河南省新安县第一高级中学高中物理《12.4.2 波的干涉和衍射》导学案 新人教版选修3-4.docVIP

河南省新安县第一高级中学高中物理选修3-4《12.4.2 波的干涉和衍射》导学案 【】【】P为研究对象，在某一时刻，当波源1的振动传播到P点时，若恰好是波峰，则引起P点向上振动；同时，波源2的振动也传播到了P点，若恰好也是波峰，则也会引起P点向上振动；这时，P点的振动就是两个向上的振动的叠加，P点的振动被加强了。(当然，在某一时刻，当波源1的振动传播到P点时，若恰好是波谷，则引起P点向下振动；同时，波源2的振动传播到了P点时，若恰好也是波谷，则也会引起P点向下振动；这时，P点的振动就是两个向下的振动的叠加，P点的振动还是被加强了。)用以上的分析，说明什么是振动被加强。 （2）波的干涉 振动频率相同和振动方向相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔，稳定分部的这种现象叫波的干涉，形成的图样叫做波的干涉图样。 我们可以用波的叠加原理来解释。 ①振动加强位置公式：d1=s1-s2 =±nλ(n=0、1、2、3……)[ ②振动减弱位置公式：d2=s1-s2 =±（2n+1）(3)波的干涉与叠加的关系：任何两列波都可以进行叠加，但只有两列频率相同、振动方向相同的波的叠加，才能形成干涉。 2、波的衍射 （1）定义：波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象，叫做波的衍射 (2)发生明显波的衍射的条件：障碍物或孔的大小比波长小，或者与波长相差不多。 【】【例】如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同。实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷。关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的有 图5 A.该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱 B.该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强 C. a质点的振动始终是最弱的， b、c、d质点的振动始终是最强的 D.再过T/4后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱 解：该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，这不难理解。但是d既不是波峰和波峰叠加，又不是波谷和波谷叠加，如何判定其振动强弱？这就要用到充要条件：“到两波源的路程之差是波长的整数倍”时振动最强，从图中可以看出，d是S1、S2连线的中垂线上的一点，到S1、S2的距离相等，所以必然为振动最强点。 　 描述振动强弱的物理量是振幅，而振幅不是位移。每个质点在振动过程中的位移是在不断改变的，但振幅是保持不变的，所以振动最强的点无论处于波峰还是波谷，振动始终是最强的。本题答案应选B、C 【例】如图两个正弦波沿同一条直线向相反方向传播，在相遇阶段，波形将怎样变化？ 解：根据波的独立传播原理和叠加原理可作出如右图形。独立传播原理：几列波相遇时，能够保持各自的运动状态继续传播，不互相影响。 叠加原理：介质质点的位移、速度、加速度都等于几列波单独转播时引起的位移、速度、加速度的矢量和。【】 〔 〕 2. 已知空气中声波的传播速度是340 m/s. 现有几列声波, 它们在传播时, 若遇到宽度约为12 m的障碍物, 其中衍射现象最明显的是 A. T = 0.05 s B. f = 200 Hz C. λ= 10 m D. f = 2×10 4 Hz 〔 〕 3. 图中在波的传播方向上两质点a、b相距1.05 m , 当质点a达到向上最大位移时, 质点b恰好离开平衡位置向上运动, 若波的频率为200 Hz , 则该波的传播速度不可能为 A. 280 m/s B. 168 m/s C. 140 m/s D. 120 m/s 〔 〕 4. 图中S为上、下振动的波源, 振动频率为100 Hz , 产生的横波左、右传播, 波速为80 m/s , 已知, P、Q两质点距波源的距离SP = 17.4 m , SQ = 16.2 m , 当S经过平衡位置向上振动时, P、Q两质点的运动方向是 A. P向上运动, Q向下运动 B. P向下运动, Q向上运动 C. 都向下运动 D. P处于波峰, Q处于波谷