人教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波4 波的干涉示范课课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波4 波的干涉示范课课件ppt，共40页。PPT课件主要包含了课前·自主预习，波的干涉，运动特征，保持不变，矢量和，干涉图样，课堂·重难探究，核心素养应用，小练·随堂巩固等内容，欢迎下载使用。

1．波的叠加(1)波的独立传播：几列波相遇后彼此穿过，仍然________各自的____________，继续传播．即各自的波长、频率等____________．(2)波的叠加：在几列波重叠的区域里，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________．
2．波的干涉(1)定义：________相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是________，某些区域的振动总是________，这种现象叫作波的干涉，所形成的这种稳定图样叫作____________．(2)干涉条件：两列波的频率必须________；两个波源的相位差必须______________．(3)一切波都能发生干涉，干涉是波______的现象．
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？【答案】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．
蟋蟀是利用了______发出声音，某同学围绕蟋蟀走了一圈，听到忽高忽低的蟋蟀声，这是由于声波的______现象．填空处应填入的正确答案是(　　)A．蟋蟀的嘴　衍射　B．蟋蟀的翅膀　干涉C．蟋蟀的翅膀　共振D．蟋蟀的嘴　共振【答案】B　【解析】蟋蟀是依靠一双翅膀的振动发声，两翅膀的振动频率、振幅相同，形成相干波源，在周围出现振动加强与减弱的区域．
1．波的独立传播几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播．即各自的波长、频率等保持不变．
理解波的叠加与波的干涉现象
2．波的叠加波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果，由于总位移是两个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小．两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大(如图甲所示)；两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小(如图乙所示)．
甲　　　　　　　　　　乙
3．干涉条件(1)波的叠加是无条件的，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，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向在同一直线上、相位差恒定．如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点．因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象．(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足相干条件外，还必须满足两列波振幅差别不大．振幅越是接近，干涉图样越明显．
4．关于加强点(区)和减弱点(区)(1)加强点：在某些点两列波引起的振动始终加强，质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和，A＝A1＋A2.(2)减弱点：在某些点两列波引起的振动始终削弱，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，A＝|A1－A2|，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，水面保持平静．
5．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变化)．③加强区与减弱区互相间隔．
特别提醒：(1)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，它们都在平衡位置附近振动，有的时刻位移也为零．只是振幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈．(2)振动减弱点的振动始终减弱，位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差，振幅为两列波振幅之差．如果两列波的振幅相同，则振动减弱点将会总是处于静止．
波的干涉例1　干涉是波特有的性质，但是在日常生活中很难观察到稳定的干涉现象．在某次物理教学中老师使用如图甲的发波水槽，老师先打开电动机电源，再调节两小球击水深度和频率，得到频率和初相位相同，振幅不同的两列水波的稳定干涉图样，如图乙．其中S1、S2代表波源，实线代表水波波峰(OM连线除外)，虚线代表水波波谷．M、N、O、P是波线与波线的交点，下列说法正确的是(　　)
A．N点的位移总比M点的位移小B．OM连线上所有的点都是振动加强点C．M点到S1、S2的距离差等于水波半波长的奇数倍D．N点、P点是振动减弱点，所以N点、P点不振动，此处水面平静
【答案】B　【解析】波峰与波峰、波谷与波谷叠加振动加强，波峰与波谷叠加振动减弱．两波源振幅不同，加强点、减弱点仍会振动，位移仍会随着时间变化，所以减弱点的位移有可能大于加强点的位移，A、D错误；根据图乙稳定的干涉图样，振动加强点始终加强，振动减弱点始终减弱，加强点连线上的点也是加强点，B正确；M点是加强点，M点到两波源的路程差才等于半波长的偶数倍，C错误．
变式1　(多选)如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇．图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是(　　)
A．a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱B．e、f两点的振动介于加强和减弱之间C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰【答案】AD　
【解析】波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况，形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着．但要注意，对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的．a点是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强点；而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱点，A正确；e点位于加强点的连线上，为加强点，f点位于减弱点的连线上，为减弱点，B错误；相干波源产生的波的干涉是稳定的，加强点与减弱点的位置不会随时间变化，C错误；因形成干涉图样的介质质点也在不停地做周期性振动，经半个周期原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰，D正确．
波的叠加例2　消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题，内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声，干涉型消声器的结构及气流运行如图所示，产生的波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播，当声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到削弱噪声的目的，若Δr＝|r2－r1|，则Δr等于(　　)
A．波长λ的整数倍　　　　B．波长λ的奇数倍【答案】C　
【解析】根据干涉特点知，两相干波源的距离差为波长的整数倍时，此点为振动加强点，而消除噪声不能加强，故A、B错误；距离差为半波长的奇数倍时，此点为振动减弱点，本题为消除噪音，要减弱振动，故C正确，D错误．
变式2　(2022年广州二中月考)两列沿相反方向传播的振幅和波长都相同的半波，同时从绳子的两端产生，如图甲所示，相遇过程某时刻如图乙，下列说法正确的是(　　)A．该波是纵波，增大抖动频率，波在绳子上传播的时间不变B．两列波相遇时，绳子中点的波峰可达原来各自振幅的两倍
C．两列波相遇后各自保持原来波形独立传播D．乙图中a质点和b质点都静止【答案】C　【解析】由甲图可知，波的传播方向与振动方向垂直，故该波是横波，A错误；由乙图可得两列波相遇时，振动减弱，且合振幅为零，B错误；因为波具有独立性，互不干扰，即两列波相遇后各自保持原来波形独立传播，C正确；因为两列沿相反方向传播的完全相同的波，相遇后叠加产生波“消失”的现象，但乙图中a质点和b质点并不是都静止，而是这一瞬间速度为零，下一时刻又会各自振动，D错误．
判断振动加强和减弱的方法1．条件判断法振动频率相同、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．若两波源振动步调相反，则上述结论相反．
2．现象判断法(1)若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为加强点；若某点总是波峰与波谷相遇，则为减弱点．
波的衍射与干涉现象的比较干涉与衍射的研究对象不同，从形式上看，衍射是波绕过障碍物继续传播的现象，而波的干涉是两列波的叠加；干涉图样与衍射图样不同，干涉图样中有间隔均匀的加强、减弱区，而衍射图样相当于从衍射孔处有一个新的波源．
例3　利用发波水槽得到的水面波形如图甲、乙所示，则(　　)A．图甲、乙均显示了波的干涉现象B．图甲、乙均显示了波的衍射现象C．图甲显示了波的干涉现象，图乙显示了波的衍射现象D．图甲显示了波的衍射现象，图乙显示了波的干涉现象
【答案】D　【解析】图甲中可以看出只有一条狭缝，是一列波的传播，水波发生明显的衍射现象；图乙中有两个波源，是两列波的传播，在重叠区域，有些区域振动加强，有些区域振动减弱，是干涉现象，故D正确．
1．如图所示，分别用实线和虚线表示的两列水波在水中相遇．某时刻，A位置刚好为两列波各自的第一个波峰相遇处，则A位置(　　)A．始终保持在平衡位置上方B．始终是振动加强点C．始终是振动减弱点D．既不是始终加强也不是始终减弱【答案】D　
2．如图所示，实线表示波源S1、S2发出的两列水波的波峰位置，则图中(　　)A．a、b均为振动减弱B．a、b均为振动加强C．a振动加强，b振动减弱D．a振动减弱，b振动加强【答案】D　【解析】图示时刻，a点是S1的波谷与S2的波峰相遇，振动减弱；b点是波谷与波谷相遇，振动加强．故A、B、C错误，D正确．
3．当两列同频率的水波发生干涉现象时，若两列波的波峰在P点相遇，则(　　)①质点P的振动始终加强②质点P的频率最大③质点P的位移始终最大④质点P的位移有时可能为零A．①②　　B．②③C．③④　D．①④【答案】D　
【解析】由于两列波的波峰在P点相遇，P点是振动加强点，且振动始终加强，故①正确；两列波发生干涉，它们的周期和频率不会发生改变，各个点的频率仍是相同的，故②错误；振动加强并不意味着其位移始终最大，振动加强点的振幅最大，但位移总在变化，有时可能为零，故③错误，④正确．故D正确．
4. 如图所示，S是水面波的波源，MN是挡板，S1、S2是到S距离相等的两个相同的狭缝，B、D为S1S2中垂线上的两点，实线代表波峰、虚线代表波谷，下列说法正确的是(　　)A．A、C点为振动加强点B．B、D点为振动加强点C．当S1、S2两狭缝宽度增加时，D点振动一定更剧烈D．当S1、S2两狭缝距离减小时，D点振动幅度一定明显降低【答案】B