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物理选择性必修 第一册4 波的干涉课文课件ppt
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这是一份物理选择性必修 第一册4 波的干涉课文课件ppt，共42页。PPT课件主要包含了目标体系构建，课前预习反馈，波的叠加，原来的波形，矢量和，波的干涉，相位差，课内互动探究，探究，ABD等内容，欢迎下载使用。
1．了解波的叠加原理。2．通过实验，认识波的干涉现象和波的干涉图样。3．知道波发生稳定干涉现象的必要条件。4．知道干涉现象是波特有的现象。
1.波的独立传播特性两列波在彼此相遇并穿过后，每列波仍像相遇前一样，保持各自__________________，继续向前传播。(如图所示)
2．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_________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____________。『判一判』(1)只有频率相同的两列波才可以叠加。( )(2)在两列波重叠的区域里，任何一个质点的位移都等于原来位移的2倍。( )
『想一想』若绳两端上下抖动，产生如图所示的波形，两列绳波的振幅分别为A1、A2，则在两绳波的叠加区内P点的最大位移一定是A1＋A2吗？解析：(1)若两波的波峰同时传到P点，则P点的最大位移为A1＋A2。(2)若两波的波峰不是同时传到P点，则P点的最大位移小于A1＋A2，但肯定大于A1(或A2)。
注意：若两波的振动方向相反，如图所示，且波峰与波谷同时传到P点，则P点的最小位移为|A1－A2|。
1.干涉现象频率相同、相位差恒定、振动方向_________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。形成的这种稳定图样叫作_________图样。2．两列波产生稳定干涉的条件①两列波的_________必须相同。②两个波源的____________必须保持不变。3．波的干涉是波所特有的现象一切波都能够发生_________现象；反之能够发生_________现象的，一定是波。
『判一判』(3)敲击音叉使其发声，然后转动音叉，听到声音忽强忽弱是声波的干涉现象。( )(4)产生干涉的一个必要条件是，两列波的频率必须相同。( )(5)在干涉图样中，振动加强区质点的位移总是最大。( )
『选一选』关于波的干涉，下列说法正确的是( )A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加B．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点都是波峰与波峰相遇的点C．两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移可能是零D．两列频率相同的波相遇时，振动加强点的位移总是比振动减弱点的位移大
解析：只要两列波相遇就会叠加；两列频率相同的波相遇时，振动加强的点是波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点；振动加强的点仅是振幅加大，但仍在平衡位置附近振动，也有位移为零的时刻，选项C正确。
『想一想』S1、S2振动的频率不同，如图所示，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示。其各自的振幅均为A。(1)两列波在相遇区域能否发生干涉？(2)此时B、C、D三点的位移分别为多少？
解析：(1)两列波波长不同，频率不同，不能发生干涉现象。(2)两列波叠加，任何一个质点的位移等于两列波单独传播时该质点的位移的矢量和。此时B、C、D三点的位移分别是xB＝－2A，xC＝2A，xD＝0。
要点提炼1.波的独立传播几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播。即各自的波长、频率等保持不变。2．波的叠加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。两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大。两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。
典例剖析1．甲、乙两列完全相同的横波，分别从波源A、B两点沿直线Ox相向传播，t＝0时的图像如图所示，若两列波的波速均为1 m/s，则( )A．t＝0.2 s时，F点的位移最大B．t＝0.2 s时，E、F、G三点的位 移最大C．t＝0.5 s时，F点的位移最大D．t＝0.5 s时，F点的位移最小
解析：t＝0.2 s时，两列波传播的距离皆为x＝vt＝0.2 m，两列波都传到F点，此时两列波单独引起F点的振动方向均向下，但位移为0，E、G两点位移最大，A、B错误；t＝0.5 s时，波传播的距离x＝vt＝0.5 m，两列波的波峰同时传到F点，F点的位移最大，C正确，D错误。
(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时刻的图形如图所示，图中小方格的边长为0.1 m，则以下不同时刻，波形正确的是( )
解析：脉冲波在介质中传播，x＝vt，当t＝0.3 s时，两脉冲波分别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，两脉冲波分别沿波的传播方向传播0.4 m、0.5 m、0.6 m，由波的叠加原理知B、D正确，C错误。
1.干涉条件(1)波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加。(2)稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向在同一直线上、相位差恒定。如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点。因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象。(3)明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的，明显的干涉图样除了满足相干条件外，还必须满足两列波振幅差别不大。振幅越是接近，干涉图样越明显。
2．关于加强点(区)和减弱点(区)(1)加强点：在某些点两列波引起的振动始终加强，质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和，A＝A1＋A2。(2)减弱点：在某些点两列波引起的振动始终相互削弱，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，A＝|A1－A2|，若两列水波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，水面保持平静。
3．干涉图样及其特征(1)干涉图样 ：如图所示
(2)特征：①加强区和减弱区的位置固定不变。②加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化)。③加强区与减弱区互相间隔。(3)加强条件：某点到两个波源的波程差是波长的整数倍，即Δs＝nλ(n＝0,1,2,3…)；
(1)振动加强的点的振动总是加强，但并不是始终处于波峰或波谷，它们都在平衡位置附近振动，有的时刻位移也为零。只是振幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈。(2)振动减弱点的振动始终减弱，位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差，振幅为两列波振幅之差。如果两列波的振幅相同，则振动减弱点将会总是处于静止。
典例剖析2．(多选)如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇。图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，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两点的振动介于加强和减弱之间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
思路引导：(1)波的干涉中波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇的点为加强点，波峰与波谷相遇的点为减弱点。(2)振动加强区上的点都是振动加强点，振动减弱区上的点都是振动减弱点。(3)加强点始终加强，减弱点始终减弱。(4)各质点在平衡位置两侧做周期性振动。
解析：波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况，形成干涉图样的所有质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着。但要注意，对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的。a点是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强点；而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱点，A正确；e点位于加强点的连线上，为加强点。f点位于减弱点的连线上，为减弱点，B错误；相干波源产生的波的干涉是稳定的，加强点与减弱点不会随时间变化，C错误；因形成干涉图样的质点也在不停地做周期性振动，经半个周期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，D正确。
在学校运动场上50 m直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器。两个扬声器连续发出波长为5 m的声波。一同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进10 m。在此过程中(不考虑出发时听到的声音)，他听到扬声器声音由强变弱的次数为( )A．2 B．4 C．6 D．8
解析：当某点与两个波源距离差为波长的整数倍时，该点为振动加强点，即声音加强点，可知Δx＝nλ＝5n(n＝0,1,2，…)，所以这位同学距离跑道两端相差5 m的整数倍，也就是每向前运动2.5 m就是一个声音加强点，10 m内共有4次听到声音由强变弱，故选B。
比较波的干涉与衍射现象1．研究对象不同干涉是两列波叠加。衍射是波绕过障碍物继续传播。2．图样不同干涉：强弱相间均匀图样。衍射：新的波源。
利用发波水槽得到的水面波形如图a、b所示，则( )A．图a、b均显示了波的干涉现象B．图a、b均显示了波的衍射现象C．图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象D．图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象
解析：图a中可以看出只有一条狭缝是一列波的传播，水波发生明显的衍射；图b中有两个振源，是两列波的传播，在重叠区域，有些区域振动加强，有些区域振动减弱，是干涉现象，故选项D正确。
一、波的叠加1．(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f1
A．横波Ⅱ的波长为45 cmB．两列波能发生干涉C．P点振幅为70 cm，且是振动加强点D．P点开始时刻振动方向向下
3.(多选)如图所示，S1、S2是振动情况完全相同的两个机械波波源，a、b、c三点位于S1、S2连线的中垂线上，且ab＝bc。某时刻a是两列波波峰的相遇点，c是两列波波谷的相遇点，则( )A．a处质点始终处于波峰B．c处质点始终处于波谷C．b处为振动加强点D．c处为振动加强点解析：由于a是两列波波峰的相遇点，c是两列波波谷的相遇点，则a、c都是振动加强点。但是，a、c振动时位移发生变化，不能说a、c始终处于波峰、波谷，A、B错误，D正确；波源S1、S2产生的波传到b点时引起同步振动，则b处是振动加强点，C正确。
4.(多选)如图所示，空间同一平面内有A、B、C三点，AB＝5 m，BC＝4 m，AC＝3 m。A、C两点处有完全相同的波源做简谐运动，振动频率为1 360 Hz，波速为340 m/s。下列说法正确的是(不考虑波源处振动的加强或减弱)( )A．B点的位移总是最大B．B、C间有7个振动加强的点C．两列波的波长均为0.25 mD．B、C间有8个振动减弱的点
1．了解波的叠加原理。2．通过实验，认识波的干涉现象和波的干涉图样。3．知道波发生稳定干涉现象的必要条件。4．知道干涉现象是波特有的现象。
1.波的独立传播特性两列波在彼此相遇并穿过后，每列波仍像相遇前一样，保持各自__________________，继续向前传播。(如图所示)
2．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_________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____________。『判一判』(1)只有频率相同的两列波才可以叠加。( )(2)在两列波重叠的区域里，任何一个质点的位移都等于原来位移的2倍。( )
『想一想』若绳两端上下抖动，产生如图所示的波形，两列绳波的振幅分别为A1、A2，则在两绳波的叠加区内P点的最大位移一定是A1＋A2吗？解析：(1)若两波的波峰同时传到P点，则P点的最大位移为A1＋A2。(2)若两波的波峰不是同时传到P点，则P点的最大位移小于A1＋A2，但肯定大于A1(或A2)。
注意：若两波的振动方向相反，如图所示，且波峰与波谷同时传到P点，则P点的最小位移为|A1－A2|。
1.干涉现象频率相同、相位差恒定、振动方向_________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。形成的这种稳定图样叫作_________图样。2．两列波产生稳定干涉的条件①两列波的_________必须相同。②两个波源的____________必须保持不变。3．波的干涉是波所特有的现象一切波都能够发生_________现象；反之能够发生_________现象的，一定是波。
『判一判』(3)敲击音叉使其发声，然后转动音叉，听到声音忽强忽弱是声波的干涉现象。( )(4)产生干涉的一个必要条件是，两列波的频率必须相同。( )(5)在干涉图样中，振动加强区质点的位移总是最大。( )
『选一选』关于波的干涉，下列说法正确的是( )A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加B．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点都是波峰与波峰相遇的点C．两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移可能是零D．两列频率相同的波相遇时，振动加强点的位移总是比振动减弱点的位移大
解析：只要两列波相遇就会叠加；两列频率相同的波相遇时，振动加强的点是波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点；振动加强的点仅是振幅加大，但仍在平衡位置附近振动，也有位移为零的时刻，选项C正确。
『想一想』S1、S2振动的频率不同，如图所示，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示。其各自的振幅均为A。(1)两列波在相遇区域能否发生干涉？(2)此时B、C、D三点的位移分别为多少？
解析：(1)两列波波长不同，频率不同，不能发生干涉现象。(2)两列波叠加，任何一个质点的位移等于两列波单独传播时该质点的位移的矢量和。此时B、C、D三点的位移分别是xB＝－2A，xC＝2A，xD＝0。
要点提炼1.波的独立传播几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播。即各自的波长、频率等保持不变。2．波的叠加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。两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大。两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。
典例剖析1．甲、乙两列完全相同的横波，分别从波源A、B两点沿直线Ox相向传播，t＝0时的图像如图所示，若两列波的波速均为1 m/s，则( )A．t＝0.2 s时，F点的位移最大B．t＝0.2 s时，E、F、G三点的位 移最大C．t＝0.5 s时，F点的位移最大D．t＝0.5 s时，F点的位移最小
解析：t＝0.2 s时，两列波传播的距离皆为x＝vt＝0.2 m，两列波都传到F点，此时两列波单独引起F点的振动方向均向下，但位移为0，E、G两点位移最大，A、B错误；t＝0.5 s时，波传播的距离x＝vt＝0.5 m，两列波的波峰同时传到F点，F点的位移最大，C正确，D错误。
(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时刻的图形如图所示，图中小方格的边长为0.1 m，则以下不同时刻，波形正确的是( )
解析：脉冲波在介质中传播，x＝vt，当t＝0.3 s时，两脉冲波分别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，两脉冲波分别沿波的传播方向传播0.4 m、0.5 m、0.6 m，由波的叠加原理知B、D正确，C错误。
1.干涉条件(1)波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加。(2)稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向在同一直线上、相位差恒定。如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点。因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象。(3)明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的，明显的干涉图样除了满足相干条件外，还必须满足两列波振幅差别不大。振幅越是接近，干涉图样越明显。
2．关于加强点(区)和减弱点(区)(1)加强点：在某些点两列波引起的振动始终加强，质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和，A＝A1＋A2。(2)减弱点：在某些点两列波引起的振动始终相互削弱，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，A＝|A1－A2|，若两列水波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，水面保持平静。
3．干涉图样及其特征(1)干涉图样 ：如图所示
(2)特征：①加强区和减弱区的位置固定不变。②加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化)。③加强区与减弱区互相间隔。(3)加强条件：某点到两个波源的波程差是波长的整数倍，即Δs＝nλ(n＝0,1,2,3…)；
(1)振动加强的点的振动总是加强，但并不是始终处于波峰或波谷，它们都在平衡位置附近振动，有的时刻位移也为零。只是振幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈。(2)振动减弱点的振动始终减弱，位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差，振幅为两列波振幅之差。如果两列波的振幅相同，则振动减弱点将会总是处于静止。
典例剖析2．(多选)如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇。图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，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两点的振动介于加强和减弱之间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
思路引导：(1)波的干涉中波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇的点为加强点，波峰与波谷相遇的点为减弱点。(2)振动加强区上的点都是振动加强点，振动减弱区上的点都是振动减弱点。(3)加强点始终加强，减弱点始终减弱。(4)各质点在平衡位置两侧做周期性振动。
解析：波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况，形成干涉图样的所有质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着。但要注意，对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的。a点是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强点；而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱点，A正确；e点位于加强点的连线上，为加强点。f点位于减弱点的连线上，为减弱点，B错误；相干波源产生的波的干涉是稳定的，加强点与减弱点不会随时间变化，C错误；因形成干涉图样的质点也在不停地做周期性振动，经半个周期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，D正确。
在学校运动场上50 m直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器。两个扬声器连续发出波长为5 m的声波。一同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进10 m。在此过程中(不考虑出发时听到的声音)，他听到扬声器声音由强变弱的次数为( )A．2 B．4 C．6 D．8
解析：当某点与两个波源距离差为波长的整数倍时，该点为振动加强点，即声音加强点，可知Δx＝nλ＝5n(n＝0,1,2，…)，所以这位同学距离跑道两端相差5 m的整数倍，也就是每向前运动2.5 m就是一个声音加强点，10 m内共有4次听到声音由强变弱，故选B。
比较波的干涉与衍射现象1．研究对象不同干涉是两列波叠加。衍射是波绕过障碍物继续传播。2．图样不同干涉：强弱相间均匀图样。衍射：新的波源。
利用发波水槽得到的水面波形如图a、b所示，则( )A．图a、b均显示了波的干涉现象B．图a、b均显示了波的衍射现象C．图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象D．图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象
解析：图a中可以看出只有一条狭缝是一列波的传播，水波发生明显的衍射；图b中有两个振源，是两列波的传播，在重叠区域，有些区域振动加强，有些区域振动减弱，是干涉现象，故选项D正确。
一、波的叠加1．(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f1
A．横波Ⅱ的波长为45 cmB．两列波能发生干涉C．P点振幅为70 cm，且是振动加强点D．P点开始时刻振动方向向下
3.(多选)如图所示，S1、S2是振动情况完全相同的两个机械波波源，a、b、c三点位于S1、S2连线的中垂线上，且ab＝bc。某时刻a是两列波波峰的相遇点，c是两列波波谷的相遇点，则( )A．a处质点始终处于波峰B．c处质点始终处于波谷C．b处为振动加强点D．c处为振动加强点解析：由于a是两列波波峰的相遇点，c是两列波波谷的相遇点，则a、c都是振动加强点。但是，a、c振动时位移发生变化，不能说a、c始终处于波峰、波谷，A、B错误，D正确；波源S1、S2产生的波传到b点时引起同步振动，则b处是振动加强点，C正确。
4.(多选)如图所示，空间同一平面内有A、B、C三点，AB＝5 m，BC＝4 m，AC＝3 m。A、C两点处有完全相同的波源做简谐运动，振动频率为1 360 Hz，波速为340 m/s。下列说法正确的是(不考虑波源处振动的加强或减弱)( )A．B点的位移总是最大B．B、C间有7个振动加强的点C．两列波的波长均为0.25 mD．B、C间有8个振动减弱的点
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