人教版 (2019)选择性必修 第一册4 波的干涉课前预习课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册4 波的干涉课前预习课件ppt，共39页。PPT课件主要包含了图3-4-1，图3-4-2，图3-4-3，图3-4-4，图3-4-5，频率相同，相位差恒定，振动方向相同，图3-4-6，图3-4-7等内容，欢迎下载使用。

1.了解波的叠加原理,了解波的叠加过程中质点的合位移.2.从振动角度认识振动加强区域和减弱区域.3.通过实验,认识波的干涉现象和干涉图样.4.知道干涉现象是波特有的现象,了解波发生稳定干涉的条件.
干涉是波特有的现象,也是学生今后学习光的干涉的基础,但是,学生对与干涉相关的现象缺乏观察.教材以生活中常见的水面涟漪作情境,促使学生思考:“复杂而美丽的图案是怎么产生的?”引导学生从物理学的视角观察自然现象,产生对自然界的好奇心.
两列波相遇,首先应弄清单列波引起的某质点振动情况以及波的传播情况,其次是在两列波叠加区域各质点的振动情况,就某一时刻来说,应该确定叠加区域各质点的位移大小,在此基础上才能对两列波叠加过程中的振动加强与减弱形成认识,并将其应用到满足相干条件下的干涉现象的研究中,以帮助学生加深对“波是振动形式的传播”的认识.高中阶段对干涉现象不要从理论上进行讨论,应从实验的角度加强感知.教学中要注意把握教学要求,避免增加难度.
学习任务一:对波的叠加的理解
[物理观念] 如图3-4-1所示为两列相向传播的波从叠加到分开的示意图,从图中可知:几列波相遇时能够保持各自的运动状态,继续传播;在它们重叠的区域里,介质中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.
如图丙所示是波峰与波峰的叠加,使总位移增大,振幅增大,振动加强.当波峰与波谷相遇叠加时,质点同时参与一个向上和向下的振动,这样总位移比两列波单独传播时位移大的那列波的位移小,振幅减小,因而使振动减弱,如图3-4-2所示.
例1 (多选)如图3-4-3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f1变式 (多选)如图3-4-4所示,沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等,当它们相遇时可能出现的波形是图3-4-5中的(　　 )
[解析] 由波的叠加原理可知,所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和,故B、C正确.
1.几列波相遇时能够保持各自的运动特征继续传播.2.在波的叠加区域,由于质点的位移是各列波单独引起的位移的矢量和,所以叠加区域的质点的位移可能增大,也可能减小.
[教材链接] 阅读教材第70~72,填写波的干涉的相关知识(1)波的干涉:　　　　　　、　　　　　　、　　　　　　　　的两列波叠加时,某些区域的振动总是　　　　,某些区域的振动总是　　　　,这种现象叫作波的干涉. 
学习任务二:对波的干涉的理解
(2)两列波发生干涉的必要条件①两列波的　　　　相同; ②两个波源的相位差　　　　; ③两列波的振动方向　　　　. 
例2 波源S1和S2的振动方向相同,频率均为4 Hz,分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处,OA=2 m,坐标原点为O,如图3-4-6所示.两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播,波速为4 m/s.已知两波源振动的初始相位相同.求:(1)简谐横波的波长.
[答案] 1 m　[解析] 设简谐横波波长为λ,频率为f,由v=λf,解得λ=1 m.
例2 波源S1和S2的振动方向相同,频率均为4 Hz,分别置于均匀介质中x轴上的O、A两点处,OA=2 m,坐标原点为O,如图3-4-6所示.两波源产生的简谐横波沿x轴相向传播,波速为4 m/s.已知两波源振动的初始相位相同.求:(2)O、A间合振动振幅最小的点的位置坐标.
[解析] 质点a处于波峰和波谷相遇处,振动减弱;质点b处于波峰与波峰相遇处,振动加强;质点c处于波谷与波谷相遇处,振动加强;经过一段时间两个波峰同时到达质点d,即质点d的振动加强,选项A错误,选项B正确.振动加强点的振动始终加强,振动减弱点的振动始终减弱,选项C正确,选项D错误.
变式2 (多选)两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇,图3-4-8中实线表示的是某时刻的波峰,虚线表示的是某时刻的波谷.下列说法正确的是(　 　)A.a、c两点的振动加强,b、d两点的振动减弱B.e、f两点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
[解析] 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,为加强点,f位于减弱点的连线上,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.由于形成干涉图样的质点也是不停地做周期性振动,故经半个周期后步调相反,D正确.
1.干涉是波特有的现象,一切波都能发生干涉.2.在波发生干涉的区域,振动加强点的振动始终加强,振动减弱点的振动始终减弱.3.加强、减弱的条件(1)两列波在空间相遇,波峰与波峰相遇处或波谷与波谷相遇处的点振动加强,波峰与波谷相遇处的点振动减弱.
(2)两相干波源的距离之差为Δr,则:
4.振动加强点和振动减弱点始终保持与波源同频率振动,其振幅不变(振动减弱点的振幅可能为零),其位移随时间变化.
1.(多选)两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以1.0 m/s的速率沿同一直线相向传播,t=0时刻的波形如图所示,图中小方格的边长为0.1 m,则不同时刻的波形正确的是下图中的 (　　 )
[解析] 脉冲波在介质中传播,x=vt,当t=0.3 s时,两脉冲波各沿波的传播方向传播0.3 m,恰好相遇,故A正确.当t=0.4 s、0.5 s、0.6 s时,两脉冲波各沿波的传播方向传播0.4 m、0.5 m、0.6 m,由波的叠加原理可知B、D正确,C错误.
3.(多选)如图所示,图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形曲线,经过0.5 s,其波形如图中的虚线所示,该波的周期T大于0.5 s.下列说法正确的是(　 　)A.如果这列波往左传播,则这列波的周期为2 sB.如果这列波往左传播,则这列波的传播速度为0.36 m/sC.这列波碰到尺寸为20 cm的障碍物时能发生明显衍射现象D.如果这列波往右传播,则碰到频率为1.5 Hz的简谐横波时能够发生干涉现象
5.两列简谐波沿x轴相向传播,波速均为v=0.4 m/s,两波源分别位于A、B两处,t=0时的波形如图所示.当t=2.5 s时,M点的位移为　　 cm,N点的位移为　　 cm.
6.如图所示,S1、S2是两个同向的相干波源,相距4 m,激起两列相干波的波长为λ=2 m,则在以S1、S2连线为半径、S2为圆心的圆周上共有几处振动最弱的点?
1.(波的叠加)(多选)下列关于两列波相遇时叠加的说法正确的是(　　 )A.相遇后,振幅小的一列波将减弱,振幅大的一列波将加强B.相遇后,两列波的振动情况与相遇前完全相同C.在相遇区域,任意一点的合位移都等于两列波分别引起的位移的矢量和D.几个人在同一房间说话,相互间听得清楚,这说明声波在相遇时互不干扰
[解析] 两列波相遇时,每一列引起的振动情况都保持不变,而质点的振动则是两列波共同作用的结果,故A错误,B、C正确.几个人在同一房间说话,声带振动发出的声波在空间中相互叠加后,不改变每列波的振幅、频率,所以仍能分辨出不同的人所说的话,故D正确.
2.(波的稳定干涉条件)(多选)在空气中的同一区域内,两列声波波源的振动情况如图3-4-9所示,可以肯定的是(　 　)A.a波的频率为b波频率的2倍B.a波的波长为b波波长的2倍C.a、b两列波叠加能产生稳定的干涉D.通过同一狭缝,a波的衍射效果比b波明显
3.(对干涉图样的认识)(多选)图3-4-10中S1、S2是两个相干波源,由它们发出的波相互叠加,实线表示波峰,虚线表示波谷.对a、b、c三点的振动情况,下列判断中正确的是(　　)A.b处的振动永远减弱B.a处永远是波峰与波峰相遇C.b处此刻是波谷与波谷相遇D.c处的振动永远减弱
[解析] b处此刻是波谷与波谷相遇,半个周期后变成波峰与波峰相遇,是振动始终加强的点,故C正确,A错误.a处此刻是波峰与波峰相遇,半个周期后变成波谷与波谷相遇,是振动加强的点,并非永远是波峰与波峰相遇的点,故B错误.c处此刻是波峰与波谷相遇,半个周期后仍是波峰与波谷相遇,它的振动永远减弱,故D正确.