3.4波的干涉（导学案）（学生版）高二物理（人教版2019选择性）

第3节波的反射、折射和衍射导学案【学习目标】1.了解波的叠加原理，了解波的叠加过程中质点的合位移。2.从振动角度认识振动加强区域和减弱区域。3.通过实验，认识波的干涉现象和干涉图样。4.知道干涉现象是波特有的现象，了解波发生稳定干涉的条件。【学习重难点】1.教学重点：知道波的叠加原理，了解波的干涉条件及干涉现象，并学会利用干涉定律解释生活中的的相关现象。2.教学难点：波的叠加现象，波的干涉规律。【知识回顾】1．波长λ(1)定义：在波的传播方向上，振动相位总是____________的两个相邻质点间的距离．(2)特征①在横波中，两个相邻____________或两个相邻____________之间的距离等于波长．②在纵波中，两个相邻____________或两个相邻____________之间的距离等于波长．2．周期T、频率f(1)周期(频率)：在波动中，各个质点的振动周期(或频率)也叫波的周期(或频率)．(2)周期T和频率f的关系：____________(3)波长与周期的关系：经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于____________．【自主预习】1．波的叠加(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____________，继续传播。(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，介质中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____________。2．波的干涉(1)定义频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的____________，某些区域的振____________的现象。(2)稳定干涉条件①两列波的频率必须____________。②两个波源的相位差必须____________。(3)一切波都能够发生干涉，干涉是波特有的现象。【课堂探究】【新课导入】在平静的水面上，下落的雨滴激起层层涟漪，形成了复杂而美丽的图案。这种图案是怎样产生的？在介质中常常有几列波同时传播。两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，改变各自的运动特征呢？演示实验：观察波的叠加现象在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，在绳上分别产生相向传播的两列波（图甲）。观察两列波的传播情况。你能大致画出该过程的波形图吗？两列波相遇后，有什么规律？【新课教学】任务一、波的叠加（一）波的叠加请结合上述实验，总结两列波相遇后，有什么规律？1.波传播的独立性：2.波的叠加原理：请总结波的加强点和减弱点的规律？（二）生活中波的独立传播和叠加波的叠加和独立性规律在日常生活中有哪些应用？任务二、波的干涉两列频率相同的波相遇时，在它们重叠的区域会发生什么现象呢？我们先观察下面的现象。现象：如何解释实验现象？振动加强区的质点振动的振幅为多大？振动减弱区的质点振动的振幅为多大？加强区和减弱区的质点偏离平衡位置的位移始终不变吗？若两列波的振幅相等，减弱区的质点是否还会离开平衡位置？若两列波的的频率和相位差不相同，你认为在相互叠加时，能否出现稳定的相间的加强和减弱区呢？如何才能形成像上述实验现象一样的稳定的加强和减弱的稳定图样呢？（四）波的干涉规律1.S1和S2两波源到加强点M到距离只差与波长有什么关系？2.S1和S2两波源到其他加强点到距离只差与波长有什么关系？你从中可以发现什么样的规律？振动加强点和减弱点满足的条件：若两个波源的振动频率和振动步调相同若两个波源的振动频率和振动步调相反【自我测评】1.波源甲、乙分别在一根水平放置的绳的左右两端，两波源发出的波在绳中的传播速度均是1m/s。在t＝0时刻绳上的波形如图所示。则根据波的叠加原理，以下叙述正确的是()A．当t＝2s时，波形如图①所示；当t＝4s时，波形如图②所示B．当t＝2s时，波形如图①所示；当t＝4s时，波形如图③所示C．当t＝2s时，波形如图②所示；当t＝4s时，波形如图①所示D．当t＝2s时，波形如图②所示；当t＝4s时，波形如图③所示2.如图甲，两列振幅和波长相同而传播方向相反的波，在相遇的某一时刻(如图乙)，两列波“消失”，此时介质中M、N两质点的运动方向是()A．M、N都静止 B．M、N都向上C．M向下，N向上 D．M向上，N向下3.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(f1<f2)，P为两个波源连线的中点。下列说法中正确的是()A．b波将先到达P点B．两列波在P点叠加时P点的位移最大可达A1＋A2C．a的波峰到达S2时，b的波峰也恰好到达S1D．两列波相遇时，绳上位移可达A1＋A2的点只有一个，此点在P点的左侧4.两列波叠加的示意图如图所示，这两列波的振动方向、振幅、频率等完全相同。M、N、Q为叠加区域的三个点，Q为两个波谷相遇，M为两个波峰相遇，M、P、Q三点在同一条直线上，N点为波峰和波谷相遇，则下列说法正确的是()A．P点为振动减弱点B．N点始终静止不动C．经eq\f(1,2)周期，质点Q传播到N点D．M点为振动加强点，过eq\f(T,2)，此点振动减弱5.如图(a)，在xy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0，－2)。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1.00m/s。两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为________m