人教版选修34 波的干涉和衍射 第1课时 学案.docx

5波的干涉、衍射学习目标重点难点1知道波的叠加原理2知道什么是波的干涉现象和干涉图样3知道什么是波的衍射现象4知道波发生明显衍射现象的条件5知道干涉、衍射现象是波所特有的现象.重点：知道发生干涉现象和明显衍射现象的条件难点：理解波的叠加原理.一、波的叠加原理波在相遇时_保持各自的运动状态继续传播，在相遇的区域里，介质内部的质点_参加相遇的几列波的振动，质点的位移等于相遇各波列单独存在时到达该处引起的_，相遇的波一旦脱离接触又会按照_继续传播这就是波的叠加原理预习交流1两列在同一根绳上相向传播的波相遇后会出现什么现象？二、波的干涉振动_和振动_相同的两列波叠加后，振动加强和振动减弱的区域_、_的现象，叫做波的干涉只有_相同的波才会出现稳定的干涉图样一切波都能发生干涉，干涉是波_的现象三、波的衍射波绕过_或通过_继续传播的现象，叫做波的衍射当障碍物或狭缝的尺寸跟波长_时，衍射现象十分明显预习交流2波遇到障碍物时，一定发生衍射现象吗？一定发生明显的衍射现象吗？在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点答案：一、仍然能够同时振动位移的叠加原来的运动状态预习交流1：答案：两列波相遇后，每列波仍像相遇前一样，保持各自原来的波形，继续向前传播二、频率方向互相间隔稳定分布频率特有三、障碍物孔隙相差不多预习交流2：答案：一定发生衍射现象，但不一定发生明显的衍射现象衍射是波特有的现象，一切波都会发生衍射现象但是发生明显衍射是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象一、波的叠加原理在介质中常常有几列波同时传播，例如把两块石子在不同的地方投入池塘的水中，就有两列波在水面上传播两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，都能改变原来的运动状态呢？如图a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，图b中可能出现的波形图是（）图a图b1波的独立传播特性两列波相遇后，每列波仍像相遇前一样，保持各自原来的波形，继续向前传播2波的叠加原理在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和，当两列波振动方向在同一直线上时，这两个位移的矢量和在选定正方向后可简化为代数和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（图甲）两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小（图乙）二、波的干涉在波的叠加区域里，质点的位移和振幅有什么区别？若两列相干波的振幅均为a，则在两波的叠加区内，加强点和减弱点的振幅各为多大？加强点的位移一直最大吗？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，a、c、e在同一直线上，b、f、d在同一直线上，下列说法正确的是（）aa、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱be、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1干涉现象频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强、某些区域的振动减弱这种现象叫波的干涉，形成的图样叫波的干涉图样如图所示2波的干涉现象中的加强区和减弱区在波的干涉现象中，加强区是指该区域内质点的振幅a增大；减弱区域是指该区域内质点的振幅a减小设两个频率和步调都相同的波源单独引起的振幅分别为a1和a2，则在振动加强区中质点振动的振幅为a1a2，在振动减弱区域中质点的振幅为|a1a2|，不论加强区还是减弱区中的质点，都仍然在其平衡位置附近做振动，它们的振动位移仍随时间发生周期性变化因此，某一时刻，加强区域中质点的位移有可能小于减弱区域中质点振动的位移若a1a2，则减弱区中质点的振幅为零，不振动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r，那么当r2k/2时为加强点；当r（2k1）/2时为减弱点（k0,1,2，）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，则为减弱点说明：对加强点和减弱点的理解：不能认为加强点的位移始终最大，减弱点的位移始终最小，而应该是振幅增大的点为加强点，其实这点也在做振动，位移可为零，振幅减小的点为减弱点3两列波干涉的条件条件：两列同类波的频率相同且振动情况相同，相差恒定（1）干涉现象中那些总是振动加强的点或振动减弱的点是建立在两波源产生的机械波波长相同，也就是频率相同的前提下（2）如果两列频率相同而相差不恒定的波相叠加，得到的图样是不稳定的，而波的干涉是波叠加中的一个特例，即产生稳定的叠加图样（3）如果两列波频率相同，但振幅相差很大，将不会有明显的干涉现象因为振动加强区域与振动减弱区域都在振动，振幅差别不大三、波的衍射我们在生活中常遇到这样的情况，几个人在一堵墙根下说话，在墙后就可听见声音，正所谓“未见其人，只闻其声”，你能分析这一现象的物理原理吗？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1波的衍射现象波可以绕过障碍物继续传播的现象（1）衍射是波特有的现象（2）一切波都能发生衍射现象2产生明显衍射现象的条件障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长差不多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波传到小孔（或障碍物）时，小孔（或障碍物）仿佛是一个新的能源，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零2当两列振动情况完全相同的水波发生干涉时，如果两列波的波峰在p点相遇，下列说法正确的是（）a质点p的振动始终是加强的b质点p的振幅最大c质点p的位移始终最大 d质点p的位移有时为零3（2011上海宝山期末测试）一个波源在绳的左端发出半个波：频率为f1，振幅为a1；同时另一个波源在绳的右端发出半个波：频率为f2，振幅为a2.p为两波源的中点，由图可知，下列说法中正确的是（）a两列波同时到达两波源的中点pb两列波相遇后，p点波峰值可达a1a2c两列波相遇后，各自仍保持原来的波形独立传播d两列波相遇时，绳上波峰可达a1a2的点只有一点4关于波的衍射现象，下列说法正确的是（）a水波绕过障碍物而继续传播的现象，即为波的衍射现象b衍射现象是波特有的现象c一切波都能发生衍射，只不过明显与否而已d要发生明显的衍射，必须满足一定的条件5水波通过小孔，发生一定程度的衍射，为使衍射现象更明显，可以（）a增大小孔尺寸，同时增大水波的频率b增大小孔尺寸，同时减小水波的频率c缩小小孔尺寸，同时增大水波的频率d缩小小孔尺寸，同时减小水波的频率提示：用最精炼的语言把你当堂掌握的核心知识的精华部分和基本技能的要领部分写下来并进行识记知识精华技能要领答案：活动与探究1：答案：两列波相遇后彼此穿过，仍保持各自的状态，继续传播，不像小球相碰那样，改变运动状态只是在重叠的区域里，彼此叠加，若两列波频率相同，则会出现稳定的干涉图样迁移与应用1：ab解析：本题涉及了两列波叠加区域的质点振动情况是两列波在该点引起振动的矢量和，波传播过程中其波形图不变的原理波在传播过程中除相遇外，波的形状不变，而c、d两图的波形发生了变化，错误当两列波相遇时，达到图甲所示的状态时，叠加以后的波形应是a图当两列波相遇时，达到图乙所示的状态时，叠加以后的波形应是b图所以，a、b两图是可能出现的波形图活动与探究2：答案：位移和振幅不能混为一谈振幅是振动质点离开平衡位置的最大距离，等于该质点的最大位移；在波的干涉现象中，即使在振动加强处，质点振动中的位移，仍然是在做周期性变化两列波相遇叠加时，加强点的振幅为两列波振幅之和，即为2a，减弱点的振幅为两波振幅之差等于零，即不再振动，加强点的质点是以振幅2a在平衡位置附近振动，其位移在2a与2a之间变化，并不是一直保持最大位移2a不变迁移与应用2：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项正确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项错误相干波源叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，c项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项正确活动与探究3：答案：这是声波的衍射现象由于声波的波长较长，可以绕过较大的障碍物，传播到障碍物后面去，而产生衍射现象迁移与应用3：abd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也是正确的当堂检测1acd解析：当频率相同、步调一致的两列波叠加时，若波峰与波谷叠加必为减弱点，a项正确；振动加强点并不是指其位移就最大，有时可能为零所以b项错误，c、d两项正确2abd解析：由于p点是两列波的波峰相遇点，故质点p的振动始终是加强的，其振幅等于两列波的振幅之和但质点p并不停在波峰或波谷不动，它不断地围绕自己的平衡位置往复运动，故其位移有时为零3acd解析：波的传播遵守独立传播原理和叠加