn)站時，波源根據(jù)多普勒效應(yīng)，火車進(jìn)站時，波源向觀察者靠近，旅客聽到的鳴笛聲的音調(diào)變高；當(dāng)向觀察者靠近，旅客聽到的鳴笛聲的音調(diào)變高；當(dāng)火車離站時，旅客聽到的鳴笛聲的音調(diào)變低，故火車離站時，旅客聽到的鳴笛聲的音調(diào)變低，故B、C正確正確經(jīng)典題型探究經(jīng)典題型探究 (2011年豐臺區(qū)模擬年豐臺區(qū)模擬)甲、乙兩列完全相同甲、乙兩列完全相同的橫波，分別從波源的橫波，分別從波源A、B兩點沿兩點沿x軸相向傳播，軸

15、相向傳播，已知在已知在t0時的波形如圖時的波形如圖732所示若兩列所示若兩列波的波速均為波的波速均為1 m/s，則，則C、E、F、G、D五個質(zhì)五個質(zhì)點中點中()波的疊加波的疊加圖圖732At0.2 s時，只有時，只有F點的位移最大點的位移最大Bt0.2 s時，時，E、G兩點的位移最大兩點的位移最大Ct0.5 s時，時，C、F、D三點的位移最大三點的位移最大Dt0.5 s時，只有時，只有F點的位移最大點的位移最大【思路點撥思路點撥】兩列波疊加后，各質(zhì)點的位移等兩列波疊加后，各質(zhì)點的位移等于兩列波各自產(chǎn)生位移的矢量和于兩列波各自產(chǎn)生位移的矢量和【解析解析】t0.2 s時，甲、乙兩列波均傳到時，甲、

16、乙兩列波均傳到F點處兩列波還沒有疊加到一起，點處兩列波還沒有疊加到一起，F(xiàn)點的位移點的位移為零，為零，E、G兩點的位移為負(fù)的最大，故兩點的位移為負(fù)的最大，故A錯，錯，B對對t0.5 s時，甲、乙兩列波疊加的波形如時，甲、乙兩列波疊加的波形如圖圖733，故，故D對，對，C錯錯【答案答案】BD圖圖733加強(qiáng)點、減弱點的判斷加強(qiáng)點、減弱點的判斷 (滿分樣板滿分樣板6分分)(2010年高考課標(biāo)全國卷年高考課標(biāo)全國卷)波波源源S1和和S2振動方向相同，頻率均為振動方向相同，頻率均為4 Hz，分別置，分別置于均勻介質(zhì)中于均勻介質(zhì)中x軸上的軸上的O、A兩點處，兩點處，OA2 m，如圖如圖734所示兩波源產(chǎn)生

17、的簡諧橫波沿所示兩波源產(chǎn)生的簡諧橫波沿x軸軸相向傳播，波速為相向傳播，波速為4 m/s.已知兩波源振動的初始已知兩波源振動的初始相位相同求：相位相同求：圖圖734(1)簡諧橫波的波長；簡諧橫波的波長；(2)OA間合振動振幅最小的點的位置間合振動振幅最小的點的位置解題樣板解題樣板【答案答案】見解析見解析 變式訓(xùn)練變式訓(xùn)練如圖如圖735所示，為兩列所示，為兩列波在空間相遇疊加，其中實波在空間相遇疊加，其中實線代表的甲波向右傳播，虛線代表的甲波向右傳播，虛線代表的乙波向左傳播，則線代表的乙波向左傳播，則()AA、B點是振動加強(qiáng)點點是振動加強(qiáng)點BA、D點是振動加強(qiáng)點點是振動加強(qiáng)點CB、E點是振動減弱點

18、點是振動減弱點DD、F點是振動減弱點點是振動減弱點答案：答案：BC圖圖735 對波的衍射現(xiàn)象的理解對波的衍射現(xiàn)象的理解 如圖如圖736所示，所示，S是是波源，波源，M、N是兩擋板，其中是兩擋板，其中M板固定，板固定，N板可以左右移板可以左右移動兩板中間有一狹縫，此時動兩板中間有一狹縫，此時圖圖736A點沒有明顯振動，為使點沒有明顯振動，為使A點發(fā)生明顯振動，可點發(fā)生明顯振動，可采取的方法是采取的方法是()A增大波源振動頻率增大波源振動頻率B減小波源振動頻率減小波源振動頻率C將將N板向右平移一些板向右平移一些D將將N板向左平移一些板向左平移一些【思路點撥思路點撥】本題要求使本題要求使A點處的波動

19、更明點處的波動更明顯，即應(yīng)使經(jīng)狹縫發(fā)生的衍射現(xiàn)象更顯著，根顯，即應(yīng)使經(jīng)狹縫發(fā)生的衍射現(xiàn)象更顯著，根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件進(jìn)行判斷據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件進(jìn)行判斷【解析解析】當(dāng)狹縫尺寸固定時，應(yīng)使波的波長當(dāng)狹縫尺寸固定時，應(yīng)使波的波長變長，根據(jù)變長，根據(jù)vf知，波速是一定的，要使知，波速是一定的，要使增增大，只有使大，只有使f減小，故減小，故A項錯誤，項錯誤，B項正確；當(dāng)項正確；當(dāng)波長一定時，只有使縫的尺寸與波長差不多或波長一定時，只有使縫的尺寸與波長差不多或者比波長更小，故者比波長更小，故C項錯誤，項錯誤，D項正確項正確【答案答案】BD【規(guī)律總結(jié)規(guī)律總結(jié)】只有孔的尺寸或障礙物大小跟只有孔的尺

20、寸或障礙物大小跟波長相差不多或者比波長小，衍射現(xiàn)象才明顯，波長相差不多或者比波長小，衍射現(xiàn)象才明顯，在實際中可以改變孔的大小或波長來實現(xiàn)這一在實際中可以改變孔的大小或波長來實現(xiàn)這一條件條件 多普勒效應(yīng)多普勒效應(yīng) 根據(jù)多普勒效應(yīng)，下列說法中正確的有根據(jù)多普勒效應(yīng)，下列說法中正確的有()A醫(yī)生檢查身體用的醫(yī)生檢查身體用的“B超超”是根據(jù)超聲波的多是根據(jù)超聲波的多普勒效應(yīng)制成的普勒效應(yīng)制成的B一位有經(jīng)驗的戰(zhàn)士聽到飛行的炮彈尖叫聲越來一位有經(jīng)驗的戰(zhàn)士聽到飛行的炮彈尖叫聲越來越尖銳，判斷炮彈正向他靠近越尖銳，判斷炮彈正向他靠近C根據(jù)光波的多普勒效應(yīng)，由地球接收到遙遠(yuǎn)天根據(jù)光波的多普勒效應(yīng)，由地球接收到遙

21、遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率越來越小，可以判斷此天體正體發(fā)出的光波的頻率越來越小，可以判斷此天體正遠(yuǎn)離地球遠(yuǎn)離地球D當(dāng)波源和觀察者間有相對運動時，觀察者接收當(dāng)波源和觀察者間有相對運動時，觀察者接收到的頻率一定和波源發(fā)出的頻率不同到的頻率一定和波源發(fā)出的頻率不同【解析解析】超聲波檢查人體時，不同組織反射的超聲波檢查人體時，不同組織反射的超聲波的量是不同的，從而形成超聲波的量是不同的，從而形成B超影像，超影像，A不不正確；當(dāng)波源與觀察者間相對靠近時，觀察者感正確；當(dāng)波源與觀察者間相對靠近時，觀察者感到頻率變大，所以聽到飛行的炮彈尖叫聲越來越到頻率變大，所以聽到飛行的炮彈尖叫聲越來越尖銳，聲音的頻率增大，可以判斷炮彈正向他靠尖銳，聲音的頻率增大，可以判斷炮彈正向他靠近，近，B正確；光波和機(jī)械波一樣，也有多普勒效正確；光波和機(jī)械波一樣，也有多普勒效應(yīng)，地球接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率越來應(yīng)，地球接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率越來越小，可以判斷此天體正遠(yuǎn)離地球，越小，可以判斷此天體正遠(yuǎn)離地球，C正確；設(shè)正確；設(shè)想如果人繞波源做圓周運動，那么，觀察者接收想如果人繞波源做圓周運動，那么，觀察者接收到的頻率和波源發(fā)出的頻率相同，到的頻率和波源發(fā)出的頻率相同，D不正確不正確【答案答案】BC