【优化方案】高考物理总复习 第7章第三节 波的干涉和衍射 多普勒效应课件 大纲

第三节波的干涉和衍射

多普勒效应第三节波的干涉和衍射多普勒效应基础知识梳理课堂互动讲练经典题型探究知能优化演练基础知识梳理一、波的叠加和干涉1．波的独立传播原理两列波相遇前、相遇过程中和相遇后，各自的传播特性不发生任何变化，即各列波之间不相互干扰．2．波的叠加原理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．3．波的干涉(1)定义：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动____、某些区域的振动____，这种现象叫波的干涉．(2)条件：两列波的频率相同．干涉和衍射是波特有的现象，波同时还可以发生反射、折射．加强减弱二、波的衍射1．定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射．2．发生明显衍射的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长________或者比波长____时．3．关于衍射的两点说明(1)衍射始终存在，只是有的衍射明显，有的衍射不明显．(2)衍射和干涉都是波的特有现象，一切波都能发生__________.相差不多更小干涉和衍射三、声波、次声波和超声波1．声波：声源的振动在_______的传播．声波是纵波，是机械波的一种．2．声速：声波在空气中的传播速度约为________.声速与____有关，与____无关．3．声波的分类(1)可闻声波：频率范围在_____________的声波．(2)超声波：频率高于_____Hz的声波，可用于工程质量检测及疾病的诊断．(3)次声波：频率低于__Hz的声波．介质中340m/s介质频率20～20000Hz20000204．人耳能够把回声与原声区别开来的最小时间间隔为_____.四、多普勒效应1．定义：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到____发生变化的现象．2．实质：波源的真实频率不发生变化，只是观察者接收到的频率发生了变化．3．说明：机械波、电磁波都能发生多普勒效应．0.1s频率课堂互动讲练一、对波的干涉现象的理解1．波的干涉的条件(1)只有频率相同的两列波，才能发生干涉，形成稳定的干涉图样．(2)如果频率不同，两列波也可以叠加，但不能发生干涉现象而形成干涉图样．2．加强区和减弱区的形成(1)两列波叠加时质点的位移等于两列波单独传播时位移的矢量和，若位移方向总是相同，则振动加强．位移方向总是相反，则振动减弱．(2)频率相同的波干涉后，加强区振幅最大，等于两列波振幅之和．减弱区振幅最小等于振幅之差，加强区和减弱区的位置是固定的．(3)如果两列波振幅相等，则减弱区的质点位移总是为零．但加强区并不是位移总保持最大，而是以两列波2倍的振幅振动，也会出现波峰、波谷和位移为零的时刻．3．加强区和减弱区的变化规律(1)波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇处，一定是加强的，用一条平滑的曲线将以上各点连接起来，这条线上的点都是加强的；(2)波峰与波谷相遇处，一定是减弱的，把以上各点用平滑的曲线连接起来，这条线上的点都是减弱的；(3)加强点和减弱点之间各个质点的振幅介于加强点和减弱点的振幅之间．4．干涉加强点与减弱点的判断方法(2)现象判断法法：若某点点总是波峰峰与波峰(或波谷与波波谷)相遇，则该该点为加强强点；若总总是波峰与与波谷相遇遇，则为减减弱点．不不能认为加加强点的位位移永远最最大，减弱弱点的位移移永远最小小．用一条曲线线将加强点点连接起来来，这条曲曲线上的点点都是加强强点；把减减弱点用曲曲线连接起起来，曲线线上的点都都是减弱点点．加强点点与减弱点点之间各质质点的振幅幅介于加强强点与减弱弱点的振幅幅之间．即时应用1.如图7－3－1所示表示两两列相干水水波某时刻刻的波峰和和波谷位置置，实线表表示波峰，，虚线表示示波谷，相相邻实线与与虚线间的的距离为0.2m，波速为1m/s，在在图图示示范范围围内内可可以以认认为为这这两两列列波波的的振振幅幅均均为为1cm，C点是是相相邻邻实实线线与与虚虚线线间间的的中中点点，，则则()图7－3－1A．图图示示时时刻刻A、B两点点的的竖竖直直高高度度差差为为2cmB．图图示示时时刻刻C点正正处处于于平平衡衡位位置置且且向向水水面面上上运运动动C．F点到两波源的的路程差为零零D．经0.1s，A点的位移为零零解析：选BD.图示时刻点A、B、D振动加强，A、B间高度差hAB＝4A＝4cm，A、D间高度差为零零；图示时刻刻点C在水面，根据据上下坡法，，点C由水面向上运运动；图示时时刻E、F振动减弱，位位移为零，到到两波源的路路程差为半波波长的奇数倍倍；波长为0.4m，周期为0.4s，经过时间Δt＝0.1s＝0.25T，两列波的平平衡位置传到到A点，则位移为为零．二、多普勒效应的成因分析1．接收频率的实质：观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全波的个数．当波以速度v通过接收者时，时间t内通过的完全波的个数为N＝，单位时间内通过接收者的完全波的个数，即接收频率．2．波源不动：：观察者朝向向波源以某一一速度运动，，由于相对速速度增大而使使得单位时间间内通过观察察者的完全波波的个数增多多，接收频率率增大了．同同理可知，当当观察者背离离波源运动时时，接收频率率将减小．3．观察者不动动：波源朝向向观察者以某某一速度运动动，由于波长长变短，而使使得单位时间间内通过观察察者的完全波波的个数增多多，接收频率率亦增大，同同理可知，当当波源背离观观察者运动时时，接收频率率将减小．即时应用2.站在火车站台台上的旅客听听到路过火车车鸣笛声的音音调(注：音调由频频率决定，频频率大时音调调高，频率小小时音调低)变化情况，以以下说法正确确的是()A．当火车进站站时，鸣笛声声的音调变低低B．当火车进站站时，鸣笛声声的音调变高高C．当火车离站站时，鸣笛声声的音调变低低D．当火车离站站时，鸣笛声声的音调变高高解析：选BC.根据多普勒效效应，火车进进站时，波源源向观察者靠靠近，旅客听听到的鸣笛声声的音调变高高；当火车离离站时，旅客客听到的鸣笛笛声的音调变变低，故B、C正确．经典题型探究(2011年丰台区模拟)甲、乙两列完全相同的横波，分别从波源A、B两点沿x轴相向传播，已知在t＝0时的波形如图7－3－2所示．若两列波的波速均为1m/s，则C、E、F、G、D五个质点中(

)例1波的叠加题型一图7－3－2A．t＝0.2s时，只有F点的位移最大大B．t＝0.2s时，E、G两点的位移最最大C．t＝0.5s时，C、F、D三点的位移最最大D．t＝0.5s时，只有F点的位移最大大【思路点拨】两列波叠加后后，各质点的的位移等于两两列波各自产产生位移的矢矢量和．【解析】t＝0.2s时，甲、乙两两列波均传到到F点处．两列波波还没有叠加加到一起，F点的位移为零零，E、G两点的位移为为负的最大，，故A错，B对．t＝0.5s时，甲、乙两两列波叠加的的波形如图7－3－3，故D对，C错．【答案】BD图7－3－3例2加强点、减弱点的判断题型二(满分样样板6分)(2010年高考考课标标全国国卷)波源S1和S2振动方方向相相同，，频率率均为为4Hz，分别别置于于均匀匀介质质中x轴上的的O、A两点处处，OA＝2m，如图图7－3－4所示．．两波波源产产生的的简谐谐横波波沿x轴相向向传播播，波波速为为4m/s.已知两两波源源振动动的初初始相相位相相同．．求：：图7－3－4(1)简谐横横波的的波长长；(2)OA间合振振动振振幅最最小的的点的的位置置．解题样样板【答案】见解析析变式训训练如图7－3－5所示，，为两两列波波在空空间相相遇叠叠加，，其中中实线线代表表的甲甲波向向右传传播，，虚线线代表表的乙乙波向向左传传播，，则()A．A、B点是是振振动动加加强强点点B．A、D点是是振振动动加加强强点点C．B、E点是是振振动动减减弱弱点点D．D、F点是是振振动动减减弱弱点点答案案：：BC图7－3－5对波的衍衍射现象象的理解解例3如图7－3－6所示，S是波源，，M、N是两挡板板，其中中M板固定，，N板可以左左右移动动．两板板中间有有一狭缝缝，此时时题型三图7－3－6A点没有明明显振动动，为使使A点发生明明显振动动，可采采取的方方法是()A．增大波波源振动动频率B．减小波波源振动动频率C．将N板向右平平移一些些D．将N板向左平平移一些些【思路点拨拨】本题要求求使A点处的波波动更明明显，即即应使经经狭缝发发生的衍衍射现象象更显著著，根据据发生明明显衍射射现象的的条件进进行判断断．【解析】当狭缝尺尺寸固定定时，应应使波的的波长变变长，根根据v＝λf知，波速速是一定定的，要要使λ增大，只只有使f减小，故故A项错误，，B项正确；；当波长长一定时时，只有有使缝的的尺寸与与波长差差不多或或者比波波长更小小，故C项错误，，D项正确．．【答案】BD【规律总结结】只有孔的的尺寸或或障碍物物大小跟跟波长相相差不多多或者比比波长小小，衍射射现象才才明显，，在实际际中可以以改变孔孔的大小小或波长长来实现现这一条条件．多普勒效效应题型四例4根据多普普勒效应应，下列列说法中中正确的的有()A．医生检检查身体体用的““B超”是根根据超声声波的多多普勒效效应制成成的B．一位有有经验的的战士听听到飞行行的炮弹弹尖叫声声越来越越尖锐，，判断炮炮弹正向向他靠近近C．根据光光波的多多普勒效效应，由由地球接接收到遥遥远天体体发出的的光波的的频率越越来越小小，可以以判断此此天体正正远离地地球D．当波源源和观察察者间有有相对运运动时，，观察者者接收到到的频率率一定和和波源发发出的频频率不同同【解析】超声波检检查人体体时，不不同组织织反射的的超声波波的量是是不同的的，从而而形成B超影像，，A不正确；；当波源源与观察察者间相相对靠近近时，观观察者感感到频率率