人教版高中物理选择性必修第1册 第三章 机械波 4 波的干涉.pptVIP

4波的干涉第三章

内容索引0102课前篇自主预习课堂篇探究学习

学习目标1.知道波的叠加原理,知道什么是波的干涉现象和干涉图样,知道干涉也是波特有的现象(物理观念)2.会分析波的叠加,理解波的干涉(科学思维)3.了解波的干涉在生活中的应用,感受物理与生活之间的联系(科学态度与责任)

思维导图

课前篇自主预习

[自主阅读]1.波的叠加原理几列波相遇时能够保持各自的运动特征,继续传播,在它们重叠的区域里,介质的质点同时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矢量和。2.波的干涉频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时,某些区域的振动总是加强、某些区域的振动总是减弱,这种现象叫作波的干涉。

3.能发生干涉现象的条件(1)两列波的频率相同。(2)两列波的相位差恒定。(3)两列波的振动方向相同。4.干涉是波特有的现象,只要满足干涉条件,一切波都能发生干涉现象。

[自我检测]1.正误判断(1)将一个音叉敲响,人围绕它走一周,将听到忽强忽弱的声音。()解析这是声波的干涉现象。干涉现象是振动加强与振动减弱的区域互相间隔且分布稳定的现象。答案√(2)两列波叠加时,质点的总位移一定变大。()解析总位移是两个位移的矢量和,所以叠加区域的质点的位移可能增大,也可能减小。答案×

2.两列波叠加时,关于介质中的任一质点的振动,下列说法正确的是()A.它的周期一定是两个分振动周期之和B.它的频率一定是两个分振动频率之和C.它的振幅一定是两个分振动振幅之和D.它的位移一定是两个分振动位移之和解析两列波叠加时,振动的周期和频率不一定等于两者之和。例如,频率相同的两列波叠加,某点的振动频率可能等于每列波的频率,也可能不振动。某点的振幅可能等于两列波的振幅之和,也可能等于两列波的振幅之差,但位移一定是两个分振动的位移之和,故选D。答案D

3.(多选)如图所示,波源S1在绳的左端发出频率为f1,振幅为A1的半个波形a,同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2,振幅为A2的半个波形b,且f1f2,P为两个波源连线的中点。已知机械波在介质中传播的速度只由介质本身的性质决定。下列说法正确的是()A.两列波比较,a波将先到达P点B.两列波同时到达P点C.两列波在P点叠加时,P点的位移为A1+A2D.b的波峰到达P点时,a的波峰还没有到达P点

解析因两波波速相等,故两列波能同时到达P点,A错误,B正确;f1f2,由λ=可知,λ1λ2,故当两列波同时到达P点时,a波的波峰离P点的距离比b波的波峰离P点的距离大,因此两波峰不能同时到达P点,两波峰应相遇在P点左侧,此位置对应的位移为A1+A2,位移最大,综上所述,C错误,D正确。答案BD

课堂篇探究学习

问题一波的叠加[情境探究]两个运动的小球相遇后会发生碰撞而各自改变运动状态,那么在空间传播的两列波相遇后是否也会像两个小球那样各自改变原来的运动状态呢?要点提示两列波相遇后不会像两个小球碰撞那样改变原来的运动状态,它们都保持各自的运动状态,彼此都没有受到影响。

[知识归纳]1.波叠加时的特点(1)位移是几列波分别产生的位移的矢量和。(2)各列波独立传播。

2.波的叠加原理理解波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果,由于总位移是几个位移的矢量和,所以叠加区域的质点的位移可能增大,也可能减小,如图所示。

[典例剖析]例题1波源甲、乙分别在一根水平放置的绳的左右两端,两波源发出的波在绳中的传播速度均是1m/s。在t=0时刻绳上的波形如图(a)所示。则根据波的叠加原理,以下叙述正确的是()A.当t=2s时,波形如图①所示;当t=4s时,波形如图②所示B.当t=2s时,波形如图①所示;当t=4s时,波形如图③所示C.当t=2s时,波形如图②所示;当t=4s时,波形如图①所示D.当t=2s时,波形如图②所示;当t=4s时,波形如图③所示

解析当t=2s时,根据传播速度可知,它们相互重叠,由于振动方向相反,故振动减弱,波形如图②所示;当t=4s时,各自传播了4m,由于互不干扰,所以波形如图③所示,故选项D正确。答案D

变式训练1两列简谐波沿x轴相向而行,波速均为v=0.4m/s,两波源分别位于A、B处,t=0时的波形如图所示。当t=2.5s时,M点的位移为cm,N点的位移为cm。?

解析在t=2.5s时两列波传播的距离均为Δx=vΔt=1m,如图所示。对A波而言,M点的位移为0,对B波而言,M点的位移为2.0cm,根据波的叠加原理可知,此时M点位移为2.0cm。分别对A、B波而言,N点的位移均为0,故叠加后N点的位移为0。答案2.00

问题二波的干涉[情境探究]如图所示,操场中两