高中物理 第2章 机械波 第3节 波的干涉和衍射教案 鲁科版选修3-4.doc

第3节 波的干涉和衍射课堂互动三点剖析一、波的叠加原理和干涉现象 波的叠加：几列波在相遇时能够保持各自的运动状态继续传播，在它们重叠的区域里，介质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位移的矢量和. 两列波要产生干涉，频率相同是首要条件.振动加强或振动减弱的判断有以下两种判断法：1.条件判断法 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r，那么当r=2k/2时为加强点；当r=（2k+1）/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.现象判断法 若某点总是波峰与波峰（或波谷与波谷）相遇，该点为加强点.若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点.【例1】如图2-3-1所示，沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时可能出现的波形是图2-3-2所示的（ ）图2-3-2解析：当两列波的前半个波形（或后半个波形）相遇时，根据波的叠加原理，在前半个波形（或后半个波形）重叠的区域内所有的质点振动的合位移为零，而两列波的后半个波形（或前半个波形）保持不变，b正确.当两列波完全相遇时（即重叠在一起），由波的叠加原理可知，所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和，使得所有的质点振动的位移加倍.c正确.答案：bc二、波的衍射1.衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象，当波碰到障碍物时，衍射现象总是存在的，只是有的明显有的不明显而已.平常见到的某些波，用肉眼直接观察，几乎看不到衍射现象，并不是没发生衍射现象，只是不太明显，这是由于障碍物太大的缘故.实验事实表明，对同一列波而言，障碍物或孔的尺寸越小衍射越明显.2.发生明显衍射的条件 障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长差不多.（1）障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是衍射现象是否明显的条件.一般情况下，波长较大的波容易产生显著的衍射现象.（2）波传到小孔（或障碍物）时，小孔（或障碍物）仿佛一个新的波源，由它发出与原来同频率的波（称为子波）在孔后传播，于是，就出现了偏离直线传播的衍射现象.（3）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.【例2】下列关于波的衍射的说法正确的是（ ）a.衍射是一切波特有的现象b.对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显c.只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象d.声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大解析：衍射是一切波特有的现象，所以选项a对c错.发生明显的衍射现象是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，所以选项b是正确的.声波的波长在1.7 cm到17 m之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波波长较大，声波容易发生衍射现象，所以选项d也是正确的.答案：abd各个击破类题演练1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.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c.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s可能是零d.两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大解析：根据波的叠加原理，只要两列波相遇就会叠加，所以a错.两列频率相同的波相遇时，振动加强的点是波峰与波峰、波谷与波谷相遇，所以b错.振动加强的点仅是振幅加大，但仍在平衡位置附近振动，也一定有位移为零的时刻，所以选项c正确，选项d错误.答案：c变式提升1在同一介质中两列频率相同、振动步调一致的横波互相叠加，则（ ）a.波峰与波谷叠加的点振动一定是减弱的b.振动最强的点经过t后恰好回到平衡位置，因而该点的振动是先加强，后减弱c.振动加强区和减弱区相间隔分布，且加强区和减弱区不随时间变化d.加强区的质点某时刻位移可能是零解析：振动加强的点仅是振幅加大，但仍在平衡位置附近振动，位移是变化的，所以选项b错误.答案：acd类题演练2如图2-3-3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，则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是（ ）图2-3-3a.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解析：根据能有明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多.从图中可看出孔ab的尺寸小于一个波长，所以此时能明显地观察到波的衍射现象，a正确.因为穿过挡板小孔后的波速不变，频率相同，所以波长也相同，b正确.若将孔ab扩大，将可能不满足明显衍射现象的条件，就有可能观察不到明显的衍射现象，c正确.若将波源频率增大，由于波速不变，所以波长变小，将可能不满足明显衍射现象的条件，也有可能观察不到明显的衍射现象，d错误.答案：abc变式提升2在做水波通过小孔衍射的演