2025版新教材高中物理主题2机械振动与机械波10波的干涉学案新人教版必修第一册

PAGE4-10波的干涉学习目标知识脉络1．通过试验，了解波的干涉现象．2．理解波的叠加原理，知道波的干涉是一种特别的叠加现象．3．理解形成稳定干涉图样的条件．(难点)学问点|波的干涉eq\a\vs4\al([先填空])1．波的叠加原理(1)波的独立传播：几列波相遇时能够保持各自的运动特征，接着传播．即各自的波长、频率等保持不变．(2)波的叠加：在几列波重叠的区域里，质点同时参加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．2．波的干涉(1)定义：频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅加大，某些区域的振幅减小，而且振幅加大的区域和振幅减小的区域相互间隔，这种现象叫波的干涉，所形成的图样叫作干涉图样．(2)干涉条件：两列波的频率必需相同；两个波源的相位差必需保持不变．(3)一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象．eq\a\vs4\al([再推断])1．两列波相叠加就能形成稳定的干涉图样． (×)2．在操场上不同位置听到学校同一喇叭的声音大小不同，是声波的干涉现象． (×)3．两个人一起说话，不会发生干涉现象． (√)eq\a\vs4\al([后思索])1．敲击音叉使其发声，然后转动音叉，为什么听到声音忽强忽弱？【提示】这是声波的干涉现象．音叉的两股振动频率相同，这样，两列频率相同的声波在空气中传播，有的区域振动加强，有的区域振动减弱，于是听到声音忽强忽弱．2．有人说在波的干涉图样中，加强点就是位移始终最大的点，减弱点就是位移始终为零的点，这种说法对吗？【提示】这种说法不正确．在干涉图样中的加强点是以两列波的振幅之和为振幅做振动的点，某一瞬时振动位移可能是零．同理，减弱点是以两列波的振幅之差为振幅做振动的点，它的位移不肯定始终为零．eq\a\vs4\al([核心点击])1．波的独立传播特性两列波相遇后，每列波将保持各自原来的波形接着向前传播，相互不会发生干扰．如图甲、乙所示，在同始终线上，向右传播的波1和向左传播的波2，相遇以后，各自还是根据相遇前的波速、振幅、频率，接着沿着各自的方向传播，不会因为相遇而发生任何改变，也就是说相互不会因相遇而发生干扰．2．对波的干涉现象的理解(1)波的叠加是无需条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加．(2)稳定干涉图样的产生是有条件的，必需是两列波的频率相同、相差恒定，假如两列波的频率不相等，在相遇的区域里不同时刻各质点叠加的结果都不相同，看不到稳定的干涉图样．(3)明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的，明显的干涉图样除了满意相干条件外，还必需满意两列波振幅差别不大．振幅越是接近，干涉图样越明显．(4)振动加强的点和振动减弱的点始终以振源的频率振动，其振幅不变(若是振动减弱点，振幅可为0)，但其位移随时间发生改变．(5)振动加强的点的振动总是加强，但并不是始终处于波峰或波谷，它们都在平衡位置旁边振动，有的时刻位移为零．(6)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．假如两列波的振幅相同，则振动减弱点总是处于静止状态，并不振动．3．干涉图样及其特征(1)干涉图样：如图所示．(2)特征：①加强区和减弱区的位置固定不变．②加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间改变)．③加强区与减弱区相互间隔．1．当两列水波发生干涉时，假如两列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是()A．质点P的振动有时是减弱的B．质点P的振动始终是加强的C．质点P的振幅最大D．质点P的位移始终最大E．某时刻质点P的位移可能为零解析：P点是两列波的波峰的相遇点，故其振动始终是加强的，A错误，B正确；质点P处于振动加强区，振幅最大，C正确；对于某一个振动的质点，位移是会随时间改变的，D错误；质点振动到平衡位置时，位移为零，E正确．答案：BCE2.如图所示是水波干涉的示意图，S1、S2是两波源，A、D、B三点在一条直线上，两波源的频率相同，振幅相等，则下列说法正确的是()A．A点一会儿在波峰，一会儿在波谷B．B点一会儿在波峰，一会儿在波谷C．C点一会儿在波峰，一会儿在波谷D．D点一会儿在波峰，一会儿在波谷E．质点D的位移始终是零解析：在波的干涉中，振动加强区域里的质点总在自己的平衡位置两侧做简谐振动，只是质点的振幅较大，为A1＋A2.本题中由于A1＝A2，故振动减弱区的质点并不振动，而此时A点是波峰与波峰相遇，B点是波谷与波谷相遇，都是加强点，又因为A、D、B三点在一条振动加强线上，这条线上任一点的振动都是加强的，故此三点都为加强点，且都是一会儿在波峰，一会儿在波谷．而C点是波峰与波谷相遇点，是减弱点，不振动．答案：ABD3．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＜f2，P为两个波源连线的中点．已知机械波在介质中传播的速度只由介质本身的性质确定．下列说法正确的是()A．两列波比较，a波将先到达P点B．两列波同时到达P点C．两列波在P点叠加时，P点的位移最大可达A1＋A2D．b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P点E．两列波相遇时，绳上位移可达A1＋A2的点只有一个，此点在P点的左侧解析：因两波波速相等，故两列波能同时到达P点，A错误，B正确；因f1＜f2，由λ＝eq\f(v,f)可知，λ1＞λ2，故当两列波同时到达P点时，a波的波峰离P点的距离比b波的波峰离P点的距离大，因此两波峰不能同时到达P点，两波峰应相遇在P点左侧，此位置对应的位移为A1＋A2，位移最大，综上所述，C错误，D、E正确．答案：BDE推断振动加强和减弱的常用方法(1)条件推断法振动频率相同、振动步调完全相同的两波源的波叠加时，设某点到两波源的距离差为Δr.①当Δr＝k·λ(k＝0，1，2，…)时为加强点．②当Δr＝(2k＋1)·λ/2时为减弱点(k＝0，1，2，…)．若两波源振动步调相反，则上述结论相反．(2)现