2018-2019版高中物理 第2章 機(jī)械波 2.5 波的干涉與衍射 2.6 多普勒效應(yīng)課件 滬科版選修3-4.ppt

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1、第2章機(jī)械波,2.5波的干涉與衍射 2.6多普勒效應(yīng),學(xué)習(xí)目標(biāo),1.知道波的疊加原理，知道波的干涉現(xiàn)象實(shí)質(zhì)上是波的一種特殊的疊加現(xiàn)象. 2.知道波的干涉圖樣的特點(diǎn)，理解形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件，掌握振動加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的振動情況. 3.知道什么是波的衍射現(xiàn)象，知道波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件. 4.了解多普勒效應(yīng)，能運(yùn)用多普勒效應(yīng)解釋一些物理現(xiàn)象.,內(nèi)容索引,,重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測 檢測評價(jià) 達(dá)標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),1.波的疊加原理 在幾列波傳播的重疊區(qū)域里，質(zhì)點(diǎn)要同時(shí)參與由幾列波引起的 ，質(zhì)點(diǎn)的位移 各列波單獨(dú)存在時(shí)在該處引起的振動 的矢量和.

2、 2.波的干涉現(xiàn)象 (1)定義：振動 相同、 一致的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動 ，某些區(qū)域的振動 ，而且振動加強(qiáng)的區(qū)域和振動減弱的區(qū)域相互 ，始終穩(wěn)定，這種現(xiàn)象叫做波的干涉. (2)條件：兩列波的 相同、 一致.,振動,等于,頻率,位移,步調(diào),加強(qiáng),減弱,隔開,頻率,步調(diào),3.波的衍射現(xiàn)象 (1)定義：波可以繞過 繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，叫做波的衍射. (2)波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：當(dāng)縫的寬度或障礙物的大小與_____ 相差不多或比 小時(shí)，就能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象. 4.由于波源跟觀察者之間有相對運(yùn)動，使觀察者感受到波的頻率_____ 的現(xiàn)象，叫做多普勒效應(yīng)

3、.,障礙物,波長,波長,發(fā)生,了變化,重點(diǎn)探究,一、波的疊加,導(dǎo)學(xué)探究 你知道“風(fēng)聲、雨聲、讀書聲、聲聲入耳”體現(xiàn)了波的什么性質(zhì)？,答案聲波在相互交錯、疊加之后互不影響，仍能保持原來的性質(zhì)向前傳播，這種現(xiàn)象體現(xiàn)了波的傳播具有獨(dú)立性.,答案,知識深化 1.波的獨(dú)立性：大量事實(shí)證明，幾列波相遇時(shí)能保持各自的特性(頻率、波長、振動方向等)繼續(xù)傳播，互不影響.這就是波的獨(dú)立性. 2.波的疊加原理：幾列波相遇時(shí)在相遇區(qū)域內(nèi)，任一質(zhì)點(diǎn)的位移是各列波單獨(dú)存在時(shí)在該點(diǎn)引起的位移的矢量和.這就是波的疊加原理.,例1(多選)如圖1所示，沿一條直線相向傳播的兩列波的振幅和波長均相等，當(dāng)它們相遇時(shí)可能出現(xiàn)的波形是下列

4、選項(xiàng)中的,解析,圖1,,答案,,解析該題考查波的疊加原理.當(dāng)兩列波的前半個(gè)波形(或后半個(gè)波形)相遇時(shí)，B正確. 當(dāng)兩列波完全相遇時(shí)(即重疊在一起)，由波的疊加原理可知，所有質(zhì)點(diǎn)振動的位移均等于每列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和，使得所有質(zhì)點(diǎn)的振動的位移加倍，C正確.,二、波的干涉,導(dǎo)學(xué)探究 1.如圖2所示，操場上兩根電線桿上各有一只揚(yáng)聲器，接在同一擴(kuò)音機(jī)上，一位同學(xué)沿著MN方向走來，他聽到的聲音會有什么變化？為什么？,圖2,答案聲音忽強(qiáng)忽弱，因?yàn)槁暡òl(fā)生了干涉現(xiàn)象.,答案,2.如圖3所示，水波干涉實(shí)驗(yàn)裝置上，作為波源的兩個(gè)小球?yàn)槭裁垂潭ㄔ谕徽駝影l(fā)生器上？,圖3,答案為了獲得兩個(gè)振動頻率和振動

5、步調(diào)相同的波源.,答案,3.如圖4所示為水波干涉圖樣，你發(fā)現(xiàn)有什么顯著特點(diǎn)？,圖4,答案存在著一條條從兩波源中間伸展出來的相對平靜的區(qū)域和激烈振動的區(qū)域，而且兩區(qū)域間隔出現(xiàn).,答案,知識深化 1.干涉條件：只要是振動頻率相同、步調(diào)一致(相差恒定)的兩列波疊加就會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象. 2.干涉圖樣的特征 (1)加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變. (2)加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，減弱區(qū)始終減弱(加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)不隨時(shí)間變化). (3)加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔.,例2(多選)圖5表示兩個(gè)相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇時(shí)產(chǎn)生的干涉圖樣.圖中實(shí)線表示某時(shí)刻的波峰，虛線表示的是波谷，b、d、f共線，下列說法正確

6、的是 A.a、c兩點(diǎn)的振動加強(qiáng)，b、d兩點(diǎn)的振動減弱 B.e、f兩點(diǎn)的振動介于加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)之間 C.經(jīng)適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的位置互換 D.經(jīng)半個(gè)周期后，原來位于波峰的點(diǎn)將位于波谷，原來位于波谷的點(diǎn)將 位于波峰,圖5,,答案,,解析,解析題圖中波的干涉示意圖所示的僅是某一時(shí)刻兩列相干波疊加的情況，形成干涉圖樣的所有介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)都在不停地振動著，其位移的大小和方向都在不停地變化著.但要注意，對穩(wěn)定的干涉，振動加強(qiáng)和減弱的區(qū)域的空間位置是不變的. a點(diǎn)是波谷和波谷相遇的點(diǎn)，c是波峰和波峰相遇的點(diǎn)，都是振動加強(qiáng)的點(diǎn)；而b、d兩點(diǎn)都是波峰和波谷相遇的點(diǎn)，是振動減弱的點(diǎn)，A正確. e位于加強(qiáng)點(diǎn)的連

7、線上，仍為加強(qiáng)點(diǎn)，f位于減弱點(diǎn)的連線上，仍為減弱點(diǎn)，B錯誤. 相干波源疊加產(chǎn)生的干涉是穩(wěn)定的，不會隨時(shí)間變化，C錯誤. 因形成干涉圖樣的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)不停地做周期性振動，經(jīng)半個(gè)周期步調(diào)相反，D正確.,三、波的衍射,導(dǎo)學(xué)探究 大家都熟悉“聞其聲不見其人”的物理現(xiàn)象，你能說出是什么原因嗎？,答案聲波在傳播過程中遇到障礙物時(shí)，可以繞過障礙物，不沿直線傳播；而光沿直線傳播，不能繞過障礙物.這樣就發(fā)生了“聞其聲不見其人”的現(xiàn)象.,答案,知識深化 1.產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔的尺寸跟波長相差不多或比波長小. 2.理解 (1)衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射. (2)波的衍射總是存在的，只有“明

8、顯”與“不明顯”的差異，不會出現(xiàn)“不發(fā)生衍射現(xiàn)象”的說法. (3)波傳到小孔(障礙物)時(shí)，小孔(障礙物)仿佛是一個(gè)新波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波在孔(障礙物)后傳播，就偏離了直線方向.因此，波的直線傳播只是在衍射不明顯時(shí)的近似情況.,例3(多選)如圖6所示是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置.AC和BD是兩塊擋板，AB是一個(gè)孔，O是波源.圖中已畫出波源所在區(qū)域的波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間的距離表示一個(gè)波長，則關(guān)于波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述中正確的是 A.此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象 B.擋板前后波紋間距離相等 C.如果將孔AB擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象 D.如果孔的大小

9、不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象,圖6,解析,,答案,,,解析本題主要考查發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.觀察題圖可知孔的尺寸與波長差不多，能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象，故選項(xiàng)A對； 因波的傳播速度不變，頻率不變，故波長不變，即擋板前后波紋間距應(yīng)相等，故選項(xiàng)B對； 若將孔AB擴(kuò)大，且孔的尺寸遠(yuǎn)大于波長，則可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象，故選項(xiàng)C對； 若f增大，由 知，變小，衍射現(xiàn)象變得不明顯了，故選項(xiàng)D錯.,四、多普勒效應(yīng),導(dǎo)學(xué)探究 有經(jīng)驗(yàn)的鐵路工人可以從火車汽笛聲判斷火車的運(yùn)行方向和運(yùn)行快慢，請你說一說怎樣判斷？,答案火車靠近時(shí)，音調(diào)變高；火車遠(yuǎn)離時(shí)，音調(diào)變低；由音調(diào)變化的高低和快慢可判斷火車

10、運(yùn)行的方向和快慢.,答案,知識深化 1.多普勒效應(yīng) 如果波源或觀察者相對于介質(zhì)運(yùn)動時(shí)，使觀察者所接收到的頻率與波源的振動頻率不同.這一效應(yīng)稱為多普勒效應(yīng). 2.規(guī)律 (1)波源和觀察者無相對運(yùn)動時(shí)，觀察者接收到的頻率等于波源的頻率； (2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的頻率大于波源的頻率； (3)當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的頻率小于波源的頻率.,例4(多選)關(guān)于多普勒效應(yīng)，以下說法中正確的是 A.發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率發(fā)生了變化 B.發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化 C.多普勒效應(yīng)是在波源與觀察者之間有相對運(yùn)動(距離變化)時(shí)產(chǎn)生的 D.只有聲波才能產(chǎn)生

11、多普勒效應(yīng),,答案,,,課堂要點(diǎn)小結(jié),1.波的干涉,波的疊加,干涉,,定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象 產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物(孔、縫)的尺寸比波長小或者 相差不多 波特有的現(xiàn)象：一切波都能發(fā)生衍射,頻率相同 振動情況相同,,產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件,,穩(wěn)定干涉圖樣特點(diǎn),加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變 加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔,,2.波的衍射,,3.多普勒效應(yīng),定義,規(guī)律,,應(yīng)用,波源與觀察者無相對運(yùn)動時(shí)，觀察者接收到的頻率 等于波源頻率 波源與觀察者相互接近，觀察者接收到的頻率增大 波源與觀察者相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小,,達(dá)標(biāo)檢測,1,2,3,1.(多選)下列關(guān)于波的衍射的說法正確

12、的是 A.衍射是一切波特有的現(xiàn)象 B.對同一列波，縫、孔或障礙物越小，衍射現(xiàn)象越明顯 C.只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象 D.聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象是由于聲波波長較長,,答案,,,解析,1,2,3,解析衍射是一切波特有的現(xiàn)象，所以選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯； 發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象是有條件的，只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長差不多或比波長小時(shí)，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，所以選項(xiàng)B是正確的； 聲波的波長在1.7 cm到17 m之間，一般常見的障礙物或孔的大小可與之相比，正是由于聲波波長較長，因此聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，所以選項(xiàng)D也是正確的.故正確答案為A、B、D.,2.關(guān)于波的疊加和干涉，

13、下列說法中正確的是 A.兩列頻率不相同的波相遇時(shí)，因?yàn)闆]有穩(wěn)定的干涉圖樣，所以波沒有 疊加 B.兩列頻率相同的波相遇時(shí)，振動加強(qiáng)的點(diǎn)只是波峰與波峰相遇的點(diǎn) C.兩列頻率相同的波相遇時(shí)，介質(zhì)中振動加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位移可 能是零 D.兩列頻率相同的波相遇時(shí)，振動加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)的位移總是比振動減弱的 質(zhì)點(diǎn)的位移大,1,2,3,,答案,解析,1,2,3,解析兩列波相遇時(shí)一定疊加，沒有條件，A錯； 振動加強(qiáng)是指振幅增大，而不只是波峰與波峰相遇，B錯； 加強(qiáng)點(diǎn)的振幅增大，質(zhì)點(diǎn)仍然在自己的平衡位置兩側(cè)振動，故某時(shí)刻的位移可以是振幅范圍內(nèi)的任何值，C正確，D錯誤.,1,2,3,3.(多選)如圖7所示，波

14、源S1在繩的左端發(fā)出頻率為f1、振幅為A1的半個(gè)波形a，同時(shí)另一個(gè)波源S2在繩的右端發(fā)出頻率為f2、振幅為A2的半個(gè)波形b，且f1