教科版 (2019)选择性必修 第一册波的干涉与衍射集体备课ppt课件

这是一份教科版 (2019)选择性必修 第一册波的干涉与衍射集体备课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了新知课丨必备知识解读，解题课丨关键能力构建，考试课丨核心素养聚焦，新考法知识融合等内容，欢迎下载使用。
知识点1 波的叠加原理
1 波的独立传播 几列波在同一介质中传播，在介质中某一点（或某一区域）相遇后，每一列波都将保持着它们各自原有的特性继续沿着原来（各自的波长、频率、振幅、振动方向、传播方向等保持不变.）各自的波长、频率、振幅、振动方向、传播方向等保持不变.
的方向向前传播，并不因为有其他波的存在而发生变化，这就是波的独立性．如图3-5-1所示.
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2 波的叠加原理 在几列波传播的重叠区域内，质点要同时参与由几列波引起的振动，质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和，这就是波的叠加原理．
深度理解 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3-5-2所示，两列振动方向相同的波叠加，振动加强，振幅增大；如图3-5-3所示，两列振动方向相反的波叠加，振动减弱，振幅减小.
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两列波在传播过程中，相遇时和相遇后遵循什么规律？
知识点2 波的干涉现象
1 波的干涉的定义 频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动加强，另一些区域的质点振动减弱，并且这两种区域互相隔开、位置保持不变.这种稳定的叠加现象叫作波的干涉.
2 波的干涉现象的产生原因 波的干涉现象可以用波的叠加原理来解释，如图3-5-5所示.
（1）在实线交点处波峰与波峰相叠加，在虚线交点处波谷与波谷相叠加，这些位置的振动都得到加强.由于两列波的频率和振
（2）在虚线和实线的交点处，一列波的波峰与另一列波的波谷相叠加，这些位置的质点的振动是减弱的，并且始终是减弱的，这些质点所在的区域形成振动减弱区.
3 产生干涉的条件 两列波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定. 深度理解 1.明显干涉图样和稳定干涉图样意义是不同的明显干涉图样除满足稳定干涉图样的条件外，还需满足两列波振幅差别不大.振幅越接近，干涉图样越明显. 2.干涉、衍射和波的叠加 干涉是波的叠加的特例（【说明】两列波相遇都会叠加，但不一定都产生干涉图样，干涉是满足一定条件的波相叠加的结果.如果两列波的频率不相等，在相遇的区域，不同时刻，各质点叠加的结果不都相同，看不到干涉图样.），一切波都能发生干涉现象.干涉和衍射都是波特有的现象.能发生干涉的波源称为相干波源.
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4 对振动加强点与减弱点的理解 （1）振动加强点和振动减弱点始终以波源的频率振动，其振幅不变（若是振动减弱点，振幅可能为0），但其位移随时间发生变化． （2）振动加强的点的振动总是加强的，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，有的时刻位移为零． （3）振动减弱的点的振动始终减弱，位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差，振幅为两列波的振幅之差．如果两列波的振幅相同，则振动减弱点总是处于静止状态，并不振动．
5 干涉图样的特征 （1）振动加强区和减弱区的位置固定不变; （2）振动加强区与减弱区互相间隔.
例2-2 ［教材第85页“自我评价”第3题改编］（多选）如图3-5-7所示是两个完全相同的波源在介质中形成的波叠加而发生干涉的示意图，实线表示波峰，虚线表示波谷，则以下说法正确的是( )
1.关于简谐横波的叠加和干涉，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，振动加强的点只有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】根据波的叠加和干涉的概念可知，两列波只要相遇就会叠加，但如果两列波的频率不同，在叠加区域就没有稳定的干涉图样，所以A项错误;发生干涉时振动加强的点还有波谷和波谷相遇的点，所以B项错误;因为某质点振动加强仅是振幅加大，只要仍在振动就一定有位移为零的时刻，所以C项正确，D项错误．
知识点3 波的衍射现象
1 波的衍射的定义 波能够绕到障碍物的后面传播的现象，叫作波的衍射.深度理解1.衍射是波特有的现象，凡是能发生衍射现象的都是波.2.一切波都能发生衍射现象，波发生衍射时,波长、频率和波速均不变,由于有能量损失，振幅减小.3.波传到孔或障碍物时，孔或障碍物仿佛一个新波源，由它发出的与原来同频率的波，在孔或障碍物后传播，即原来的波发生了衍射.
2 探究发生明显衍射的条件 （1）在水槽中，在波源的前方放一个障碍物，使波源振动产生水波. ①如图3-5-9甲所示，当障碍物较大时波被阻挡，在障碍物的后面没有波，只是在离障碍物较远处，才有一些波绕到障碍物后面的“阴影区”.虽然波也发生了衍射现象，但不明显.
②如图乙所示，当障碍物较小时波几乎未被阻挡，发生了明显的衍射现象.
（2）在水槽中，在波源前方放一个有孔的挡板，使波源振动产生水波. ①如图丙所示，在孔的宽度比波长大得多的情况下，波的传播如同光沿直线传播一样，在挡板后面产生一个“阴影区”. ②如图丁所示，在孔的宽度与波长相差不多或比波长更小的情况下，波绕到挡板后面继续传播，产生明显的衍射现象. （3）结论 缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象 （当尺寸远小于波长时，尽管衍射十分明显，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易被观察到.）.特别提醒1.缝、孔的宽度或障碍物的尺寸与波长的关系仅是能否发生明显衍射现象的条件. （波的衍射并没有条件）.
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2.衍射现象是否明显，衡量标准就是缝、孔的宽度或障碍物的尺寸与波长的比值大小，比值越小，衍射现象越明显.
例3-4 （2025·中国人民大学附属中学期中，多选）在观察水波衍射实验的时候，在发波水槽中盛一定深度的水，改变波源的频率和狭缝的宽度，分别拍摄了如图3-5-10所示的四幅照片.对于照片上出现的情境，下列判断正确的是( )
A.已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显B.已知甲、乙中水波波长相同，由图可知狭缝的宽度越大衍射现象越明显C.已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越短的水波衍射现象越明显D.已知丙、丁中狭缝宽度一样，由图可知波长越长的水波衍射现象越明显
【解析】已知甲、乙中水波波长相同，图乙的衍射现象更明显，可知狭缝的宽度越小衍射现象越明显，则A正确，B错误；已知丙、丁中狭缝宽度一样，图丙的衍射现象更明显，可知波长越长的水波衍射现象越明显，则C错误，D正确.
题型1 波的干涉中振动加强点与减弱点的判断
【解析】
A.加强、加强B.减弱、减弱C.加强、减弱D.减弱、加强
题型2 “加强”和“减弱”点个数的判断
（1）该波的波长为多少？
思路点拨 由干涉现象中振动加强点的条件判断振动加强点的个数.
两列频率相同、振动步调相同的波在某点相遇时，若相遇点到两波源的波程差等于波长的整数倍,则相遇点是振动加强点，若相遇点到两波源的波程差等于半波长的奇数倍，则相遇点是振动减弱点.判断振动加强点和减弱点的方法有两种：一是条件判断法，二是现象判断法.解题时，切忌生搬硬套公式，一定要仔细审题、规范作图、建立准确的物理情境.
题型3 对波的衍射条件的理解
A.挡板前后水波传播速度不相等B.此时能观察到明显的衍射现象C.如果将狭缝宽度扩大，水波将不发生衍射D.如果狭缝宽度不变，将波源的频率增大，能观察到更明显的衍射现象
易错易混 对波的衍射条件的理解有误缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者比波长还小时，就能够发生明显的衍射现象；当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸比波长大很多时，衍射现象依然存在，只是不能观察到明显的衍射现象.同时要明确波速取决于介质，频率取决于波源，波发生衍射时，波速、频率都不改变.
对波的衍射的理解1.观察到明显的衍射现象的条件是障碍物或缝、孔的尺寸跟波长相比相差不多或更小.2.若障碍物或缝、孔的尺寸比波长小得多，虽然发生了明显的衍射，但不一定能清楚地观察到，如当孔的尺寸远远小于水波波长时，衍射应当相当明显，但因孔很小，单位时间内通过的能量很少，导致衍射后的水波非常弱，以致看不清楚或观察不到衍射现象.3.衍射是波特有的现象.
考向1 对波的叠加原理的考查
考向2 对波的干涉中振动加强与减弱的考查
本题以利用超声波检测飞机机翼内部缺陷为素材，创设了与生产生活紧密联系的物理问题情境.主要考查波的图像，波速、波长和周期的关系，波的干涉等知识点，重点考查推理论证能力.
【解析】
考法解读 教材上对波的反射、折射知识点讲解较为基础，并没有进一步的拓展，而有关波的反射、折射及波的干涉的综合应用，高中物理教材上更是未曾深入探索，因此，在涉及波的反射、折射与干涉融合的试题中，往往需要考生综合所学知识，迁移应用相关规律，综合分析波的反射、折射及干涉过程中的相关信息.
考法创新 本题通过设置波在两种不同介质中传播的物理情境，综合考查波的反射、折射及干涉问题，视角新颖，要求考生具有较强的模型建构能力以及反射、折射、干涉知识在新情境下的迁移应用能力，还要有应用数学知识解决物理问题的能力.
习题课丨学业质量测评
1.（多选）关于两列相干波，以下说法正确的是( )
A.振动加强的质点，位移始终最大B.振动加强的质点，两列波引起的分位移总是方向相同C.加强点的振动，能量始终最大D.加强点和减弱点的位置在传播中是随时相互交换的
【解析】加强点的振动总是加强，它们在平衡位置附近做往复运动，有时位移也为零，只是振幅为两列波的振幅之和，能量始终最大.加强点总是加强点，减弱点总是减弱点,位置不变.故B、C正确.
2.下列关于波的衍射的说法正确的是( )
A.衍射是机械波特有的现象B.对同一列波，缝、孔或障碍物的尺寸比波长小时有明显衍射现象C.只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D.声波容易发生明显衍射现象是由于声波波长较大，频率较高
4.新 生活实际［人教版教材习题改编］某同学注意到手机摄像头附近有一个小孔，查阅手机说明后知道手机内部小孔位置处安装了降噪麦克风.进一步翻阅技术资料得知：降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波，与噪音叠加从而实现降噪的效果.如图是理想情况下的降噪过程，实线对应环境噪声，虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波.则( )
A.整个区域B.阴影Ⅰ以外的区域C.阴影Ⅱ以外的区域D.阴影Ⅱ和Ⅲ以外的区域