-物理新导学笔记选修3-4第十二章-4省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件

4波衍射和干涉第十二章

机械波第1页知识内容波衍射和干涉考试要求b课时要求1.知道波衍射现象和波产生显著衍射现象条件，知道衍射是波特有现象，知道一切波都能发生衍射；经历波衍射研究过程，体会波传输特征.2.了解波叠加原理，知道波干涉现象和波发生干涉条件，知道一切波都能发生干涉，干涉是波特有现象；经历波干涉研究过程.3.了解干涉现象中振动加强与减弱意义.第2页内容索引知识探究新知探究点点落空题型探究重点难点各个击破达标检测检测评价达标过关第3页知识探究第4页如图1所表示是一个可观察水波衍射水波发生槽，振源频率是能够调整，槽中放置两块可移动挡板形成宽度可调整小孔，观察水波传输，也能够在水槽中放置宽度不一样挡板，观察水波传输.思索以下问题：一、波衍射[导学探究]图1(1)水波碰到小孔时，会观察到什么现象？依次减小小孔尺寸，观察到现象有什么改变？答案水波碰到小孔时，水波能穿过小孔，并能抵达挡板后面“阴影区”，小孔尺寸减小时，水波抵达“阴影区”现象愈加显著.答案第5页(2)当水波碰到较大障碍物时，会观察到什么现象？当障碍物较小时，会观察到什么现象？答案当水波碰到较大障碍物时，将会返回，当障碍物较小时，波能继续向前传输.答案第6页对波衍射现象了解(1)定义：波能够绕过

继续传输现象.(2)发生显著衍射现象条件：只有缝、孔宽度或障碍物尺寸跟波长

，或者比波长更小时，才能观察到显著衍射现象.(3)波衍射现象普遍性：一切波都能发生

现象，

现象是波特有现象.[知识梳理]障碍物相差不多衍射衍射第7页(1)两个同学分别抓住绳子两端，各自抖动一下，绳上产生两列凸起且相向传输波，两列波相遇后是否还保持原来运动状态继续传输？二、波叠加答案两列波相遇后依然保持原来各自运动状态继续传输，并没有受到另一列波影响.答案[导学探究]第8页(2)当教室内乐队合奏时，我们听到某种乐器声音与这种乐器独奏时发出声音是否相同？是否受到了其它乐器影响？答案相同，没有受到其它乐器影响.答案第9页对波叠加了解(1)波独立传输特征：几列波相遇时各自

、

等运动特征，不受其它波影响.(2)波叠加原理：在几列波重合区域里，介质质点

参加这几列波引发振动，质点位移等于这几列波单独传输时引发位移

.[知识梳理]波长频率同时矢量和第10页答案在水面上出现一条条从两个波源中间伸展开相对平静区域和猛烈振动区域.改变其中一个小球振动快慢，这种现象将消失.如图2所表示，与振动发生器相连两个小球，在振动发生器带动下上下振动，形成两个振动频率和振动步调完全相同波源，在水面上形成两列步调、频率相同波，两列波在水面上相遇时，能观察到什么现象？假如改变其中一个小球振动快慢，还会形成这种现象吗？三、波干涉答案[导学探究]图2第11页对波干涉了解1.波干涉：

两列波叠加时，一些区域

，一些区域

，这种现象叫做波干涉.2.产生稳定干涉两列波频率一定相同.3.加强点(区)和减弱点(区)：(1)加强点：质点振动振幅等于两列波振幅之和，A＝

.(2)减弱点：质点振动振幅等于两列波振幅之差，A＝

，若两列波振幅相同，质点振动合振幅就等于零.[知识梳理]频率相同振幅加大振幅减小A1＋A2|A1－A2|第12页4.干涉图样及其特征：(1)干涉图样：如图3所表示.图3(2)特征①加强区一直加强，减弱区一直减弱(加强区与减弱区不随时间改变).②振动加强点和振动减弱点一直在以振源频率振动，其振幅不变(若是振动减弱点，振幅小)，但其位移随时间发生改变.(处于振动减弱点且两列波合振幅为零情况除外)③加强区与减弱区相互间隔且位置固定不变.第13页1.判断以下说法正误.(1)只有当障碍物尺寸与波长差不多或比波长小时，才会发生衍射现象.(

)(2)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干涉现象.(

)(3)只有频率相同两列波才能够叠加.(

)(4)在振动减弱区域，各质点都处于波谷.(

)[即学即用]×√××答案第14页2.两个频率、振动方向、初始相位均相同波源S1、S2，产生波在同一介质中传输时，某时刻t形成如图4所表示干涉图样，图样中两波源S1、S2同时为波谷(实线表示波峰，虚线表示波谷)，在图中标有A、B、C三个点，则振动加强点是______，振动减弱点是____.答案图4A、BC解析解析由题图可知A点为波峰与波峰相遇，是振动加强点；B点是波谷与波谷相遇，是振动加强点；C点是波峰与波谷相遇，是振动减弱点.第15页题型探究第16页一、波衍射1.关于衍射条件：应该说衍射是没有条件，衍射是波特有现象，一切波都能够发生衍射.衍射只有“显著”与“不显著”之分，障碍物或小孔尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生显著衍射条件.2.波衍射实质分析：波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)好像是一个新波源，由它发出与原来同频率波在小孔(障碍物)后传输，就偏离了直线方向.波直线传输只是在衍射现象不显著时近似情况.第17页A.此时能观察到波显著衍射现象B.挡板前后波纹间距离相等C.假如将孔AB扩大，有可能观察不到显著衍射现象D.假如孔大小不变，使波源频率增大，能观察到更显著衍射现象例1如图5所表示是观察水面波衍射试验装置.AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源.图中已画出波源所在区域波传输情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则关于波经过孔之后传输情况，以下描述中正确是答案√解析√图5√第18页解析观察题图可知孔尺寸与波长差不多，能观察到波显著衍射现象，故选项A对；因波传输速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距应相等，故选项B对；若将孔AB扩大，且孔尺寸远大于波长，则可能观察不到显著衍射现象，故选项C对；若f增大，由λ＝

，知λ变小，衍射现象变得不显著了，故选项D错.第19页针对训练(·苍南高二检测)在水波槽里放两块挡板，当中留一窄缝，已知窄缝宽度为0.5cm.所用水波波长为5cm，则以下选项中衍射图样正确是答案√解析解析窄缝宽度0.5cm显著小于水波波长5cm，符合发生显著衍射现象条件，且水波是以水中“某点”为中心弧线，C正确.第20页二、波叠加两列波相互叠加规律：两列波相互叠加时，叠加区质点位移等于两列波分别引发位移矢量和，而不是位移大小代数和.第21页例2

(·浙江4月选考·16)两列频率相同、振幅均为A简谐横波P、Q分别沿＋x和－x轴方向在同一介质中传输，两列波振动方向均沿y轴.某时刻两波波面如图6所表示，实线表示P波波峰、Q波波谷；虚线表示P波波谷、Q波波峰.a、b、c为三个等距质点，d为b、c中间质点.以下判断正确是图6A.质点a振幅为2AB.质点b一直静止不动C.图示时刻质点c位移为0D.图示时刻质点d振动方向沿－y轴答案√解析√第22页解析由题可得两列波频率、波长相等，实线表示P波波峰、Q波波谷；虚线表示P波波谷、Q波波峰，故a、c两点为减弱点，b为加强点.因为振幅均为A，所以a、c两点一直静止不动，故A、B错误，C正确；此时d点处P波向下运动，Q波向下运动，所以质点d沿－y轴方向振动，D正确.第23页三、波干涉振动加强点和振动减弱点判断方法(1)振动加强点和振动减弱点了解：不能认为振动加强点位移一直最大，振动减弱点位移一直最小，而应该是振幅增大点为振动加强点，其实这些点也在振动，位移能够为零；振幅减小点为振动减弱点.(2)条件判断法：振动频率相同、振动情况相同两列波叠加时，某点到两列波旅程差为Δx＝|x2－x1|＝kλ(k＝0,1，2，…)时为振动加强点；当Δx＝(2k＋1)(k＝0,1,2，…)时为振动减弱点.若两波源振动步调相反，则上述结论相反.第24页例3如图7所表示为两个相干波源S1、S2产生波在同一个均匀介质中相遇时产生干涉图样.图中实线表示某时刻波峰，虚线表示波谷，b、d、f共线，以下说法正确是A.a、c两点振动加强，b、d两点振动

减弱B.e、f两点振动介于加强点和减弱点之间C.经适当时间后，加强点和减弱点位置交换D.经半个周期后，原来位于波峰点将位于波谷，原来位于波谷点将位

于波峰图7答案√解析√第25页解析a点是波谷和波谷相遇点，c点是波峰和波峰相遇点，都是振动加强点；而b、d两点是波峰和波谷相遇点，都是振动减弱点，选项A正确.e点位于加强点连线上，仍为加强点，f点位于减弱点连线上，仍为减弱点，选项B错误.相干波源叠加产生干涉是稳定，不会随时间改变，选项C错误.因形成干涉图样质点都在不停地做周期性振动，经半个周期步调相反，选项D正确.第26页振动加强点和振动减弱点了解：不能认为振动加强点位移一直最大，振动减弱点位移一直最小，而应该是振幅增大点为振动加强点，其实这些点也在振动，位移能够为零；振幅减小点为振动减弱点.总结提升第27页A.a、d处质点振动加强，b、c处质点振动减弱B.从图示时刻经过半个周期，e处质点经过旅程

为4AC.从图示时刻经过半个周期，g处质点加速向平衡

位置运动D.从图示时刻经过四分之一周期，d处质点振幅恰好为零例4

(·浙江11月选考·16)有两列频率相同、振动方向相同、振幅均为A、传输方向相互垂直平面波相遇发生干涉.如图8所表示，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，a为波谷与波谷相遇点，b、c为波峰与波谷相遇点，d为波峰与波峰相遇点，e、g是a、d连线上两点，其中e为连线中点，则答案解析图8√√√第28页解析由题意可知两列波满足发生干涉条件，a、d两点分别为波谷与波谷叠加和波峰与波峰叠加，属于振动加强点，而b、c两点为波峰与波谷叠加，属于振动减弱点，选项A正确；由题图可知，e、g均为振动加强点，题图图示时刻，e点处于平衡位置，经过半个周期后，e处质点经过旅程为4A，故B正确；图示时刻g处质点加速向平衡位置振动，半个周期后加速向平衡位置运动，所以C正确；质点振动振幅为偏离平衡位置最大距离，是一定值，不会发生改变，所以d处质点振幅为2A，选项D错误.第29页达标检测第30页1231.(波衍射)一列波在传输过程中经过一个障碍物，发生了一定程度衍射，以下哪种情况一定能使衍射现象更显著A.增大障碍物尺寸，同时增大波频率B.增大障碍物尺寸，同时减小波频率C.缩小障碍物尺寸，同时增大波频率D.缩小障碍物尺寸，同时减小波频率答案√第31页答案2.(波叠加)两列波在某区域相遇，以下说法中正确是A.两列波相遇时能够保持各自状态互不干扰B.因为这两列波相遇时叠加，当它们分开时波频率、振幅都会发生改变C.这两列波叠加以后一定会产生干涉图样