高中物理 6 波的干涉、衍射 省优获奖省一等奖课件 教科版选修.ppt

1、高中物理高中物理选修选修3-4教科版教科版第二章机械波第二章机械波2.6 波的干涉、衍射波的干涉、衍射v目标定位1.知道波的叠加原理，知道波的干涉现象实质上是波的一种特殊的叠加现象.2.知道波的干涉图样的特点，理解形成稳定干涉图样的条件，掌握振动加强点、减弱点的振动情况.3.知道什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件.4.了解多普勒效应，能运用多普勒效应解释一些物理现象v一、波的叠加原理v在几列波传播的重叠区域内，质点要同时参 与 由 几 列 波 引 起 的 振 动，质 点 的 等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的 预习导学预习导学总位移总位移 矢量和矢量和 v二、波的干涉现象

2、v1定义：的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终 ，另一些区域的质点振动始终 ，并且这两种区域互相间隔、位置 这种稳定的叠加现象(图样)叫做波的干涉v2产生干涉的一个必要条件是两列波的 必须相同v3 波 的 干 涉 现 象 是 在 特 殊 条 件 下 波的 只要满足一定条件，都能发生干涉现象预习导学预习导学频率相同频率相同 加强加强 减弱减弱 保持不变保持不变 频率频率 叠加叠加 一切波一切波 v想一想在波的干涉中，振动加强的点和振动减弱的点的振动情况是怎样的？是不是振动减弱的点始终位于平衡位置不动？v答案在波的干涉中，振动加强的点是指两列波在该点的振动方向始终相同，因而使该点以两列波的

3、振幅之和作为新的振幅做简谐运动；而振动减弱的点是指两列波在该点的振动方向始终相反，因而使该点以两列波的振幅之差作为新的振幅做简谐运动只有当两列波的振幅相等时，所形成的干涉中的振动减弱的点的振幅才为零，此时该点表现为始终处于平衡位置不动预习导学预习导学v三、波的衍射现象v1定义：波能够绕到 的后面传播的现象v2波发生明显衍射现象的条件：当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与 相差不多或比 小时，就能看到明显的衍射现象v3 都可发生衍射现象v想一想在日常生活中我们常遇到“闻其声不见其人”的现象，你能用学过的知识解释一下吗？v答案声波的波长比较长，容易衍射，而光波波长短，不容易衍射，所以会有“闻其声不见其人

4、”的现象预习导学预习导学障碍物障碍物 波长波长 波长波长 一切波一切波 v四、多普勒效应v1定义：当观测者与波源之间有相对运动时，观测者测得的频率与波源频率 v2成因v(1)波源S与观测者A相对于介质都静止时，观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的 ，所以，观测者接收到的频率和波源的振动频率 v(2)当观察测者与波源两者相互接近时，它在单位时间内接收到的完整波的数目 ，接收到的频率将 波源的频率振动预习导学预习导学不同不同 相同相同 相同相同 增多增多 大于大于 v(3)当观测者与波源两者远离时，它在单位时间内接收到的完整波数目 ，接收到的频率将 波源的振动频率v3应用v(

5、1)测心脏血流速度；(2)测人造卫星位置的变化；(3)测定流体流速；(4)检查车速；(5)判断遥远的天体相对于地球的运动速度v想一想当汽车远离观察者时，听到的汽车的声音越来越小，这种现象就是多普勒效应吗？v答案不是多普勒效应指的是接收到的频率的变化情况，即音调的变化情况；而声音大小指的是响度.预习导学预习导学减少减少 小于小于 v一、对干涉现象的理解v1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v2稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列波的频率相同、相差恒定课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义v3干涉图样及其特点v(1)干涉图样：如图251所示图图251 课堂讲义课堂讲义v(2)特点

6、v加强区和减弱区的位置固定不变v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)v加强区与减弱区互相间隔课堂讲义课堂讲义v4振动加强点和减弱点v(1)加强点：振动的振幅等于两列波振幅之和，AA1A2.v(2)减弱点：振动的振幅等于两列波振幅之差，A|A1A2|.v(3)加强点和减弱点的判断v若某点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，则为减弱点课堂讲义课堂讲义v【例1】(2014大纲全国，18)两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇下列说法正确的是()vA波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1A2|vB波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位

7、移始终为A1A2vC波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移vD波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅课堂讲义课堂讲义v解析两列振动方向相同的相干波相遇叠加，在相遇区域内各质点仍做简谐运动，其振动位移在0到最大值之间，B、C项错误；在波峰与波谷相遇处质点振幅为两波振幅之差，在波峰与波峰相遇处质点振幅为两波振幅之和，故A、D项正确v答案ADv借题发挥不管是加强点，还是减弱点，还是一般位置的质点在振动时，其位移都在随时间做周期性变化，位移均可为0.课堂讲义课堂讲义v针对训练两列频率、振动方向、初始相位均相同的波S1、S2，在同一介质中传播时，某时刻t形成如

8、图252所示的干涉图样，图样中两波源S1、S2同时为波谷(实线表示波峰，虚线表示波谷)，在图中标有A、B、C三个点，则振动加强的点是_，振动减弱的点是_图图252课堂讲义课堂讲义v解析由图可知A点为峰与波峰相遇，是振动加强点；B点是波谷与波谷相遇，是振动加强点；C点是波峰与波谷相遇，是振动减弱点v答案A，BC课堂讲义课堂讲义v二、对衍射现象的理解v1衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射v2波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，“障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多”只是发生明显衍射的条件v3波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔(

9、障碍物)后传播，就偏离了直线方向因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况课堂讲义课堂讲义v【例2】如图253所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源，图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长，则对于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是()图图253课堂讲义课堂讲义vA此时能明显观察到波的衍射现象vB挡板前后波纹间距离相等vC如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象vD如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象课堂讲义课堂讲义v答案ABC课堂讲义课堂讲义v三、对多普勒效应的理解v1多普勒

10、效应是波共有的特征，不仅机械波，光波和电磁波也都会发生多普勒效应v2发生多普勒效应时，波源发出的频率不变，变化的是观察者接收到的频率课堂讲义课堂讲义v3当波源与观察者相互接近时，f观察者变大，音调变高如图254甲中波源S不动，观察者A向B运动和图乙中观察者A不动，波源由S1向S2运动；v当波源与观察者相互远离时，f观察者变小，音调变低如图甲中波源S不动，观察者A向C运动图图254 课堂讲义课堂讲义v【例3】下面说法中正确的是()vA发生多普勒效应时，波源的频率变化了vB发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化vC多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的vD多普勒效应是由奥地利物理

11、学家多普勒首先发现的课堂讲义课堂讲义v解析当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应，故选项C正确；发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率并没有改变，故选项A错误，选项B正确；此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的，故选项D正确v答案BCDv借题发挥判断观察者接收的频率是怎么样变化的，就是看波源与观察者间的相对运动情况 高中物理高中物理选修选修3-4教科版教科版第二章机械波第二章机械波2.1 机械波的形成和传播机械波的形成和传播 v目标定位v1.理解机械波的形成过程和产生条件.v2.知道波的种类及横波和纵波的概念.v3.明确机械波传播的特点 v一、机械波的形成和传播v

12、1 波的形成v由于绳的各部分之间都有相互作用的弹力联系着，所以当手抖动绳的一端，紧靠这一端的质点运动，它会 相邻的质点运动，依次传递下去每一个质点都在重复绳一端的振动，后一个质点的运动状态总是 于前一个质点的运动状态预习导学预习导学带动带动 滞后滞后 v2介质v能够传播振动的物质v3机械波v 在介质中的传播v4波源v引起 振动的装置v5机械波是 这一运动形式(包括波源的振动信息)的传播，介质本身并没有沿着波的方向发生 v6波是传递 的一种方式预习导学预习导学机械振动机械振动 初始初始 机械振动机械振动 迁移迁移 能量能量 v二、横波与纵波v1按介质中质点的振动方向和波的传播方向的关系不同，常将

13、波分为 和 v2横波v(1)定义：介质中质点的振动方向与波的传播方向 的波v(2)标识性物理量v波峰：凸起来的 处v波谷：凹下去的 处预习导学预习导学横波横波 纵波纵波 垂直垂直 最高最高 最低最低 v3纵波v(1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向 的波v(2)标识性物理量v密部：介质中质点分布 的部分v疏部：质点分布 的部分v4简谐波：如果传播的振动是 运动，这种波叫做简谐波预习导学预习导学平行平行 密集密集 稀疏稀疏 稀疏稀疏 v一、波的形成和传播v1波的形成v传播波的物质，如水、绳、空气等，可以分成许多小部分，每一小部分都可以看作质点当其中一个质点振动时，由于质点间的相互作用，就

14、带动相邻的质点振动起来，该质点又带动后面的质点振动起来，这样振动的状态就传播出去，形成了机械波课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义v2机械波的传播v(1)各质点的振动周期都与波源的振动周期相同v(2)离波源越远，质点的振动越滞后，但各质点的起振方向与波源起振方向相同v(3)波传播的只是振动形式，介质中的每个质点只在自己平衡位置附近振动，并不随波迁移课堂讲义课堂讲义v【例1】下列关于机械波的说法中，正确的是()vA各质点都在各自的平衡位置附近振动vB相邻质点间必有相互作用力vC前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点vD各质点随波的传播而迁移vE离波源越远，质点的振动

15、频率越小课堂讲义课堂讲义v解析振源依靠介质中各相邻质点间的相互作用力使周围的质点依次振动起来，且后一质点的振动必定落后于前一质点，选项B、C正确；质点只在它们各自的平衡位置附近做受迫振动，它们振动的频率均与波源的频率相同，选项A正确，E错误；波在传播过程各质点不随波迁移，选项D错误v答案ABC课堂讲义课堂讲义图图211 课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义v答案见解析课堂讲义课堂讲义v借题发挥根据波的形成特点，先振动的质点带动后面的质点振动，后面质点总是落后于前面质点的振动，每一个质点都在自己的平衡位置附近振动，正确画出各时刻的波形图，可以使问题变得更形象直观课堂讲义课堂讲义v二、振动与波动的区别

16、与联系v1区别v(1)研究对象不同v振动是单个质点所表现出的周而复始的运动现象，波动是大量质点表现出的周而复始的运动现象课堂讲义课堂讲义v(2)运动成因不同v振动是质点由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力回复力的作用波动是由于介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并将振动形式由近及远传播开去，各质点间存在相互作用的弹力，各个质点受到回复力作用v(3)运动性质不同v质点的振动是变加速运动，在同一介质中波动的传播速度不变课堂讲义课堂讲义v2联系v(1)振动是波动的起因，波是振动的传播；v(2)有波动一定有振动，有振动不一定有波动；v(3)波动的周期等于质点振动的周期，波动和振动都是

17、周期性运动课堂讲义课堂讲义v【例3】关于振动和波的关系，下列说法中正确的是()vA振动是波的成因，波是振动的传播vB振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象vC波的传播速度就是质点振动的速度vD波源停止振动时，波立即停止传播课堂讲义课堂讲义v解析机械波的产生条件是有波源和介质由于介质中的质点之间相互作用，一个质点的振动带动相邻质点的振动由近及远传播而形成波，所以选项A和B正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度大小不变，而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，选项C错误；波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播，当波源停止振动

18、时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而停止传播，即波不会停止传播，选项D错误v答案AB课堂讲义课堂讲义v针对训练关于振动和波的说法正确的是()vA有机械波必有振动vB有机械振动必有波vC离波源远的质点振动较慢vD质点的振动方向总是垂直于波的传播方向v解析机械振动在介质中向外传播就形成了机械波，所以有机械波必定有机械振动但如果只有振动，而没有介质的传播就不会有机械波的产生因各质点的振动都是重复波源的振动，不论距波源远近，振动的快慢都一样；波分横波和纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在一条直线上v答案A高中物理高中物理选修选修3-4教科版教科版第二章机械波第二章机械波2.

19、1 机械波的形成和传播机械波的形成和传播 v目标定位v1.理解机械波的形成过程和产生条件.v2.知道波的种类及横波和纵波的概念.v3.明确机械波传播的特点 v一、机械波的形成和传播v1 波的形成v由于绳的各部分之间都有相互作用的弹力联系着，所以当手抖动绳的一端，紧靠这一端的质点运动，它会 相邻的质点运动，依次传递下去每一个质点都在重复绳一端的振动，后一个质点的运动状态总是 于前一个质点的运动状态预习导学预习导学带动带动 滞后滞后 v2介质v能够传播振动的物质v3机械波v 在介质中的传播v4波源v引起 振动的装置v5机械波是 这一运动形式(包括波源的振动信息)的传播，介质本身并没有沿着波的方向发

20、生 v6波是传递 的一种方式预习导学预习导学机械振动机械振动 初始初始 机械振动机械振动 迁移迁移 能量能量 v二、横波与纵波v1按介质中质点的振动方向和波的传播方向的关系不同，常将波分为 和 v2横波v(1)定义：介质中质点的振动方向与波的传播方向 的波v(2)标识性物理量v波峰：凸起来的 处v波谷：凹下去的 处预习导学预习导学横波横波 纵波纵波 垂直垂直 最高最高 最低最低 v3纵波v(1)定义：介质中质点的振动方向和波的传播方向 的波v(2)标识性物理量v密部：介质中质点分布 的部分v疏部：质点分布 的部分v4简谐波：如果传播的振动是 运动，这种波叫做简谐波预习导学预习导学平行平行 密集

21、密集 稀疏稀疏 稀疏稀疏 v一、波的形成和传播v1波的形成v传播波的物质，如水、绳、空气等，可以分成许多小部分，每一小部分都可以看作质点当其中一个质点振动时，由于质点间的相互作用，就带动相邻的质点振动起来，该质点又带动后面的质点振动起来，这样振动的状态就传播出去，形成了机械波课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义v2机械波的传播v(1)各质点的振动周期都与波源的振动周期相同v(2)离波源越远，质点的振动越滞后，但各质点的起振方向与波源起振方向相同v(3)波传播的只是振动形式，介质中的每个质点只在自己平衡位置附近振动，并不随波迁移课堂讲义课堂讲义v【例1】下列关于机械波的说法中，正确的是()vA各质点

22、都在各自的平衡位置附近振动vB相邻质点间必有相互作用力vC前一质点的振动带动相邻的后一质点的振动，后一质点的振动必定落后于前一质点vD各质点随波的传播而迁移vE离波源越远，质点的振动频率越小课堂讲义课堂讲义v解析振源依靠介质中各相邻质点间的相互作用力使周围的质点依次振动起来，且后一质点的振动必定落后于前一质点，选项B、C正确；质点只在它们各自的平衡位置附近做受迫振动，它们振动的频率均与波源的频率相同，选项A正确，E错误；波在传播过程各质点不随波迁移，选项D错误v答案ABC课堂讲义课堂讲义图图211 课堂讲义课堂讲义课堂讲义课堂讲义v答案见解析课堂讲义课堂讲义v借题发挥根据波的形成特点，先振动的

23、质点带动后面的质点振动，后面质点总是落后于前面质点的振动，每一个质点都在自己的平衡位置附近振动，正确画出各时刻的波形图，可以使问题变得更形象直观课堂讲义课堂讲义v二、振动与波动的区别与联系v1区别v(1)研究对象不同v振动是单个质点所表现出的周而复始的运动现象，波动是大量质点表现出的周而复始的运动现象课堂讲义课堂讲义v(2)运动成因不同v振动是质点由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力回复力的作用波动是由于介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并将振动形式由近及远传播开去，各质点间存在相互作用的弹力，各个质点受到回复力作用v(3)运动性质不同v质点的振动是变加速运动，在同一介质中

24、波动的传播速度不变课堂讲义课堂讲义v2联系v(1)振动是波动的起因，波是振动的传播；v(2)有波动一定有振动，有振动不一定有波动；v(3)波动的周期等于质点振动的周期，波动和振动都是周期性运动课堂讲义课堂讲义v【例3】关于振动和波的关系，下列说法中正确的是()vA振动是波的成因，波是振动的传播vB振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象vC波的传播速度就是质点振动的速度vD波源停止振动时，波立即停止传播课堂讲义课堂讲义v解析机械波的产生条件是有波源和介质由于介质中的质点之间相互作用，一个质点的振动带动相邻质点的振动由近及远传播而形成波，所以选项A和B正确；波的传播速度是

25、波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度大小不变，而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化，选项C错误；波源一旦将振动传给了介质，振动就会在介质中向远处传播，当波源停止振动时，介质仍然继续传播波源振动的运动形式，不会随波源停止振动而停止传播，即波不会停止传播，选项D错误v答案AB课堂讲义课堂讲义v针对训练关于振动和波的说法正确的是()vA有机械波必有振动vB有机械振动必有波vC离波源远的质点振动较慢vD质点的振动方向总是垂直于波的传播方向v解析机械振动在介质中向外传播就形成了机械波，所以有机械波必定有机械振动但如果只有振动，而没有介质的传播就不会有机械波的产生因各质点的振动都是重复波

26、源的振动，不论距波源远近，振动的快慢都一样；波分横波和纵波，纵波的质点振动方向与波的传播方向在一条直线上v答案A第第5讲波的干涉、衍射多普勒效应讲波的干涉、衍射多普勒效应 预习导学预习导学 课堂讲义课堂讲义 对点练习对点练习 小魔方站作品小魔方站作品 盗版必究盗版必究语文语文第第5讲波的干涉、衍射多普勒效应讲波的干涉、衍射多普勒效应 预习导学预习导学 课堂讲义课堂讲义 对点练习对点练习 第第5讲波的干涉、衍射多普勒效应讲波的干涉、衍射多普勒效应 预习导学预习导学 课堂讲义课堂讲义 对点练习对点练习 第第5讲波的干涉、衍射多普勒效应讲波的干涉、衍射多普勒效应 预习导学预习导学 课堂讲义课堂讲义

27、对点练习对点练习 第第5讲波的干涉、衍射多普勒效应讲波的干涉、衍射多普勒效应 预习导学预习导学 课堂讲义课堂讲义 对点练习对点练习 附赠附赠 中高考状元中高考状元学习方法学习方法第第5讲波的干涉、衍射多普勒效应讲波的干涉、衍射多普勒效应 预习导学预习导学 课堂讲义课堂讲义 对点练习对点练习 第第5讲波的干涉、衍射多普勒效应讲波的干涉、衍射多普勒效应 预习导学预习导学 课堂讲义课堂讲义 对点练习对点练习 前前 言言 高考状元是一个特殊的群体，在许多高考状元是一个特殊的群体，在许多人的眼中，他们就如浩瀚宇宙里璀璨夺目人的眼中，他们就如浩瀚宇宙里璀璨夺目的星星那样遥不可及。但实际上他们和我的星星那样

28、遥不可及。但实际上他们和我们每一个同学都一样平凡而普通，但他们们每一个同学都一样平凡而普通，但他们有是不平凡不普通的，他们的不平凡之处有是不平凡不普通的，他们的不平凡之处就是在学习方面有一些独到的个性，又有就是在学习方面有一些独到的个性，又有着一些共性，而这些对在校的同学尤其是着一些共性，而这些对在校的同学尤其是将参加高考的同学都有一定的借鉴意义。将参加高考的同学都有一定的借鉴意义。第第5讲波的干涉、衍射多普勒效应讲波的干涉、衍射多普勒效应 预习导学预习导学 课堂讲义课堂讲义 对点练习对点练习 第第5讲波的干涉、衍射多普勒效应讲波的干涉、衍射多普勒效应 预习导学预习导学 课堂讲义课堂讲义 对点

29、练习对点练习 青春风采第第5讲波的干涉、衍射多普勒效应讲波的干涉、衍射多普勒效应 预习导学预习导学 课堂讲义课堂讲义 对点练习对点练习 北京市文科状元北京市文科状元 阳光女孩阳光女孩-何旋何旋 高考总分：高考总分：692分分(含含20分加分分加分)语文语文131分分 数学数学145分分英语英语141分分 文综文综255分分毕业学校：北京二中毕业学校：北京二中报考高校：报考高校：北京大学光华管理学北京大学光华管理学院院第第5讲波的干涉、衍射多普勒效应讲波的干涉、衍射多普勒效应 预习导学预习导学 课堂讲义课堂讲义 对点练习对点练习 来自北京二中，高考成绩672分，还有20分加分。“何旋给人最深的印

30、象就是她的笑声，远远的就能听见她的笑声。”班主任吴京梅说，何旋是个阳光女孩。“她是学校的摄影记者，非常外向，如果加上20分的加分，她的成绩应该是692。”吴老师说，何旋考出好成绩的秘诀是心态好。“她很自信，也很有爱心。考试结束后，她还问我怎么给边远地区的学校捐书”。第第5讲波的干涉、衍射多普勒效应讲波的干涉、衍射多普勒效应 预习导学预习导学 课堂讲义课堂讲义 对点练习对点练习 班主任：我觉得何旋今天取得这样的成绩，我觉得，很重要的是，何旋是土生土长的北京二中的学生，二中的教育理念是综合培养学生的素质和能力。我觉得何旋，她取得今天这么好的成绩，一个来源于她的扎实的学习上的基础，还有一个非常重要的

31、，我觉得特别想提的，何旋是一个特别充满自信，充满阳光的这样一个女孩子。在我印象当中，何旋是一个最爱笑的，而且她的笑特别感染人的。所以我觉得她很阳光，而且充满自信，这是她突出的这样一个特点。所以我觉得，这是她今天取得好成绩当中，心理素质非常好，是非常重要的。第第5讲波的干涉、衍射多普勒效应讲波的干涉、衍射多普勒效应 预习导学预习导学 课堂讲义课堂讲义 对点练习对点练习 高考总分高考总分:711分分毕业学校毕业学校:北京八中北京八中语文语文139分分 数学数学140分分英语英语141分分 理综理综291分分报考高校：报考高校：北京大学光华管理学院北京大学光华管理学院北京市理科状元杨蕙心北京市理科状元杨蕙心