高中物理教科版選修3-4課件：第2章第5節(jié)~第6節(jié)《波的干涉、衍射》《多普勒效應》

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,歡迎進入物理課堂,第5節(jié)波的干涉、衍射第6節(jié)多普勒效應,學習目標：1.知道波的疊加原理．2．理解形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件，掌握振動加強點、減弱點的振動情況．3．掌握波產(chǎn)生明顯衍射的條件．4．了解多普勒效應，能運用多普勒效應解釋一些相關(guān)的物理現(xiàn)象．重點難點：1.波的干涉中加強點和減弱點的判斷及發(fā)生明顯衍射的條件．2．多普勒效應產(chǎn)生的原因及應用．,,,第5節(jié)~第6節(jié),,,,,,,,,,核心要點突破,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓練,,課前自主學案,,,課標定位,課前自主學案,一、波的疊加原理在幾列波傳播的重疊區(qū)域內(nèi)質(zhì)點要同時參與由幾列波引起的振動，質(zhì)點的總位移等于各列波單獨存在時在該處引起的振動位移的矢量和．這就是波的疊加原理，如圖2－5－1所示．,圖2－5－1,二、波的干涉現(xiàn)象1．定義：振動__________，步調(diào)一致的兩列波疊加，使介質(zhì)中某些區(qū)域的質(zhì)點振動始終_____，另一些區(qū)域的質(zhì)點振動始終_____，并且這兩種區(qū)域__________、______________，這種穩(wěn)定的疊加現(xiàn)象叫做波的干涉．_____________叫做干涉圖樣．2．產(chǎn)生干涉的必要條件是：兩列波的_____一定相同，而且兩波源振動步調(diào)一致．,頻率相同,加強,減弱,相互間隔,位置保持不變,形成的圖樣,頻率,思考感悟劉心武的小說漫談金陵十二釵《賈元春之死》中有這樣一段：抱琴并不在意．她發(fā)現(xiàn)了院中一樣東西，很高興，走過去細看，報告說：“娘娘，巧啦！這兒有現(xiàn)成的乞巧盆哩！”那院子里，有一雕花石臺，石臺上，放置著一具雙耳銅盆，里面儲滿雨水．抱琴試著用手摩擦那雙耳，盆里的水，頓時仿佛鼎沸起來．抱琴高興得爽笑起來．雙耳銅盆里的水是怎么回事？提示：用手摩擦銅盆兩耳產(chǎn)生振動，兩個頻率相等的波源，在盆中水面上激起兩列水面波，產(chǎn)生了干涉，“盆里的水，頓時仿佛鼎沸起來”．,三、波的衍射現(xiàn)象1．定義：波能夠繞到________的后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象，叫做波的衍射．2．發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象的條件當縫、孔的寬度或障礙物的尺寸大小與波長_________或比波長____時，就能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象．四、多普勒效應及其應用1．多普勒效應指由于觀測者與波源之間有__________，觀測者得到的頻率與波源頻率不同的現(xiàn)象，它是______年奧地利物理學家_________首先發(fā)現(xiàn)的．,障礙物,相差不多,小,相對運動,1842,多普勒,2．由多普勒效應的模擬實驗知(1)波源與觀測者相對靜止時，觀測者單位時間內(nèi)接收到的完整波的數(shù)目與單位時間內(nèi)波源發(fā)出的_____，觀測者接收到的頻率_____波源振動的頻率．(2)波源與觀測者相互靠近時，觀測者單位時間內(nèi)接收到的完整波數(shù)目增多，觀測者接收到的頻率_____波源的頻率．(3)波源與觀測者相互遠離時，觀測者單位時間內(nèi)接收到完整波數(shù)目減少，表明測得的頻率_____波源振動的頻率．,相同,等于,大于,小于,3．多普勒效應的應用(1)醫(yī)院里用_______通過測定血流的速度，可以檢查大腦、眼底等處的血管病變．(2)測定人造衛(wèi)星位置的變化，測定流體的流速，檢查車速等．(3)通過測量某天體上元素發(fā)出的光波的_______，就可以算出此天體相對地球的運動情況．,超聲波,頻率,核心要點突破,一、對波的干涉現(xiàn)象的理解1．波的疊加是無條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都會疊加．2．穩(wěn)定干涉圖樣的產(chǎn)生是有條件的，必須是兩列同類的波，并且波的頻率相同、振動方向相同、相位差恒定．如果兩列波的頻率不相等，在同一種介質(zhì)中傳播時其波長就不相等，這樣不能形成穩(wěn)定的振動加強點和減弱點．因此我們就看不到穩(wěn)定的干涉圖樣，只能是一般的振動疊加現(xiàn)象．,3．明顯的干涉圖樣和穩(wěn)定的干涉圖樣意義是不同的，明顯的干涉圖樣除了滿足相干條件外，還必須滿足兩列波振幅差別不大．振幅越是接近，干涉圖樣越明顯．4．振動加強的點和振動減弱的點始終在以振源的頻率振動，其振幅不變(若是振動減弱點，振幅可為0)但其位移隨時間變化．,5．干涉圖樣及其特征(1)干涉圖樣：如圖2－5－2所示．圖2－5－2(2)特征①加強區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變．②加強區(qū)始終加強，減弱區(qū)始終減弱(加強區(qū)與減弱區(qū)不隨時間變化)．③加強區(qū)與減弱區(qū)互相間隔．,即時應用(即時突破，小試牛刀)1.關(guān)于波的疊加和干涉，下列說法中正確的是()A．兩列頻率不相同的波相遇時，因為沒有穩(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，振動加強的點只是波峰與波峰相遇的點C．兩列頻率相同的波相遇時，如果介質(zhì)中的某點振動是加強的，某時刻該質(zhì)點的位移可能是零D．兩列頻率相同的波相遇時，振動加強點的位移總是比振動減弱點的位移大,解析：選C.根據(jù)波的疊加原理，只要兩列波相遇，就會疊加，所以A錯；兩列頻率相同的波相遇時，振動加強的點是波峰與波峰、波谷與波谷相遇的點，所以B錯；振動加強的點僅是振幅加大，但仍在其平衡位置附近振動，也一定有位移為零的時刻，所以C正確，D錯．,二、對波的衍射現(xiàn)象的理解1．波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的理解障礙物或孔的尺寸比波長小，或跟波長差不多．(1)障礙物或孔的尺寸大小，并不是決定衍射是否發(fā)生的條件，僅是衍射現(xiàn)象是否明顯的條件，一般情況下，波長較大的波容易產(chǎn)生明顯的衍射現(xiàn)象．(2)波傳到小孔(或障礙物)時，小孔(或障礙物)仿佛是一個新的波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波在孔(或障礙物)后傳播，于是，就出現(xiàn)了偏離直線傳播的衍射現(xiàn)象．(3)當孔的尺寸遠小于波長時盡管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，衍射現(xiàn)象不容易觀察到．,2．用惠更斯原理解釋衍射現(xiàn)象(1)波源在介質(zhì)中振動，由于介質(zhì)中各質(zhì)點間彈力的作用，將波源的振動由介質(zhì)向周圍由近及遠地傳播而形成波，而且當波形成后就可以脫離波源而單獨存在，因為波源一旦帶動質(zhì)點振動，這個被帶動的質(zhì)點就可視為一個新的波源而帶動其他質(zhì)點振動．由此可見，凡是被帶動的質(zhì)點均可視為一個新的波源．,(2)一個振源在平面介質(zhì)中振動而形成的波，波面為一個圓．波面上的質(zhì)點視為一個新的子波源．新波源的波面也是個圓．同一波面上的新子波源的波面的包絡面就是原波源的波面．(3)當遇到縫或孔，且縫或孔的尺寸較大，孔中質(zhì)點振動可視為很多子波源，這些子波源的波面的包絡面仍保持原波面的形狀，只是邊緣發(fā)生了變化，這時的衍射現(xiàn)象不明顯．(4)當縫或孔的尺寸跟波長差不多或更小時，則形成的波面是以小孔為“中心”的圓，這便觀察到了明顯的衍射現(xiàn)象．,即時應用(即時突破，小試牛刀)2.下列關(guān)于波的衍射的說法正確的是()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大,解析：選ABD.衍射是一切波特有的現(xiàn)象，所以選項A對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更小時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，所以選項B是正確的；聲波的波長在1.7cm到17m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大，聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，所以選項D也是正確的．,三、多普勒效應的理解發(fā)生多普勒效應時幾種情況的比較(以聲波為例)：,總之，當波源與觀察者相互接近，觀察者接收到的頻率f觀察者變大，音調(diào)變高，反之觀察者接收到的頻率f觀察者變小，音調(diào)變低．特別提醒：(1)多普勒效應是接收頻率和波源的頻率不同的現(xiàn)象，并不是接收到波強度的變化．(2)發(fā)生多普勒效應時，不論觀察者接收到的頻率發(fā)生了怎樣的變化，波源的真實頻率并不會發(fā)生任何變化．,即時應用(即時突破，小試牛刀)3.下列關(guān)于多普勒效應的說法中，正確的是()A．只要波源在運動，就一定能觀察到多普勒效應B．當聲源靜止、觀察者運動時，可以觀察到多普勒效應C．只要聲源在運動，觀察者總是感到聲音的頻率變高D．當聲源相對于觀察者運動時，觀察者聽到的聲音的音調(diào)可能變高，也可能變低解析：選BD.當波源和觀察者相互接近時，觀察者接收到的頻率增大；當二者遠離時，觀察者接收到的頻率減小．,課堂互動講練,,圖2－5－3表示兩個相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇．圖中實線表示某時刻的波峰，虛線表示的是波谷，下列說法正確的是(),圖2－5－3,A．a(chǎn)、c兩點的振動加強，b、d兩點的振動減弱B．e、f兩點的振動介于加強點和減弱點之間C．經(jīng)適當?shù)臅r間后，加強點和減弱點的位置互換D．經(jīng)半個周期后，原來位于波峰的點將位于波谷，原來位于波谷的點將位于波峰【精講精析】波的干涉示意圖所示的僅是某一時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，振動加強和減弱的區(qū)域的空間位置是不變的．,a點是波谷和波谷相遇的點，c點是波峰和波峰相遇的點，都是振動加強的點；而b、d兩點都是波峰和波谷相遇的點，是振動減弱的點，A正確．e位于加強點的連線上，仍為加強點，f位于減弱點的連線上，仍為減弱點，B錯誤．相干波源疊加產(chǎn)生的干涉是穩(wěn)定的，不會隨時間變化，C錯誤．因形成干涉圖樣的介質(zhì)質(zhì)點也是不停地做周期性振動，經(jīng)半個周期步調(diào)相反，D正確．【答案】AD,【方法總結(jié)】(1)先找振動加強點和振動減弱點：根據(jù)波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇的點為振動加強點，波峰與波谷相遇的點為振動減弱點，找到一系列加強點和減弱點．(2)再找振動加強區(qū)和減弱區(qū)：根據(jù)在波的傳播方向上加強點的連線為加強區(qū)，減弱點的連線為減弱區(qū)，確定加強區(qū)和減弱區(qū)．(3)波形在時刻變化，可以沿波線方向平移波形，以此找到一般質(zhì)點的振動情況，更能準確確定加強區(qū)和減弱區(qū)．,【自主解答】根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件進行處理．,新型列車動車組速度可達300km/h，與該車汽笛聲的音調(diào)相比，(1)站在車前方路旁的人聽起來音調(diào)________(選填“偏高”或“偏低”)站在車后方路旁的人聽起來音調(diào)________(選填“偏高”或“偏低”)(2)迎面來的另一列車上的乘客聽起來音調(diào)怎樣？此時列車汽笛發(fā)出的音調(diào)變化了嗎？(3)坐在新型列車動車組上的乘客聽起來音調(diào)怎樣？,【精講精析】(1)站在列車前方的人與列車的距離在靠近，因此聽起來音調(diào)偏高，站在列車后方的人與列車的距離在遠離，因此音調(diào)偏低．(2)迎面來的列車上的乘客聽起來音調(diào)偏高，此時列車汽笛發(fā)出的音調(diào)不變．(3)坐在該列車上的乘客與列車的相對位置不變，故聽起來音調(diào)不變．【答案】見精講精析,【方法總結(jié)】在多普勒效應中，波源的頻率是不改變的，只是由于波源和觀察者之間有相對運動，觀察者感到頻率發(fā)生了變化．多普勒效應是波動過程共有的特征，不僅機械波，電磁波和光波也會發(fā)生多普勒效應．,知能優(yōu)化訓練,本部分內(nèi)容講解結(jié)束,點此進入課件目錄,按ESC鍵退出全屏播放,謝謝使用,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,同學們,來學校和回家的路上要注意安全,