2023年新教材高中物理第3章机械波4波的干涉课件新人教版选择性必修第一册.pptx

第三章机械波4波的干涉学习目标学习目标学法指导学法指导1熟悉波的干涉现象，理解熟悉波的干涉现象，理解波的叠加原理波的叠加原理2理解形成稳定干涉图样的理解形成稳定干涉图样的条件条件1通过具体的实例掌握两列波叠加的规律通过具体的实例掌握两列波叠加的规律2总结波的干涉现象及产生干涉的条件总结波的干涉现象及产生干涉的条件3思考波的干涉原理可以应用在生活、生思考波的干涉原理可以应用在生活、生产中的哪些方面产中的哪些方面知识导图知识导图课前自主预习1波的叠加波的叠加(1)波波的的独独立立传传播播：几几列列波波相相遇遇后后彼彼此此穿穿过过，仍仍然然_各各自自的的_，继续传播即各自的波长、频率等，继续传播即各自的波长、频率等_(2)波波的的叠叠加加：在在几几列列波波重重叠叠的的区区域域里里，介介质质的的质质点点_参参与与这这几几列列波波引引起起的的振振动动，质质点点的的位位移移等等于于这这几几列列波波单单独独传传播播时时引引起起的的位位移移的的_波的干涉波的干涉保持保持运动特征运动特征保持不变保持不变同时同时矢量和矢量和2波的干涉波的干涉(1)定定义义：_相相同同、相相位位差差恒恒定定、振振动动方方向向相相同同的的两两列列波波叠叠加加时时，某某些些区区域域的的振振动动总总是是_，某某些些区区域域的的振振动动总总是是_，这这种现象叫作波的干涉，所形成的这种稳定图样叫作种现象叫作波的干涉，所形成的这种稳定图样叫作_(2)干干涉涉条条件件：两两列列波波的的频频率率必必须须_；两两个个波波源源的的相相位位差差必必须须_(3)一切波都能发生干涉，干涉是波一切波都能发生干涉，干涉是波_的现象的现象频率频率加强加强减弱减弱干涉图样干涉图样相同相同保持不变保持不变特有特有敲击音叉使其发声，然后转动音叉，为什么听到声音忽强忽弱？敲击音叉使其发声，然后转动音叉，为什么听到声音忽强忽弱？【答答案案】这这是是声声波波的的干干涉涉现现象象音音叉叉的的两两股股振振动动频频率率相相同同，这这样样，两两列列频频率率相相同同的的声声波波在在空空气气中中传传播播，有有的的区区域域振振动动加加强强，有有的的区区域域振振动动减弱，于是听到声音忽强忽弱减弱，于是听到声音忽强忽弱蟋蟋蟀蟀是是利利用用了了_发发出出声声音音，某某同同学学围围绕绕蟋蟋蟀蟀走走了了一一圈圈，听听到到忽忽高高忽忽低低的的蟋蟋蟀蟀声声，这这是是由由于于声声波波的的_现现象象填填空空处处应应填填入的正确答案是入的正确答案是()A蟋蟀的嘴衍射蟋蟀的嘴衍射 B蟋蟀的翅膀干涉蟋蟀的翅膀干涉C蟋蟀的翅膀蟋蟀的翅膀共振共振 D蟋蟀的嘴共振蟋蟀的嘴共振【答案】【答案】B【解解析析】蟋蟋蟀蟀是是依依靠靠一一双双翅翅膀膀的的振振动动发发声声，两两翅翅膀膀的的振振动动频频率率、振振幅相同，形成相干波源，在周围出现振动加强与减弱的区域幅相同，形成相干波源，在周围出现振动加强与减弱的区域课堂重难探究1波的独立传播波的独立传播几几列列波波相相遇遇时时能能够够保保持持各各自自的的运运动动特特征征，继继续续传传播播即即各各自自的的波波长长、频率等保持不变频率等保持不变理解波的叠加与波的干涉现象理解波的叠加与波的干涉现象2波的叠加波的叠加波的叠加原理是波具有波的叠加原理是波具有独立独立传播传播性的必然结果，由于总性的必然结果，由于总位移位移是是两个位移的矢量和，所以两个位移的矢量和，所以叠加叠加区域区域的质点的位移可能增大，的质点的位移可能增大，也也可能可能减小减小两两列列同同相相波波的的叠叠加加，振振动动加加强强，振振幅幅增增大大(如如图图甲甲所所示示)；两两列列反反相相波的叠加，振动减弱，振幅减小波的叠加，振动减弱，振幅减小(如图乙所示如图乙所示)甲乙甲乙3干涉条件干涉条件(1)波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加(2)稳稳定定干干涉涉图图样样的的产产生生是是有有条条件件的的，必必须须是是两两列列同同类类的的波波，并并且且波波的的频频率率相相同同、振振动动方方向向在在同同一一直直线线上上、相相位位差差恒恒定定如如果果两两列列波波的的频频率率不不相相等等，在在同同一一种种介介质质中中传传播播时时其其波波长长就就不不相相等等，这这样样不不能能形形成成稳稳定定的的振振动动加加强强点点和和减减弱弱点点因因此此我我们们就就看看不不到到稳稳定定的的干干涉涉图图样样，只只能能是是一一般般的振动叠加现象的振动叠加现象(3)明明显显的的干干涉涉图图样样和和稳稳定定的的干干涉涉图图样样意意义义是是不不同同的的，明明显显的的干干涉涉图图样样除除了了满满足足相相干干条条件件外外，还还必必须须满满足足两两列列波波振振幅幅差差别别不不大大振振幅幅越越是是接接近，干涉图样越明显近，干涉图样越明显4关于加强点关于加强点(区区)和减弱点和减弱点(区区)(1)加加强强点点：在在某某些些点点两两列列波波引引起起的的振振动动始始终终加加强强，质质点点的的振振动动最最剧剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和，烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和，AA1A2.(2)减减弱弱点点：在在某某些些点点两两列列波波引引起起的的振振动动始始终终削削弱弱，质质点点振振动动的的振振幅幅等等于于两两列列波波的的振振幅幅之之差差，A|A1A2|，若若两两列列波波振振幅幅相相同同，质质点点振振动动的的合振幅就等于零，水面保持平静合振幅就等于零，水面保持平静5干涉图样及其特征干涉图样及其特征(1)干涉图样：如图所示干涉图样：如图所示(2)特特征征：加加强强区区和和减减弱弱区区的的位位置置固固定定不不变变加加强强区区始始终终加加强强，减减弱弱区区始始终终减减弱弱(加加强强区区与与减减弱弱区区不不随随时时间间变变化化)加加强强区区与与减减弱弱区区互互相间隔相间隔特特别别提提醒醒：(1)振振动动加加强强的的点点的的振振动动总总是是加加强强，但但并并不不是是始始终终处处于于波波峰峰或或波波谷谷，它它们们都都在在平平衡衡位位置置附附近近振振动动，有有的的时时刻刻位位移移也也为为零零只只是是振振幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈(2)振振动动减减弱弱点点的的振振动动始始终终减减弱弱，位位移移的的大大小小始始终终等等于于两两列列波波分分别别引引起起位位移移的的大大小小之之差差，振振幅幅为为两两列列波波振振幅幅之之差差如如果果两两列列波波的的振振幅幅相相同同，则振动减弱点将会总是处于静止则振动减弱点将会总是处于静止波的干涉波的干涉例例1干干涉涉是是波波特特有有的的性性质质，但但是是在在日日常常生生活活中中很很难难观观察察到到稳稳定定的的干干涉涉现现象象在在某某次次物物理理教教学学中中老老师师使使用用如如图图甲甲的的发发波波水水槽槽，老老师师先先打打开开电电动动机机电电源源，再再调调节节两两小小球球击击水水深深度度和和频频率率，得得到到频频率率和和初初相相位位相相同同，振振幅幅不不同同的的两两列列水水波波的的稳稳定定干干涉涉图图样样，如如图图乙乙其其中中S1、S2代代表表波波源源，实实线线代代表表水水波波波波峰峰(OM连连线线除除外外)，虚虚线线代代表表水水波波波波谷谷M、N、O、P是是波线与波线的交点，下列说法正确的是波线与波线的交点，下列说法正确的是()AN点的位移总比点的位移总比M点的位移小点的位移小BOM连线上所有的点都是振动加强点连线上所有的点都是振动加强点CM点到点到S1、S2的距离差等于水波半波长的奇数倍的距离差等于水波半波长的奇数倍DN点点、P点点是是振振动动减减弱弱点点，所所以以N点点、P点点不不振振动动，此此处处水水面面平平静静甲甲乙乙【答案】【答案】B【解解析析】波波峰峰与与波波峰峰、波波谷谷与与波波谷谷叠叠加加振振动动加加强强，波波峰峰与与波波谷谷叠叠加加振振动动减减弱弱两两波波源源振振幅幅不不同同，加加强强点点、减减弱弱点点仍仍会会振振动动，位位移移仍仍会会随随着着时时间间变变化化，所所以以减减弱弱点点的的位位移移有有可可能能大大于于加加强强点点的的位位移移，A、D错错误误；根根据据图图乙乙稳稳定定的的干干涉涉图图样样，振振动动加加强强点点始始终终加加强强，振振动动减减弱弱点点始始终终减减弱弱，加加强强点点连连线线上上的的点点也也是是加加强强点点，B正正确确；M点点是是加加强强点点，M点点到到两两波波源源的路程差才等于半波长的偶数倍，的路程差才等于半波长的偶数倍，C错误错误变变式式1(多多选选)如如图图表表示示两两个个相相干干波波源源S1、S2产产生生的的波波在在同同一一种种均均匀匀介介质质中中相相遇遇图图中中实实线线表表示示某某时时刻刻的的波波峰峰，虚虚线线表表示示的的是是波波谷谷，下下列列说说法正确的是法正确的是()Aa、c两点的振动加强，两点的振动加强，b、d两点的振动减弱两点的振动减弱Be、f两点的振动介于加强和减弱之间两点的振动介于加强和减弱之间C经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换D经经半半个个周周期期后后，原原来来位位于于波波峰峰的的点点将将位位于于波波谷谷，原原来来位位于于波波谷谷的点将位于波峰的点将位于波峰【答案】【答案】AD【解解析析】波波的的干干涉涉示示意意图图所所示示的的仅仅是是某某一一时时刻刻两两列列相相干干波波叠叠加加的的情情况况，形形成成干干涉涉图图样样的的所所有有介介质质质质点点都都在在不不停停地地振振动动着着，其其位位移移的的大大小小和和方方向向都都在在不不停停地地变变化化着着但但要要注注意意，对对稳稳定定的的干干涉涉，振振动动加加强强和和减减弱弱的的区区域域的的空空间间位位置置是是不不变变的的a点点是是波波谷谷和和波波谷谷相相遇遇的的点点，c点点是是波波峰峰和和波波峰峰相相遇遇的的点点，都都是是振振动动加加强强点点；而而b、d两两点点都都是是波波峰峰和和波波谷谷相相遇遇的的点点，是是振振动动减减弱弱点点，A正正确确；e点点位位于于加加强强点点的的连连线线上上，为为加加强强点点，f点点位位于于减减弱弱点点的的连连线线上上，为为减减弱弱点点，B错错误误；相相干干波波源源产产生生的的波波的的干干涉涉是是稳稳定定的的，加加强强点点与与减减弱弱点点的的位位置置不不会会随随时时间间变变化化，C错错误误；因因形形成成干干涉涉图图样样的的介介质质质质点点也也在在不不停停地地做做周周期期性性振振动动，经经半半个个周周期期原原来来位位于于波波峰峰的的点点将将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰，位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰，D正确正确波的叠加波的叠加例例2消消除除噪噪声声污污染染是是当当前前环环境境保保护护的的一一个个重重要要课课题题，内内燃燃机机、通通风风机机等等在在排排放放各各种种高高速速气气流流的的过过程程中中都都发发出出噪噪声声，干干涉涉型型消消声声器器可可以以用用来来削削弱弱高高速速气气流流产产生生的的噪噪声声，干干涉涉型型消消声声器器的的结结构构及及气气流流运运行行如如图图所所示示，产产生生的的波波长长为为的的声声波波沿沿水水平平管管道道自自左左向向右右传传播播，当当声声波波到到达达a处处时时，分分成成两两束束相相干干波波，它它们们分分别别通通过过r1和和r2的的路路程程，再再在在b处处相相遇遇，即即可可达达到到削削弱噪声的目的，若弱噪声的目的，若r|r2r1|，则，则r等于等于()A波长波长的整数倍的整数倍B波长波长的奇数倍的奇数倍【答案】【答案】C【解解析析】根根据据干干涉涉特特点点知知，两两相相干干波波源源的的距距离离差差为为波波长长的的整整数数倍倍时时，此此点点为为振振动动加加强强点点，而而消消除除噪噪声声不不能能加加强强，故故A、B错错误误；距距离离差差为为半半波波长长的的奇奇数数倍倍时时，此此点点为为振振动动减减弱弱点点，本本题题为为消消除除噪噪音音，要要减减弱弱振振动动，故故C正确，正确，D错误错误变变式式2(2022年年广广州州二二中中月月考考)两两列列沿沿相相反反方方向向传传播播的的振振。