高二物理（人教版）导学案选择性必修一第三章第4节波的干涉

第4节波的干涉(赋能课精细培优科学思维)课标要求学习目标通过实验,了解波的干涉现象。1.理解波的叠加原理,会根据波的叠加原理判断振动加强点和振动减弱点。2.知道形成稳定干涉图样的条件,认识干涉图样。3.能利用波的干涉现象解释有关物理现象。一、波的叠加1.波的独立性原理两列波相遇后彼此穿过,仍然各自的不变,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。

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,某些区域的振动总是的现象。

2.干涉图样波的干涉形成的稳定图样。3.稳定干涉条件(1)两列波的频率必须。

(2)两个波源的相位差必须。

4.干涉的普遍性一切波都能发生干涉,干涉是特有的现象。

[质疑辨析]两列水波的干涉图样如图所示,观察其现象,判断下列说法是否正确。(1)两列水波的频率一定相同。()(2)振动加强点始终处于波峰。()(3)同一位置振动加强与振动减弱交替出现。()(4)振动加强区与振动减弱区相互间隔。()(5)振动加强区的位移可以为零。 ()强化点(一)波的叠加任务驱动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?[要点释解明]1.波的独立传播:两列波在彼此相遇并穿过后,仍然保持各自的波长、频率等运动特征不变,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的位移的矢量和。[典例](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f1<f2,P为两个波源连线的中点(图中未画出)。已知机械波在介质中传播的速度只由介质本身的性质决定。下列说法正确的是()A.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+A2C.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点的左侧听课记录:[题点全练清]1.波长相同、振幅不同的两列横波,形状均相当于正弦曲线的一半,沿相反方向传播,如图所示为两列波在某一时刻相遇的情境,则此时刻a、b质点的振动方向为()A.a质点向下,b质点向上B.a质点向上,b质点向下C.a、b质点均向上D.a、b质点均向下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()强化点(二)波的干涉任务驱动两列水波的干涉图样如图所示,观察其有什么规律?[要点释解明]1.干涉图样的特点(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)加强区与减弱区相互间隔。2.振动加强点和振动减弱点(1)振动加强点:振动的振幅等于两列波振幅之和,即A=A1+A2。(2)振动减弱点:振动的振幅等于两列波振幅之差,即A=|A1A2|。3.振动加强点和振动减弱点的判断(1)条件判断法:振动情况完全相同的两列波叠加时,设点到两波源的路程差为Δx,当Δx=|x2x1|=kλ(k=0,1,2,…)时为振动加强点,当Δx=|x2x1|=(2k+1)λ2(k=0,1,2,…)时为振动减弱点。若两波源振动步调相反,(2)现象判断法:若某点总是波峰与波峰或波谷与波谷相遇,该点为振动加强点;若某点总是波峰与波谷相遇,则为振动减弱点。[典例](2025·成都阶段练习)(多选)如图甲所示,在x轴上有两个波源S1和S2,两波源在纸面内做垂直于x轴的简谐运动,其振动图像分别如图乙和图丙所示。两波源形成的机械波沿x轴传播的速度均为0.25m/s,则()A.两波源形成的波不同,不能产生干涉现象B.x=0的点为振动加强点,振幅为6mC.x=1m的点为振动减弱点,振幅为2mD.两波源的连线上(不含波源)有12个振动减弱点,它们的振幅为2m听课记录:[题点全练清]1.(2025·广东中山阶段练习)(多选)两列完全相同的机械波在某时刻的叠加情况如图所示,图中的实线和虚线分别表示波峰和波谷,此时()A.P、M连线为振动加强区B.P、M连线中点速度大小为0C.P、M、Q、N四点速度大小均为0D.再经过半个周期,Q、N两点振动加强2.(2024·江西高考)如图(a)所示,利用超声波可以检测飞机机翼内部缺陷。在某次检测实验中,入射波为连续的正弦信号,探头先后探测到机翼表面和缺陷表面的反射信号,分别如图(b)、(c)所示。已知超声波在机翼材料中的波速为6300m/s。关于这两个反射信号在探头处的叠加效果和缺陷深度d,下列选项正确的是()A.振动减弱;d=4.725mmB.振动加强;d=4.725mmC.振动减弱;d=9.45mmD.振动加强;d=9.45mm课下请完成课时跟踪检测(十八)第4节波的干涉课前预知教材一、1.保持运动特征2.同时矢量和二、1.频率相位差振动方向加强减弱3．(1)相同(2)保持不变4.波[质疑辨析](1)√(2)×(3)×(4)√(5)√课堂精析重难强化点(一)[任务驱动]提示：(1)相遇时凸起的高度比原来的更大一些。(2)两列波相遇后仍然保持原来各自的运动状态继续传播，并没有受到另一列波的影响。[典例]选CD因两列波波速相等，故两列波能同时到达P点，A错误；因f1<f2，由λ＝eq\f(v,f)可知，λ1>λ2，故当两列波同时到达P点时，a波的波峰离P点的距离比b波的波峰离P点的距离大，因此两波峰不能同时到达P点，两波峰应在P点左侧相遇，此位置对应的位移为A1＋A2，B错误，C、D正确。[题点全练清]1．选A根据同侧法可知，a质点在向右传播的波上向下振动，在向左传播的波上向下振动，故a质点的振动方向向下；b质点在向右传播的波上向上振动，在向左传播的波上向上振动，故b质点的振动方向向上。故选A。2．选BD当左列波的波峰和右列波的波谷相遇时，叠加后的图像为B；当两列波的波峰相遇时，叠加后的图像为D；而A和C是不可能出现的，故选B、D。强化点(二)[任务驱动]提示：振动加强点和减弱点相互间隔且稳定不变。[典例]选BD由题图乙、丙可知两列波的周期都为4s，则两列波的频率都为f＝eq\f(1,T)＝0.25Hz，可知两列波的频率相同，相位差恒定，可形成稳定的干涉现象，故A错误；两列波的波长均为λ＝vT＝1m，x＝0的点到两波源的波程差为Δs1＝4m－2m＝2m＝2λ，由于两波源的起振方向相同，可知x＝0的点为振动加强点，振幅为A＝4m＋2m＝6m，故B正确；x＝1m的点到两波源的波程差为Δs2＝3m－3m＝0，由于两波源的起振方向相同，可知x＝1m的点为振动加强点，振幅为A＝4m＋2m＝6m，故C错误；设振动减弱点距离S1为l，则两波源的连线上(不含波源)振动减弱点到两波源的波程差满足eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(6－l－l))＝eq\f(λ,2)(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，在中点的两侧各有6个振动减弱点，即两波源的连线上(不含波源)有12个振动减弱点，它们的振幅为2m，故D正确。[题点全练清]1．选AC由题图可知M点为波峰与波峰相遇的点，P点为波谷与波谷相遇的点，则P、M两点均为振动加强点，且P、M连线为振动加强区，P、M两点连线中点未达到波峰或波谷，故速度大小不为0，故A正确，B错误；P点处于波谷，M点处于波峰，速度大小为0；Q、N两点均为波峰与波谷相遇的点，为振动减弱点，则速度大小为0，即四点的速度大小均为0，故C正确；再经过半个周期，Q、N两点仍为振动减弱点，故D错误。2．选A根据反射信号图像可知，超声波的传播周期T＝2×10－7s，