人教版（2019）物理选修一第三章第4节 波的干涉教学课件PPT

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册波的干涉教学ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了波的叠加，波的干涉，课时对点练等内容，欢迎下载使用。
1.通过观察绳波的叠加现象，理解波的叠加原理(重点)。2.知道形成稳定干涉图样的条件，掌握干涉图样的特点，会判断振动加强区和减弱区(重难点)。
三、加强点和减弱点的分布规律
观察如图所示的两列波相遇时和相遇后的特点，说一说两列波在传播过程中，相遇时和相遇后遵循什么规律？
答案　(1)相遇时凸起的高度比原来的更大一些。(2)两列波相遇后仍然保持原来各自的运动状态继续传播，并没有受到另一列波的影响。
1.波的独立传播：两列波在彼此相遇并穿过后，仍然保持各自的 、____ 等运动特征不变，继续沿着原来的方向传播，彼此之间互不影响。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 。
如图甲，两列沿相反方向传播的横波，形状相当于正弦曲线的一半，上下对称，其振幅和波长都相等。它们在相遇的某一时刻会出现两列波“消失”的现象，如图乙。请思考，两列波是否真的消失不再出现了？如果没有，你能判断从此时刻开始a、b两质点将向哪个方向运动吗？
答案　没有消失，两列波叠加时，叠加区域各质点位移矢量和均为零，但两列波沿原来的方向传播，此时a质点将向下运动，b质点将向上运动。
(1)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。(　　)(2)两列波叠加时，质点的位移一定增大。(　　)(3)只有频率相同的两列波才可以叠加。(　　)(4)两列波相遇后各自的传播特点不会受到影响。(　　)
　(多选)(2022·浙江1月选考)两列振幅相等、波长均为λ、周期均为T的简谐横波沿同一绳子相向传播，若两列波均由一次全振动产生，t＝0时刻的波形如图所示，此时两列波相距λ，则D.t＝T时，波形如图丁所示
故两列波的最前端刚好相遇，故B正确；
t＝T时，两列波各自向前传播的距离为x＝vt＝λ，两列波的波峰与波谷叠加，位移为零，故D正确。
1.定义： 、 、 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的现象。2.干涉条件(1)两列波的 必须相同。(2)两个波源的 必须保持不变。(3)两列波振动方向 。
3.干涉图样及其特点(1)干涉图样：干涉现象中形成的 图样，如图所示。
(2)特点①加强区始终加强，减弱区始终减弱。②加强区和减弱区的位置固定不变，加强区与减弱区互相间隔。 (3)振动加强点和减弱点的理解①加强点：振幅最大，为两列波的振幅之和，即A＝A1＋A2②减弱点：振幅最小，为两列波的振幅之差，即A＝|A1－A2|
4.干涉的普遍性一切波在一定条件下都能够发生干涉，干涉是波特有的现象。
1.在波的干涉现象中，能不能认为振动加强点的位移始终最大，振动减弱点的位移始终为零？为什么？
答案　不能。振动加强(减弱)点是指质点的振幅最大(小)，而不是指振动的位移最大(小)，因为位移是在时刻变化的，加强点和减弱点的位移均可以为零，只有发生干涉的两列波振幅大小相等，减弱点位移才始终为零。
2.图中表示两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷，此时M点是波峰与波峰相遇的点，是凸起最高的位置之一。(1)半个周期后，图中六个点中，哪些点具有最大正向位移？哪些点具有负向最大位移？哪些点比较“平静”？
答案　半个周期后，K、P点具有正向最大位移，M、Q点具有负向最大位移，H、N点比较“平静”。
(2)随着时间的推移，M点随不随波迁移？M质点在哪个方向上运动？
答案　M点不随波迁移，而只在垂直于纸面的方向上运动。
(3)由图中时刻经过 时，M质点的位移有什么特点？
　(多选)关于机械波的干涉，下列说法中正确的是A.两列频率相同的波相遇时，只有波峰与波峰相遇的点才是振动加强的点B.两列频率相同的波相遇时，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可　能是零C.两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移可能比振动减弱的　质点的位移小D.两列频率不同的波相遇时，因为没有形成稳定的干涉图样，所以两列　波没有叠加
两列频率相同的波相遇时，波峰与波峰、波谷与波谷相遇时振动都加强，故A错误；振动加强点的振幅最大，但位移是变化的，该处的位移可以最大，可以最小，也可以为零，B、C项正确；频率不同时，虽不满足干涉的条件无法发生干涉现象，但波仍然会叠加，D项错误。
　(多选)(2024·达州市高二月考)如图所示是水平面上两列频率相同的简谐波在某时刻的叠加情况，图中实线为波峰，虚线为波谷。已知两列波的振幅均为2 cm，波速均为2 m/s，波长均为8 cm，E点是B、D和A、C连线的交点。下列说法正确的是A.A、C两处的质点是振动加强的点B.B、D两处的质点在该时刻的竖直高度差是8 cmC.E处质点是振动减弱的点D.经0.02 s，B处质点通过的路程是8 cm
由题图可知，A、C为两列波的波峰与波谷的交点，都是振动减弱的点，故A错误；由题图可知，B、D两点都是振动加强的点，振幅都是4 cm，此时D点处于波峰，B点处于波谷，则B、D两处的质点在该时刻的竖直高度差是8 cm，故B正确；由题图可知，E点到两列波的波峰的距离相等，两列波的波峰会同时传到E点，所以E处质点是振动加强的点，故C错误；由　　　　　　＝0.04 s，知时间t＝0.02 s为半个周期，则B处质点通过的路程为s＝2×4 cm＝8 cm，故D正确。
两列波叠加区域每个质点都在各自的平衡位置附近做简谐运动，质点的位移都随时间变化，如加强点的位移也可以为零，某时刻减弱点的位移也可以大于加强点的位移，若两列波的振幅相等，则减弱点的合振幅为零，并不振动。
加强点和减弱点的分布规律
频率相同、振动情况完全相同的两波源产生的波叠加时，若两列波传播到某处的路程相差一个波长，则此处波是加强的还是减弱的，若传播到某处的路程相差半个波长，则此处的波是加强的还是减弱的？若两波源振动步调相反呢？
答案　当两列波传播到某处的路程差等于一个波长时，此处两列波是振动加强的，当两列波传播到某处的路程差等于半个波长时，此处两列波是振动减弱的。若两波源振动步调相反，则上述结论相反。
振动加强点和减弱点的判断方法1.条件判断法：频率相同、振动情况完全相同的两波源产生的波叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的距离差为Δr，则当Δr＝kλ时为加强点，当Δr＝(2k＋1) 时为减弱点，其中k＝0,1,2…，若两波源振动步调相反，则上述结论相反。2.现象判断法：若某点处总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点；若某点处是平衡位置和平衡位置相遇，则让两列波再传播 看该点是波峰和波峰(波谷和波谷)相遇，还是波峰和波谷相遇，从而判断该点是加强点还是减弱点。
　如图所示，S1和S2是同一均匀介质中同时起振、起振方向相同、频率相同的两个波源，它们发出的简谐波相向传播。在介质中S1和S2平衡位置的连线上有a、b、c三点，已知S1a＝ab＝bc＝cS2＝ (λ为波长)。下列说法正确的是A.b点为振动加强点，a、c两点为振动减弱点B.b点为振动减弱点，a、c两点为振动加强点C.a、b、c三点都是振动加强点D.a、b、c三点都是振动减弱点
两列同时起振、起振方向相同、频率相同的简谐波叠加时，若某点到两波源的路程差是波长的整数倍，则该点振动加强，若某点到两波源的路程差是半波长的奇数倍，则该点振动减弱。已知S1a＝ab＝bc＝cS2＝ (λ为波长)，则两波源到b点的路程相同，该点是振动加强点，两波源到a点、c点的路程差都为一个波长，因此这两点都是振动加强点，故a、b、c三点都是振动加强点，故C正确。
　如图(a)，在xOy平面内有两个沿z方向(z方向垂直xOy平面，图中未画出)做简谐运动的点波源S1(0,4 m)和S2(0，－2 m)。两波源的振动图线分别如图(b)和图(c)所示。两列波的波速均为1.00 m/s。
(1)两列波波源起振方向_____(填“相同”或“相反”)。
(2)两列波到A点(4 m,1 m)的路程差为____ m，两列波引起质点A的振动总是_____(填“加强”或“减弱”)。两列波到B点(0,0.5 m)的路程差为__ m，两列波引起质点B的振动总是______(填“加强”或“减弱”)。两列波到C点(8 m，－2 m)的路程差为_____ m，两列波引起质点C的振动总是_____(填“加强”或“减弱”)。
S1A＝S2A，Δr1＝0，因为两波源振动方向相反，故A点为减弱点；波长λ＝vT＝2 m，Δr2＝S1B－S2B＝1 m＝ 故B点为加强点；S1C＝10 m，S2C＝8 m，Δr3＝S1C－S2C＝2 m＝λ，故C点为减弱点。
考点一　波的叠加1.关于机械波的叠加，下列说法中正确的是A.不同频率的机械波在空气中相遇时不会叠加B.两列机械波相遇之后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强C.两列机械波叠加时，振动减弱点可能一直处于平衡位置D.两列波叠加时，叠加区域所有质点的振幅都是两列波振幅之和
任意两列机械波传播时，在相遇的区域均能发生叠加，A错误；两列波相遇时，每一列波的振动情况都保持不变，与相遇前完全相同，B错误；如果两列波的振幅相同，叠加时减弱点的振幅为零，一直处于平衡位置，C正确；两列波叠加时，只有加强点(即波峰与波峰、波谷与波谷)的振幅最大，为两列波振幅之和，D错误。
2.(多选)如图所示，两列振幅和波长都相同而传播方向相反的机械横波，在相遇的某一时刻“突然”消失。设在这一时刻两波相遇的介质里有a、b、c三个质点，则关于这三个质点的情况下列说法正确的是A.此时质点a、b、c的位移都为零B.此时质点a的振动速度不为零且　方向向下C.此时质点c的振动速度不为零且方向向下D.此时质点b的振动速度为零
两列波相遇时，质点同时参与了两列波的振动，位移等于两列波引起位移的矢量和，所以质点a、b、c
的位移都为零，A正确；向右传播的波引起质点a的振动方向向下，向左传播的波引起质点a的振动方向向下，所以此时a的振动速度不为零，方向向下，B正确；
向右传播的波引起质点c的振动方向向上，向左传播的波引起质点c的振动方向向上，所以质点c的振
动速度不为零，方向向上，C错误；两列波引起质点b振动的速度都为零，所以质点b的振动速度为零，D正确。
3.(2023·石家庄市高二期末)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