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教科版 (2019)选择性必修 第一册5 波的干涉与衍射课文配套课件ppt
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这是一份教科版 (2019)选择性必修 第一册5 波的干涉与衍射课文配套课件ppt，共39页。PPT课件主要包含了运动特征，矢量和，干涉图样，障碍物等内容，欢迎下载使用。
必备知识·自主预习储备
知识点一 波的叠加原理1．波的独立传播：几列波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的_________，继续传播。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_______。
体验 1：思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)两列波相遇后各自的振动特点会受到影响。( )(2)在两列波重叠的区域里，任何一个质点的位移都等于原来位移的2倍。( )(3)两列波叠加时，质点的位移一定增大。( )
知识点二 波的干涉现象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_____，这种现象叫波的干涉，所形成的图样叫作_________。2．一切波都能发生干涉，干涉是波_____的现象。体验 2：思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)任意两列波都能产生稳定干涉现象。( )(2)发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同。( )
知识点三 波的衍射1．波绕过_______继续传播的现象。2．发生明显衍射的条件：障碍物或狭缝的尺寸跟_____相差不多，或者比波长更小。3．一切波都能发生_____。衍射是波特有的现象。思考 在水波的衍射现象中，波在通过障碍物(或小孔)前后的频率、波速、波长相同吗？提示：频率、波长、波速相同。
体验 3：思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)“隔墙有耳”指的是声波的衍射现象。( )(2)狭缝的宽度远大于水波的波长时，有明显的衍射现象。( )(3)一切波遇到障碍物都会发生衍射现象。( )
关键能力·情境探究达成
考点1 波的叠加与波的干涉 考点2 波的衍射
两个运动的小球相遇后会发生碰撞而各自改变运动状态，那么在空间传播的两列相同的波相遇后(如图所示)又会发生什么现象呢？是否也会像两个小球那样各自改变原来的运动状态呢？
提示：相遇区域的所有质点的合位移为零或加倍(如图所示)。两列波相遇后不会像两个小球碰撞而改变原来的运动状态，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响。
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。2．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相互削弱，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，并不振动，该位置保持平静。
考点1 波的叠加与波的干涉
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变化)。③加强区与减弱区互相间隔。4．产生稳定干涉图样的条件：(1)两波源振动频率相同。(2)两波源相位差恒定。
【典例1】 (多选)如图所示为两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇时产生的干涉图样。图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示波谷。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点和减弱点之间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
思路点拨：(1)当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强，波峰与波谷相遇时振动减弱。(2)在振动加强的连线上的点振动总加强，在振动减弱的连线上的点振动总减弱。(3)经过半个周期，做简谐运动的质点波峰与波谷位置变化。
AD [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，都是振动加强的点；而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点，A正确；e位于加强点的连线上，仍为加强点，f位于减弱点的连线上，仍为减弱点，B错误；相干波叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C错误；因形成干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动，经半个周期步调相反，D正确。]
[跟进训练]1．(多选)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
ABD [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运动，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。]
1．波的衍射的条件：应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射。衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件。2．波的衍射的实质：波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向。波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况。3．衍射现象与观察的矛盾：当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。
【典例2】 如图所示是观察水面波衍射的实验装置，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的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述不正确的是( )
A．此时能明显观察到波的衍射现象B．挡板前后波纹间距离相等C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象
衍射现象的两点提醒(1)障碍物的尺寸与波长大小的关系不是发生衍射的条件，而是发生明显衍射的条件，波长越大越易发生明显衍射现象。(2)当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也很难观察到波的衍射。
[跟进训练]2．(多选)如图所示，S为在水面上振动的波源，M、N为水面上的两块挡板，其中N板可以移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水没有振动。为使A处水也能发生振动，可采用的方法是( )
A．使波源的频率增大B．使波源的频率减小C．移动N使狭缝的距离增大D．移动N使狭缝的距离减小
BD [要使A处水发生振动，应使波的衍射现象更明显，而波能发生明显衍射的条件是狭缝的宽度跟波长相差不多或者比波长更小。因此可将狭缝变小，或将波长变大，而减小波源的频率可以使波长变大，故B、D正确。]
学习效果·随堂评估自测
1．下列现象或事实属于衍射现象的是( )A．风从窗户吹进来B．雪堆积在背风的屋后C．水波前进方向上遇到凸出在水面上的小石块，小石块对波的传播没有影响D．晚上看到水中月亮的倒影C [波可以绕过障碍物继续传播的现象称为波的衍射。C与衍射现象相符。]
2．(多选)关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是( )A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加B．任何两列波相遇都会叠加C．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点D．两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移可能是零
BD [根据波的叠加和干涉的概念可知，只要两列波相遇就会叠加，但如果两列波的频率不同，在叠加区域就没有稳定的干涉图样，所以A错误，B正确；发生干涉时波谷和波谷相遇的点也振动加强，所以C错误；因为某质点振动加强仅是振幅加大，但只要仍在振动就一定有位移为零的时刻，所以D正确。]
4．(新情境题，以听音叉的声音为背景考查波的干涉条件)如图所示，A处放一频率为400 Hz的音叉，经过橡皮管ACB和ADB连通到B处，人在B处完全听不到音叉振动的声音。已知管ACB的长度为0.4 m，声音在空气中的传播速度为320 m/s。则管ADB的长度是多少？
[答案] (0.8n＋0.8) m(n＝0，1，2，3…)
必备知识·自主预习储备
知识点一 波的叠加原理1．波的独立传播：几列波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的_________，继续传播。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_______。
体验 1：思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)两列波相遇后各自的振动特点会受到影响。( )(2)在两列波重叠的区域里，任何一个质点的位移都等于原来位移的2倍。( )(3)两列波叠加时，质点的位移一定增大。( )
知识点二 波的干涉现象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_____，这种现象叫波的干涉，所形成的图样叫作_________。2．一切波都能发生干涉，干涉是波_____的现象。体验 2：思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)任意两列波都能产生稳定干涉现象。( )(2)发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同。( )
知识点三 波的衍射1．波绕过_______继续传播的现象。2．发生明显衍射的条件：障碍物或狭缝的尺寸跟_____相差不多，或者比波长更小。3．一切波都能发生_____。衍射是波特有的现象。思考 在水波的衍射现象中，波在通过障碍物(或小孔)前后的频率、波速、波长相同吗？提示：频率、波长、波速相同。
体验 3：思考辨析(正确的打√，错误的打×)(1)“隔墙有耳”指的是声波的衍射现象。( )(2)狭缝的宽度远大于水波的波长时，有明显的衍射现象。( )(3)一切波遇到障碍物都会发生衍射现象。( )
关键能力·情境探究达成
考点1 波的叠加与波的干涉 考点2 波的衍射
两个运动的小球相遇后会发生碰撞而各自改变运动状态，那么在空间传播的两列相同的波相遇后(如图所示)又会发生什么现象呢？是否也会像两个小球那样各自改变原来的运动状态呢？
提示：相遇区域的所有质点的合位移为零或加倍(如图所示)。两列波相遇后不会像两个小球碰撞而改变原来的运动状态，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响。
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。2．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相互削弱，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，并不振动，该位置保持平静。
考点1 波的叠加与波的干涉
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变化)。③加强区与减弱区互相间隔。4．产生稳定干涉图样的条件：(1)两波源振动频率相同。(2)两波源相位差恒定。
【典例1】 (多选)如图所示为两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇时产生的干涉图样。图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示波谷。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点和减弱点之间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
思路点拨：(1)当波峰与波峰相遇或波谷与波谷相遇时振动加强，波峰与波谷相遇时振动减弱。(2)在振动加强的连线上的点振动总加强，在振动减弱的连线上的点振动总减弱。(3)经过半个周期，做简谐运动的质点波峰与波谷位置变化。
AD [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，都是振动加强的点；而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点，A正确；e位于加强点的连线上，仍为加强点，f位于减弱点的连线上，仍为减弱点，B错误；相干波叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C错误；因形成干涉图样的介质质点也是不停地做周期性振动，经半个周期步调相反，D正确。]
[跟进训练]1．(多选)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
ABD [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运动，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。]
1．波的衍射的条件：应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射。衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件。2．波的衍射的实质：波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向。波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况。3．衍射现象与观察的矛盾：当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。
【典例2】 如图所示是观察水面波衍射的实验装置，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的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述不正确的是( )
A．此时能明显观察到波的衍射现象B．挡板前后波纹间距离相等C．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象
衍射现象的两点提醒(1)障碍物的尺寸与波长大小的关系不是发生衍射的条件，而是发生明显衍射的条件，波长越大越易发生明显衍射现象。(2)当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也很难观察到波的衍射。
[跟进训练]2．(多选)如图所示，S为在水面上振动的波源，M、N为水面上的两块挡板，其中N板可以移动，两板中间有一狭缝，此时测得A处水没有振动。为使A处水也能发生振动，可采用的方法是( )
A．使波源的频率增大B．使波源的频率减小C．移动N使狭缝的距离增大D．移动N使狭缝的距离减小
BD [要使A处水发生振动，应使波的衍射现象更明显，而波能发生明显衍射的条件是狭缝的宽度跟波长相差不多或者比波长更小。因此可将狭缝变小，或将波长变大，而减小波源的频率可以使波长变大，故B、D正确。]
学习效果·随堂评估自测
1．下列现象或事实属于衍射现象的是( )A．风从窗户吹进来B．雪堆积在背风的屋后C．水波前进方向上遇到凸出在水面上的小石块，小石块对波的传播没有影响D．晚上看到水中月亮的倒影C [波可以绕过障碍物继续传播的现象称为波的衍射。C与衍射现象相符。]
2．(多选)关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是( )A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加B．任何两列波相遇都会叠加C．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点D．两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移可能是零
BD [根据波的叠加和干涉的概念可知，只要两列波相遇就会叠加，但如果两列波的频率不同，在叠加区域就没有稳定的干涉图样，所以A错误，B正确；发生干涉时波谷和波谷相遇的点也振动加强，所以C错误；因为某质点振动加强仅是振幅加大，但只要仍在振动就一定有位移为零的时刻，所以D正确。]
4．(新情境题，以听音叉的声音为背景考查波的干涉条件)如图所示，A处放一频率为400 Hz的音叉，经过橡皮管ACB和ADB连通到B处，人在B处完全听不到音叉振动的声音。已知管ACB的长度为0.4 m，声音在空气中的传播速度为320 m/s。则管ADB的长度是多少？
[答案] (0.8n＋0.8) m(n＝0，1，2，3…)
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