高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波4 波的干涉学案设计

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第一册第三章 机械波4 波的干涉学案设计，共5页。

一、波的叠加
1．观察如图所示的两列波相遇时和相遇后的特点，说一说两列波在传播过程中，相遇时和相遇后遵循什么规律？
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2．当教室内乐队合奏时，我们听到的某种乐器的声音与这种乐器独奏时发出的声音是否相同？这种声音是否受到了其他乐器的影响？
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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________、________等运动特征不变，继续沿着原来的方向传播，彼此之间互不影响。
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____________。
(1)两列波相遇并彼此穿过后各自的振动特点会受到影响。( )
(2)两列波叠加时，质点的位移一定增大。( )
(3)两列波叠加时，质点的位移可能减小。( )
(4)只有频率相同的两列波才可以叠加。( )
例1 (多选)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f1A．两列波比较，a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＋A2
C．b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P点
D．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
例2 (多选)如图所示为同种介质中两列相向传播的振幅、波长都相同的横波，它们在O点相遇后，下列图像可能存在的是( )
二、波的干涉
1．定义
________相同、____________恒定、________________相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱，这种现象叫作波的干涉。
2．干涉条件
(1)两列波的________必须相同。
(2)两个波源的__________必须保持不变。
(3)两列波的________________必须相同。
3．干涉的普遍性
一切波在一定条件下都能够发生干涉，干涉是波特有的现象。
在波的干涉现象中，能不能认为振动加强点的位移始终最大，振动减弱点的位移始终为零？为什么？
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1．产生稳定干涉图样的两列波的振幅越接近，干涉图样越明显。
2．干涉图样及其特点
(1)干涉图样：如图所示。
(2)特点
①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)。
②加强区和减弱区的位置固定不变，加强区与减弱区互相间隔。
(3)振动加强点和减弱点的理解
①加强点：振幅最大，为两列波的振幅之和，即A＝A1＋A2
②减弱点：振幅最小，为两列波的振幅之差，即A＝|A1－A2|
③每个质点都在各自的平衡位置附近做简谐运动，质点的位移都随时间变化，如加强点的位移也可以为零，某时刻减弱点的位移也可以大于加强点的位移，若两列波的振幅相等，则减弱点的合振幅为零，并不振动。
(1)两列波发生干涉时，振动加强的位置和减弱的位置是不变的。( )
(2)在振动减弱的区域，各质点都处于波谷。( )
例3 (多选)(2022·北京人大附中高一期末)关于机械波的干涉，下列说法中正确的是( )
A．两列频率相同的波相遇时，只有波峰与波峰相遇的点才是振动加强的点
B．两列频率相同的波相遇时，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可能是零
C．两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移可能比振动减弱的质点的位移小
D．两列频率不同的波相遇时，因为没有形成稳定的干涉图样，所以两列波没有叠加
例4 如图所示，S1、S2是两个步调完全相同的相干波源，其中实线表示波峰，虚线表示波谷。若两列波的振幅均保持5 cm不变，关于图中所标的a、b、c、d四个质点的振动情况，下列说法中正确的是( )
A．质点d始终保持静止不动
B．质点b振动始终加强，c质点振动始终减弱
C．图示时刻，b、c两质点的竖直高度差为10 cm
D．质点a振动介于加强点和减弱点之间
例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1.00 m/s。两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为________m，两列波引起的点B(4,1)处质点的振动相互__________(填“加强”或“减弱”)，点C(0,0.5)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”)。
振动加强点和减弱点的判断方法
1．条件判断法：频率相同、振动情况完全相同的两波源产生的波叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的距离差为Δr，则当Δr＝kλ时为加强点，当Δr＝(2k＋1)eq \f(λ,2)时为减弱点，其中k＝0,1,2…若两波源振动步调相反，则上述结论相反。
2．现象判断法：若某点处总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点；若某点处是平衡位置和平衡位置相遇，则让两列波再传播eq \f(1,4)T，看该点是波峰和波峰(波谷和波谷)相遇，还是波峰和波谷相遇，从而判断该点是加强点还是减弱点。