3.4 波的干涉 导学案 -2022-2023学年高二上学期物理人教版2019选择性必修第一册

3.4波的干涉[课程标准]:了解波的干涉现象。[核心素养目标]：物理观念：（运动观念）通过实验了解波的叠加原理以及干涉条件；科学思维：通过物理推理得出干涉条件和加强区，减弱区的位置特点；科学探究：能通过实验发现问题并能解释相关的实验现象；科学态度和责任：能用波的干涉知识解释生产生活中的应用问题，如降噪耳机等。[重点难点]：波的叠加原理，干涉图样的理解[活动方案]：活动一：阅读课本P69并观看相关视频后回答问题：(1)两个同学分别抓住绳子的两端，各自抖动一下，绳上产生两列凸起且相向传播的波，两列波相遇后是否还保持原来的运动状态继续传播？(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？(3)如何理解“波的独立传播”？(4) 波的叠加原理：在几列波重叠的区域里，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．回答：波的叠加原理有哪几大特点？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点的左侧专项训练1.(多选)如图所示为两列相向传播的、振幅和波长都相同的横波，它们在O点相遇，此后可能出现的状态是()活动二：阅读课本P70—P71页，然后小组讨论理解“波的干涉”的知识如图所示，与振动发生器相连的两个小球，在振动发生器的带动下上下振动，形成两个振动频率和振动步调相同的波源，在水面上形成两列步调、频率相同的波，两列波在水面上相遇时，能观察到什么现象？如果改变其中一个小球振动的快慢，还会形成这种现象吗？波的干涉的定义：________________________________________________________干涉的条件：____________________________________________________________干涉的普遍性如何理解？他们和波的衍射的普遍性能说明什么？_________________________________________________________________________小组讨论回到：为什么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？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加强点的振幅为A1＋A2；减弱点的振幅为|A1－A2|，每个质点都在各自的平衡位置附近做简谐运动．振动加强点和减弱点的判断方法=1\*GB3① 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\*GB3② 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．例2 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5cm不变，关于图中所标的b、c、d三点，下列说法正确的是()A．d点始终保持静止不动B．图示时刻c点的位移为零C．b点振动始终加强，c点振动始终减弱D．图示时刻，b、c两点的竖直高度差为10cm专项训练2：两列横波沿同一直线向相反方向传播，某时刻两波形如图中实线和虚线所示，恰好重合，此时实际波形如何？哪些点振幅最大？哪些点振幅为零？[课堂巩固练习]1．以下说法正确的是()A．两列波产生干涉，加强点位移始终最大B．两列波产生干涉，加强点振幅最大C．两列波产生干涉，减弱点是两列波的平衡位置相遇D．两列波产生干涉，减弱点是始终不振动的E．加强区和减弱区是交替分布的2.如图所示为两列波叠加的示意图，这两列波的振动方向，振幅频率等完全相同，M，N，Q为叠加区域的三个点，Q为两个波谷相遇，M为两个波峰相遇，N点为波峰和波谷相遇，则下列说法正确的是()A．Q点为振动加强点B．N点始终静止不动C．经eq\f(1,2)周期，质点Q传播到N点D．M点为振动加强点，过eq\f(T,2)，此点振动减弱3．如图所示为两列频率相同的水波在t＝0时刻的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅均为2cm(且在图示范围内振幅不变)，波速为2m/s，波长为0.4m，E点是BD连线和AC连线的交点，下列说法中正确的是()A．A、C两点是振动减弱点 B．E点是振动加强点C．B、D两点在该时刻的竖直高度差为4cmD．t＝0.05s时，E点离平衡位置的位移大小为2cm4.（多选）两列简谐波，波速大小相同均为v＝20m/s，一列沿x正向传播(实线)一列沿x轴负向传播(虚线)，某时刻两列波的波形如图所示，则下面说法中正确的是()A．两列波的频率均为2.5HzB．