「精品」高中物理第2章机械波第34节波的干涉和衍射多普勒效应及其应用教学案鲁科版选修3_4

第3节波的干涉和衍射课堂互动三点剖析一、波的叠加原理和干涉现象波的叠加：几列波在相遇时能够保持各自的运动状态继续传播，在它们重叠的区域里，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位移的矢量和.两列波要产生干涉，频率相同是首要条件.振动加强或振动减弱的判断有以下两种判断法：1.条件判断法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，那么当Δr=2k·λ/2时为加强点；当Δr=（2k+1）·λ/2时为减弱点（k=0，1，2，…）.若两波源振动步调相反，则上述结论相反.2.现象判断法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.【例1】如图2-3-1所示，沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时可能出现的波形是图2-3-2所示的（）图2-3-2解析：当两列波的前半个波形（或后半个波形）相遇时，根据波的叠加原理，在前半个波形（或后半个波形）重叠的区域内所有的质点振动的合位移为零，而两列波的后半个波形（或前半个波形）保持不变，B正确.当两列波完全相遇时（即重叠在一起），由波的叠加原理可知，所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和，使得所有的质点振动的位移加倍.C正确.答案：BC二、波的衍射1.衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象，当波碰到障碍物时，衍射现象总是存在的，只是有的明显有的不明显而已.平常见到的某些波，用肉眼直接观察，几乎看不到衍射现象，并不是没发生衍射现象，只是不太明显，这是由于障碍物太大的缘故.实验事实表明，对同一列波而言，障碍物或孔的尺寸越小衍射越明显.2.发生明显衍射的条件障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长差不多.（1）障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是衍射现象是否明显的条件.一般情况下，波长较大的波容易产生显著的衍射现象.（2）波传到小孔（或障碍物）时，小孔（或障碍物）仿佛一个新的波源，由它发出与原来同频率的波（称为子波）在孔后传播，于是，就出现了偏离直线传播的衍射现象.（3）当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到.【例2】下列关于波的衍射的说法正确的是（ ）A.衍射是一切波特有的现象B.对同一列波，缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显C.只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D.声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大解析：衍射是一切波特有的现象，所以选项A 对C 错.发生明显的衍射现象是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，所以选项B 是正确的.声波的波长在1.7 cm 到17 m 之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波波长较大，声波容易发生衍射现象，所以选项D 也是正确的. 答案：ABD各个击破类题演练1关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是（ ）A.两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加B.两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点C.两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，某时刻该质点的位移s 可能是零D.两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大解析：根据波的叠加原理，只要两列波相遇就会叠加，所以A 错.两列频率相同的波相遇时，振动加强的点是波峰与波峰、波谷与波谷相遇，所以B 错.振动加强的点仅是振幅加大，但仍在平衡位置附近振动，也一定有位移为零的时刻，所以选项C 正确，选项D 错误. 答案：C变式提升1在同一介质中两列频率相同、振动步调一致的横波互相叠加，则（ ）A.波峰与波谷叠加的点振动一定是减弱的B.振动最强的点经过41T 后恰好回到平衡位置，因而该点的振动是先加强，后减弱 C.振动加强区和减弱区相间隔分布，且加强区和减弱区不随时间变化D.加强区的质点某时刻位移可能是零解析：振动加强的点仅是振幅加大，但仍在平衡位置附近振动，位移是变化的，所以选项B 错误.答案：ACD类题演练2如图2-3-3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，则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是（ ）图2-3-3A.此时能明显观察到波的衍射现象B.挡板前后波纹间距离相等C.如果将孔AB 扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D.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解析：根据能有明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多.从图中可看出孔AB 的尺寸小于一个波长，所以此时能明显地观察到波的衍射现象，A 正确.因为穿过挡板小孔后的波速不变，频率相同，所以波长也相同，B 正确.若将孔AB 扩大，将可能不满足明显衍射现象的条件，就有可能观察不到明显的衍射现象，C 正确.若将波源频率增大，由于波速不变，所以波长变小，将可能不满足明显衍射现象的条件，也有可能观察不到明显的衍射现象，D 错误.答案：ABC变式提升2在做水波通过小孔衍射的演示实验时，激发水波的振动频率为 5 Hz ，水波在水槽中传播速度为0.05 m/s ，为使实验效果明显，使用小孔直径d 不能超过_______________m. 解析：水波波长λ=fv =0.01 m.由发生明显衍射现象的条件可知，小孔直径d 不能超过λ. 答案：0.01h。

多普勒效应教案一、教学目标１知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别．２知道什么是多普勒效应，知道它是在波源与观察者之间有相对运动时产生的现象．了解一些它的应用．二、教学重点：多普勒效应产生的原因三、教学方法：多媒体辅助教学四、教具：计算机、大屏幕、多媒体教学课件五、教学过程：（一）引入新课我们在前面的讨论中，波源和观察者都是相对介质静止的，波源的频率和观察者感觉到的频率是相同的，若波源或观察者或它们两者均相对介质运动，则观察者感觉到的频率和波源的真实频率一般并不相同，这种现象称为多普勒效应。

火车进站，笛声较高，火车出站，笛声较低，就是这种现象。

（二）进行新课【板书】多普勒效应一、多普勒效应为了便于研究，我们可分三种情况来讨论多普勒效应。

设波速为v，观察者运动速度为v人，波源运动速度为v源，均以介质为参考系。

【板书】二、多普勒效应成因【板书】1、波源相对介质静止，即v源=0，观察者以速度v人相对介质运动。

设速度v=100m/s，波源频率f=100Hz，则周期T=0.01s，λ=Vt=1m。

在波源、观察者相对介质静止时，则在t=1s里有100个波传到观察者A位置（因为在一个周期内波向前传播一个波长），观察者感觉到的频率与波源频率相同。

当波源不动，观察者以v人=10m/s的速度向波源运动，则在t=1s里，观察者从A到B位置（课本图10-36），感受到的波的个数为：n=(v+v人)t=(100+10)×1=110个，这样观察者感受到的频率（f’=110Hz）就比波源的频率(f=100Hz)要高。

如果观察者远离波源运动，则在t=1s里，观察者从A到C位置，感受到的波的个数为：n=(v-v人)t=(100-10)×1=90个，这样观察者感受到的频率（f’=90Hz）就比波源的频率(f=100Hz)要低。

同学们可以思考一下，如果观察者远离波源的运动速度v人=100m/s或v人＞100m/s，那么观察者感受到的频率如何？他感觉到波源的位置有无变化？【板书】2、观察者相对于介质静止，波源以速度v源相对介质运动。

§2 机械波教学目标：1．掌握机械波的产生条件和机械波的传播特点（规律）；2．掌握描述波的物理量——波速、周期、波长；3．正确区分振动图象和波动图象，并能运用两个图象解决有关问题4．知道波的特性：波的叠加、干涉、衍射；了解多普勒效应教学重点：机械波的传播特点，机械波的三大关系（波长、波速、周期的关系；空间距离和时间的关系；波形图、质点振动方向和波的传播方向间的关系）教学难点：波的图象及相关使用教学方法：讲练结合，计算机辅助教学教学过程：一、机械波1．机械波的产生条件：①波源（机械振动）②传播振动的介质（相邻质点间存在相互作用力）。

2．机械波的分类机械波可分为横波和纵波两种。

（1）质点振动方向和波的传播方向垂直的叫横波，如：绳上波、水面波等。

（2）质点振动方向和波的传播方向平行的叫纵波，如：弹簧上的疏密波、声波等。

说明：地震波既有横波，也有纵波。

3．机械波的传播（1）在同一种均匀介质中机械波的传播是匀速的。

波速、波长和频率之间满足公式：v=λ f。

（2）介质质点的运动是在各自的平衡位置附近的简谐运动，是变加速运动，介质质点并不随波迁移。

（3）机械波转播的是振动形式、能量和信息。

（4）机械波的频率由波源决定，而传播速度由介质决定。

4．机械波的传播特点（规律）：（1）前带后，后跟前，运动状态向后传。

即：各质点都做受迫振动，起振方向由波源来决定；且其振动频率（周期）都等于波源的振动频率（周期），但离波源越远的质点振动越滞后。

（2）机械波传播的是波源的振动形式和波源提供的能量，而不是质点。

5．机械波的反射、折射、干涉、衍射一切波都能发生反射、折射、干涉、衍射。

特别是干涉、衍射，是波特有的性质。

（1）干涉 产生干涉的必要条件是：两列波源的频率必须相同。

需要说明的是：以上是发生干涉的必要条件，而不是充分条件。

要发生干涉还要求两列波的振动方向相同（要上下振动就都是上下振动，要左右振动就都是左右振动），还要求相差恒定。

第 3 节波的干预和衍射第4 节多普勒效应及其应用学习目标知识脉络1.认识波的叠加原理、掌握波的干预现象及产生的条件．(要点)2．知道波的衍射现象和发生显然衍射的条件．( 要点 )3．认识多普勒效应及应用． ( 难点 )波的干预现象[先填空 ]1．波的叠加原理波在相遇时仍旧能够保持各自的运动状态连续流传，在相遇的地区里，介质内部的质点同时参加相遇的波列的振动，质点的位移等于相遇波列独自存在时抵达该处惹起的位移的叠加，相遇的波一旦离开接触又会依据本来的运动状态连续流传．2．波的干预(1)定义：振动频次和振动方向同样的两列波叠加后，振动增强和振动减弱的地区相互间隔、稳固散布的现象．(2)干预图样：波的干预中所形成的图样，如图2-3-1 所示．图 2-3-1(3)干预条件：频次和振动方向同样的波．(4)全部波都能发生干预，干预现象是波的重要特点之一．[再判断 ]1．振动增强地区，介质质点的振幅总比振动减弱地区介质质点的振幅大．( √)2．振动增强地区，介质质点的位移随时间做周期性变化．( √)3．振动增强地区，介质质点的振幅随时间做周期性变化．( ×)[后思虑 ]若绳两头连续上下颤动，两列绳波的振幅均为A，则在两绳波的叠加区内，增强点和减短处的振幅各多大？【提示】两列绳波相遇时，增强点的振幅为两列绳波振幅之和，即为 2A，减短处的振幅为两列绳波振幅之差，即等于零，不再振动．[ 中心点击 ]1．波的干预与波的叠加(1)波的叠加是无条件的，任何频次的两列波在空间相遇都会叠加，但干预一定是知足必定条件的两列波叠加后形成的现象．(2)稳固干预图样的产生是有条件的，一定是两列同类的波，而且波的频次同样、振动方向同样、相位差恒定．假如两列波的频次不相等，在同一种介质中流传时其波长就不相等，这样不可以形成稳固的振动增强点和减短处．所以我们就看不到稳固的干预图样，只好是一般的振动叠加现象．2．干预图样及其特点(1) 干预图样：如图2-3-2 所示．图 2-3-2(2)特点①增强区和减弱区的地点固定不变．②增强区一直增强，减弱区一直减弱 ( 增强区与减弱区不随时间变化 ) ．③增强区与减弱区相互间隔．1．两列振动方向同样、振幅分别为A1和 A2的相关简谐横波相遇．以下说法正确的选项是【导学号：】A．波峰与波谷相遇处质点的振幅为| A1－A2|B．波峰与波峰相遇处质点走开均衡地点的位移一直为A1＋ A2C．波峰与波谷相遇处质点的位移老是小于波峰与波峰相遇处质点的位移D．波峰与波峰相遇处质点的振幅必定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅E．两列波的频次同样，能产生稳固的干预图样【分析】波峰与波峰相遇处的质点振动增强，振幅为 A ＋A ，而质点的位移大小在0～12＋ 2 之间变化；波峰和波谷相遇处的质点，振动减弱，振幅为| 1－2| ，其位移大小在0～1A A A A| A1－A2| 之间变化，故B、 C 错， A、 D 对．因为两列波是相关波，故频次同样，能产生稳固的干预图样， E 正确．【答案】ADE2．如图 2-3-3所示，两列简谐横波均沿x 轴流传，流传速度的大小相等．此中一列沿x 轴正方向流传(图中实线)，另一列沿x 轴负方向流传(图中虚线)．这两列波的频次相等，振动方向均沿y 轴方向．则图中x＝1,2,3,4,5,6,7,8各点中振幅最大的是x＝________处的点，振幅最小的是x＝________处的点．图 2-3-3【分析】由波的叠加原理x 轴上任一点的位移都等于两列波独自惹起的位移的矢量和．对 x＝4,8两点两列波惹起的两个分振动相位差为0，这两点增强，对x＝2,6两点两列波独自惹起的分振动相位差为π，故这两点减弱．【答案】4,8 2,6确立振动增强点和减短处的技巧1．波峰与波峰( 或波谷与波谷 ) 相遇的点为振动增强点，波峰与波谷相遇的点为振动减短处．2．在波的流传方向上，增强点的连线为增强区，减短处的连线为减弱区．3．无论波如何叠加，介质中的各质点均在各自的均衡地点邻近振动．波的衍射现象[先填空 ]1．定义波绕过阻碍物或经过孔隙连续流传的现象，叫做波的衍射．2．发生显然衍射现象的条件阻碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多，或许比波长更小．3．全部波都能发生衍射，衍射是波独有的现象．[再判断 ]1．“隔墙有耳”指的是声波的衍射现象．( √)2．狭缝的宽度远大于水波的波长时，有显然的衍射现象．( ×)3．当阻碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多时，有显然的衍射现象．( √)[后思虑 ]不一样波长的波在流传中碰到同样大小的阻碍物时，什么时候表现为直线流传，什么时候能绕过阻碍物连续向前流传？【提示】取决于波长与阻碍物的尺寸的关系，若波长比阻碍物尺寸大或二者差不多，则表现为衍射；若波长比阻碍物尺寸小好多，则表现为直线流传．[ 中心点击 ]1．对于衍射的条件：应当说衍射是没有条件的，衍射是波独有的现象，全部波都能够发生衍射．衍射只有“显然”与“不显然”之分，阻碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生显然衍射的条件．2．波的衍射本质剖析：波传到小孔 ( 阻碍物 ) 时，小孔 ( 阻碍物 ) 忧如是一个新波源，由它发出的与本来同频次的波在小孔( 阻碍物) 后流传，就偏离了直线方向．波的直线流传不过在衍射不显然时的近似状况．3．衍射图样：图 2-3-4(1)图 2-3-4 甲为水波碰到较宽的缝．(2)图 2-3-4 乙为水波碰到较窄的缝．3．对于衍射，以下说法正确的选项是()A．发生衍射就是波传到阻碍物或孔的后边B．发生衍射的同时把波源的能量流传到“衍射”地区C．衍射只有波才能发生D．只有孔才能发生衍射，一块挡板不行能发生波的衍射E．只有知足必定条件才能发生衍射现象【分析】波绕过阻碍物或经过孔隙连续流传的现象叫做波的衍射．波在发生衍射时，其衍射地区的质点振动，所以拥有能量．衍射是波独有的现象之一．小孔或阻碍物只需知足条件都能发生显然的衍射现象，A、 B、 C 正确， D 错误．衍射现象只有显然不显然之说．E 错误．【答案】ABC4．如图 2-3-5所示，相邻实线间的距离等于一个波长，试大概画出波经过孔 A 和 B 以及碰到阻碍物C和 D以后的流传状况.【导学号：】图 2-3-5【分析】由题图可知，孔 A 和阻碍物 D跟波长对比相差不多，所以，从孔A传出的波和遇阻碍物D以后的波均有显然的衍射现象；孔B和阻碍物C跟波长对比相差较大，所以，从孔 B 传出的波和遇阻碍物C以后的波无显然的衍射现象．在画经过孔 A的衍射波时要重申画出的齐心半圆都是以孔A 为圆心的；遇阻碍物以后波的流传并无受影响；D而从孔 B 传出的波和遇阻碍物C以后的波只沿直线流传．所以从孔A、 B 传出的波和遇阻碍物 C、 D以后的波如下图．【答案】看法析发生显然衍射的条件实验表示，只有缝、孔的宽度或阻碍物的尺寸跟波长相差不多，或许比波长更小时，才能察看到显然的衍射现象．1．衍射是波所独有的现象．全部波都会产生衍射现象．2．衍射现象老是存在的，只有显然和不显然的差别．3．一般状况下，波长越大的波越简单产生显然的衍射现象．多普勒效应及其应用[先填空 ]1．多普勒效应因为波源和察看者之间有相对运动，使察看者接收到的频次发生变化的现象．它是奥地利科学家多普勒发现的．2．多普勒效应产生的原由(1)波源与察看者相对静止时，单位时间内经过察看者的完整波的个数是必定的，察看者观察到频次等于波源振动的频次．(2)波源与察看者相互凑近时，单位时间内经过察看者的完整波的个数增添，察看者观察到的频次大于波源的频次，即察看到的频次增添．(3)波源与察看者相互远离时，察看到的频次变小．3．多普勒效应的应用丈量车辆速度；丈量天体运动状况；检查病变，追踪目的物( 如导弹、云层 ) 等等．[再判断 ]1．发生多普勒效应时，波源的频次变大或变小了．( ×)2．发生多普勒效应时，波源与察看者之间必定发生相对运动．( √)3．可否发生多普勒效应与察看者距波源的远近相关．( ×)[后思虑 ]有经验的铁路工人如何从火车的汽笛声中判断出火车的运动方向？【提示】因为多普勒效应，火车驶向工人时，他听到的汽笛声腔调较高，感觉到尖利难听，而火车远离工人时，他听到的汽笛声腔调较低，听起来较为低落，所以工人能够依据汽笛腔调的不一样，确立火车的运动方向．[ 中心点击 ]1．发生多普勒效应时几种状况的比较相对地点图示结论波源 S和察看者 A相对介质不 f 波源＝f 察看者，动接收频次不变若凑近波源，由A→B 则 f 波源波源 S 不动，察看者 A 运动，＜ f 察看者，接收频次变高由 A→B或 A→C若远离波源，由A→C则 f 波源＞ f 察看者，接收频次变低若察看者 A不动，波源 S运动，f 波源＜f 察看者，接收频次变高由 S1→ S22. 当波源与察看者相互凑近，察看者接收到的频次 f 察看者变大，反之察看者接收到的频率 f 察看者变小．3．发生多普勒效应时，无论察看者接收到的频次发生了如何的变化，波源的真切频次其实不会发生任何变化．5．以下说法中正确的选项是()A．发生多普勒效应时，波源的频次变化了B．发生多普勒效应时，察看者接收的频次发生了变化C．多普勒效应是在波源和察看者之间有相对运动时产生的D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒第一发现的E．当察看者向波源凑近时，察看到波的频次变小【分析】当波源与察看者之间有相对运动时，会发生多普勒效应，选项 C 正确．发生多普勒效应时是接收到的频次发生了变化，而波源的频次没有变化．故A错，B对，而 D项也是正确的．当察看者向波源凑近时，会察看到波的频次变大．【答案】BCD6. 如图 2-3-6所示，在公路的十字路口东侧路边，甲以速度v1向东行走，在路口北侧，乙站在路边，一辆汽车以速度v2经过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声的频次为 f 0，车速 v2>v1.甲听到的笛声的频次为 f 1，乙听到的笛声的频次为 f 2，司机自己听到的笛声的频次为 f 3，则此三人听到笛声的频次由高至低挨次为____．图 2-3-6【分析】因为 v2＞ v1，所以汽车和甲的相对距离减小，甲听到的频次变大，即f1＞f0.因为乙静止不动，汽车和乙的相对距离增大，乙听到的频次变小，即 f 2＜ f 0.因为司机和声源相对静止，所以司机听到的频次不变，即 f 3＝ f 0，综上所述，三人听到笛声的频次由高至低挨次为 f 1、f 3、 f 2.【答案】 f 1、 f 3、 f 2多普勒效应的判断方法1．确立研究对象．( 波源与察看者)2．确立波源与察看者能否有相对运动．如有相对运动，能发生多普勒效应，不然不发生．3．判断：当二者远离时，察看者接收到的波的频次变小，凑近时察看者接收到的波的频次变大，但波源的频次不变．学业分层测评 ( 七)( 建议用时： 45 分钟 )[ 学业达标 ]1．以下对于两列波相遇时叠加的说法正确的选项是()A．相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将增强B．相遇后，两列波的振动状况与相遇前完整同样C．在相遇地区，任一点的总位移等于两列波分别惹起的位移的矢量和D．几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不扰乱E．两列波相遇叠加后，各波的周期和频次都发生变化【分析】两列波相遇时，每一列波惹起的振动状况都保持不变，而质点的振动则是两列波共同作用的结果，故 A 选项错误， B、 C 选项正确．几个人在同一房间说话，声带振动发出的声波在空间中相互叠加后，不改变每列波的振幅、频次，所以声波传到人的耳朵后，还能分辨出不一样的人所说的话，故 D 正确．两列波叠加周期和频次各自保持不变， E 错误．【答案】BCD2．对于波的衍射现象，以下说法正确的选项是()A．水波绕过阻碍物而连续流传的现象，即为波的衍射现象B．衍射现象是波独有的现象C．全部波都能发生显然的衍射现象D．要发生显然的衍射现象，一定知足必定的条件E．当阻碍物的尺寸远大于波长时，能发生显然的衍射现象【分析】水波绕过阻碍物连续流传的现象，是波的衍射现象，衍射现象是波独有的现碍物的尺寸小于或等于波长时能发生显然衍射现象， E 错误．【答案】ABD3．对于两列波的稳固的干预现象，以下说法正确的选项是()【导学号：】A．随意两列波都能产生稳固的干预现象B．发生稳固的干预现象的两列波，它们的频次必定同样C．在振动减弱的地区，各质点都处于波谷D．在振动增强的地区，有时质点的位移等于零E．波峰与波谷相遇的地点振动减弱【分析】两列波叠加产生的稳固干预现象是有条件的，不是随意两列波都能产生稳固的干预现象．一个必需条件是两列波的频次同样，所以选项 A 错误，选项 B 正确；在振动减弱的地区里，不过两列波惹起质点振动一直是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差．假如两列波的振幅同样，质点振动的振幅就等于零．也可能各质点不处于波谷，所以选项 C 错误；在振动增强的地区里，两列波惹起质点的振动一直是增强的，质点振动得最强烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和．但这些点一直是振动着的，因此有时质点的位移等于零，所以选项D正确．波峰与波谷相遇的地点振动必定减弱， E 正确．【答案】BDE4．以下哪些现象是多普勒效应()A．远去的汽车声音愈来愈小B．炮弹迎面飞来，声音难听C．火车向你驶来，腔调变高，离你驶去，腔调变低D．狂风中，远处的人说话声时强时弱E．当声源相对于察看者运动时，腔调可能变高，也可能变低【分析】多普勒效应是察看者所接收到的波的频次发生变化的现象．炮弹迎面飞来时，炮弹和空气摩擦所发作声音，传到人耳中，频次不停高升，即声音难听，故 B 选项正确；同理 C 选项正确．声源凑近察看者时，腔调会变高，声源远离察看者时，腔调会变低，E正确．【答案】BCE5．如图 2-3-7所示，S1、S2为两个振动状况完整同样的波源，两列波的波长都为λ ，它们在介质中产生干预现象，S1、 S2在空间共形成 6 个振动减弱的地区( 图中虚线处 ) ，P是振动减弱地区中的一点，从图中可看出()A．P点到两波源的距离差等于λB．P点一直不振动C．P点此时辰振动最弱，过半个周期后，振动变成最强D．当一列波的波峰传到P 点时，另一列波的波谷也必定传到P点E．P点应是两列波波谷与波谷相遇的地点【分析】振动减短处到两波源距离差等于半波长的奇数倍，依据P点所处虚线的地点可知， P 点到 S1、S2的距离之差为λ，A对；两波源振动状况同样，故P 点振幅为零，B对、C错；在P点合位移为零，故此中一列波的波峰流传到P点时，另一列波的波谷流传到P点，D对；波谷与波谷相遇的地点振动增强， E 错误．【答案】ABD6.如图 2-3-8 所示，S1、S2是振幅均为A的两个水波波源，某时辰它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示，则以下说法中正确的选项是()图 2-3-8A．两列波在相遇地区内发生干预B．两列波在相遇地区内发生叠加C．此时各点的位移是：x A＝0， x B＝－2A， x C＝2AD．A处振动一直减弱，B、 C处振动一直增强E．两列波频次不一样，不可以形成稳固的干预图样【分析】两列波发生干预的条件是频次同样，相位差恒定，从图上可知λ1＝2λ2，则 2f1＝f2，这两列波不是相关波，故不可以发生干预现象． A 错误．两列机械波在相遇地区发生叠加，这是波的基本现象之一．其结果是：任何一个质点的总位移都等于这两列波分别惹起的位移的矢量和，所以B、 C两项都正确．因为频次不一样，不可以形成稳固的干预图样，故 D 错误， E 正确．【答案】BCE7．新式列车动车组速度可达300 km/h ，与该车汽笛声的音调对比：【导学号：】(1)站在车前面路旁的人听起来音调 __________( 选填“偏高”或“偏低” ) ．站在车后方路旁的人听起来音调 ________( 选填“偏高”或“偏低” ) ．(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调如何？此时列车汽笛发出的音调变化了吗？(3)坐在新式列车动车组上的乘客听起来音调如何？【分析】(1) 站在列车前面的人与列车的距离在凑近，所以听起来音调偏高，站在列车后方的人与列车的距离在远离，所以音调偏低．(2) 迎面来的列车上的乘客听起来音调偏高，此时列车汽笛发出的音调不变．(3) 坐在该列车上的乘客与列车的相对地点不变，故听起来音调不变．【答案】(1) 偏高偏低(2) 偏高没变(3) 音调不变8．如图2-3-9所示，S是水面波的波源，x， y 是挡板， S1、 S2是两个狭缝( SS1＝SS2，狭缝的尺寸比波长小得多) ，试回答以下问题．图 2-3-9(1)若闭上 S1，只翻开 S2，会看到什么现象？(2)若 S1、 S2都翻开，会发生什么现象？(3)若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在 A、 B、 C、 D各点中，哪些点振动最强，哪些点振动最弱？【分析】 (1) 闭上S1，翻开S2，由波的衍射条件可知，这时会发生显然衍射现象．(2)S1、 S2都翻开，由波的干预条件可知，这时会发生干预现象．(3)在题图中，波源 S 形成的波，经过 S1、 S2形成新波源，这两个新波源发出的波相遇时会发生干预现象，波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点振幅最大，波峰与波谷相遇的点，振幅最小，则 B、 D是振动最强的点， A、C是振动最弱的点．【答案】(1) 显然衍射(2) 干预(3) B、D A、 C[ 能力提高 ]9．如图 2-3-10 所示表示两列相关水波的叠加状况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷，设两列波的振幅均为 5 cm ，且在图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为 1 m/s和0.5 m ．C点是BE连线的中点，以下说法正确的选项是()图 2-3-10A．C、E两点都保持静止不动B．图示时辰A、 B 两点的竖直高度差为20 cmC．图示时辰C点正处在均衡地点且向上运动D．从图示的时辰起经s 后，B点经过的行程为20 cmE．A点为振动增强点，B点为振动减弱的点【分析】增强区是质点 A、B、E 的连线处，减弱区是过D、F 的连线处和过 P、Q的连线处，、为振动增强点，不行能静止不动．图示时辰，A 在波峰，B在波谷，它们的振动C E是增强的，故振幅均为两列波振幅之和，此时两点的高度差为20 cm. 波是由E向A处流传的，在图示时辰， A、B、C、E 等质点的波形图如下图，由图可知，C点向上运动，波的周λT期 T＝v＝s，t ＝s＝2，B点经过的行程为 s＝2A＝2×10 cm＝20 cm，故B、C、D正确． A、B均为振动增强的点，E错误．【答案】BCD10．如图 2-3-11 所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上往返摇动，下列对于女同学的感觉的说法正确的选项是()【导学号：】图 2-3-11A．女同学从A向 B 运动过程中，她感觉哨声音调变高B．女同学从E向 D运动过程中，她感觉哨声音调变高C．女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变D．女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低E．女同学摇动过程中，从 A 向 E 感觉音调变高，从E向 A 感觉音调变低【分析】女同学荡秋千的过程中，只需她有向右的速度，她都有凑近声源的趋向，根据多普勒效应，她都感觉哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感觉音调变低．选项A、D、 E 正确， B、 C 错误．【答案】 ADE11. 两列波在x轴上沿相反方向流传，如图2-3-12所示．两列波的流传速度都是v＝6m/s，频次都是f＝ 30 Hz，在t＝ 0 时，这两列波分别从左和右刚才传到S1和 S2处，使 S1和2都开始向上做简谐运动， 1 的振幅为2 cm， 2 的振幅为1 cm，已知质点A与1、 2的距S S S S S 离分别为 S1A＝2.95 m、S2A＝4.25 m，当两列波都抵达 A 点后， A 点的振幅为多大？图 2-3-12v 6【分析】两列波的波长均为λ＝f＝30m＝m．S1A＝m＝错误!λ＝14错误!λ，S2A ＝m＝错误 ! λ＝ 21错误 ! λ.当振源 S 产生的波传到 A点时， A点向上振动，这时振源 S 早已使 A 振动，且使 A 点已21振动的时间为t ＝错误 ! s ＝错误 ! s ＝错误 ! ＝ 6错误 ! ，所以振源 1 此时使A回到均衡位T T S置且向下振动；依据波的叠加原理，知 A 为振动减弱区，振幅为两列波的振幅之差，即A＝A1－A2＝(2－1) cm＝1 cm.【答案】 1 cm12. 波源S和S的振动方向同样，频次均为 4 Hz ，分别置于平均介质x轴上的O、A两12点处， OA＝2 m，如图2-3-13所示．两波源产生的简谐横波沿x 轴相向流传，波速为 4 m/s.已知两波源振动的初始相位同样．求：图 2-3-13(1)简谐横波的波长．(2)OA间合振动振幅最小的点的地点．【分析】(1) 设简谐横波波长为λ，频次为f，则v＝λf，代入已知数据，得λ＝1 m(2) 以O为坐标原点，设P为 OA间的随意一点，其坐标为x，则两波源到P 点的波程差l ＝ x－(2－ x)，0≤ x≤2.此中 x、l 以m为单位．115合振动振幅最小的点的地点知足l ＝( k＋2)λ， k 为整数，所以x＝2k＋4，53可得－2≤ k≤2，故 k＝－2、－1、0、1.解得： x＝m, m, m, m【答案】(1)1 m(2) x＝ m, m ， m， m。

波的干涉和衍射●教学目标一、知识目标1.知道波的叠加原理。

2.知道什么是波的干涉现象和衍射现象。

3.知道波发生衍射的条件。

4.知道干涉和衍射现象是波特有的现象。

二、能力目标培养学生的空间想象能力。

三、德育目标通过波的叠加原理，使学生认识到事物之间的普遍联系。

●教学重点波的叠加原理、波的干涉和衍射现象。

●教学难点波的干涉中加强点和减弱点的位移和振幅的区别。

波能够产生明显衍射的条件。

●教学方法实验法、电教法、训练法。

●教学用具实物投影仪、CAI课件、波的干涉实验仪。

●课时安排1课时●教学过程［投影］本节课的学习目标：1.知道波具有独立传播的特性和两波叠加的位移规律。

2.知道波的干涉和衍射现象，知道干涉和衍射是波的特性。

3.理解波的干涉原理。

●学习目标完成过程一、波的干涉新课教学1.1波的叠加原理［设问］把两块石子在不同的地方投入池塘的水中，就有两列波在水面上传播，两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，都改变原来的运动状态呢？［演示］取一根长绳，两位同学在这根水平长绳的两端分别向上抖动一下，学生观察现象。

［学生叙述现象］现象一：抖动一下后，看到有两个凸起状态在绳上相向传播。

现象二：两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形跟相遇前一样［教师总结］两列波相遇后，每列波都像相遇前一样，保持各自原来的波形，继续向前传播，这是波的独立传播特性。

［多媒体模拟绳波相遇前和相遇后的波形］［教师］刚才，通过实验，我们知道了两列波在相遇前后，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响，那么在两列波相遇的区域里情况又如何呢？［多媒体模拟绳波相遇区的情况］［教师总结］在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和.当两列波在同一直线上振动时，这两种位移的矢量和简化为代数和，这叫做波的叠加原理。

3 波的干涉和衍射教学目标1.了解波的叠加原理，了解波的叠加过程中质点的合位移。

2.掌握波的干涉现象及产生的条件3.通过实验，认识波的干涉现象和干涉图样4.知道干涉现象是波特有的现象，了解波发生稳定干涉的条件。

5.认识波的衍射现象并知道波的衍射现象和波产生明显衍射现象的条件教学重难点教学重点1.波的叠加原理的认识。

2.两列波发生干涉的条件，加强区域和减弱区域的认识。

3.产生明显衍射现象的条件。

教学难点1.对干涉现象中振动加强区域和减弱区域中各质点振动的特点的认识。

2.加强点和减弱点的判断。

3.波的衍射与波沿直线传播的区别。

教学准备长绳，水波干涉仪，多媒体课件教学过程新课引入教师设问：在平静的水面上，下落的雨滴激起层层涟漪，形成了复杂而美丽的图案。

这种图案是怎样产生的呢？图3-27 水波相遇讲授新课一、波的叠加原理为了便于分析，我们先做一个实验。

迷你实验室：波的叠加的演示如图3-28所示，两位同学分别握着长绳的一端上下抖动，使长绳产生两列相向传播的波。

仔细观察两列波相遇时和相遇后的运动由实验可看出，两列波相遇时，波形会发生；相遇后，这两列波又保持原来各自的形态继续传播（图3-29）1.波传播的独立性：几列波相遇之后，仍然保持它们各自原有的特征（频率、波长、振幅、振动方向等）不变并继续传播，就像没有与其他波遇到过一样.2.波的叠加原理：在相遇的区域里，介质的质点同时参与相遇的波列的振动，质点的位移等于相遇波列单独存在时在该处引起的位移的矢量和。

二、波的干涉现象下面我们通过实验来认识一种特殊的波的叠加现象——波的干涉实验与探究：水波的干涉现象图3-30是一个水波槽，在振动棒上固定两个小球，让小球刚刚接触到水波槽内的水面。

当振动棒带动两个小球振动时，会产生振动方向、振动频率都相同的两列水波。

观察这两列波叠加时的现象。

由上面实验可得到如图3-31所示波的叠加图3-30 水波干涉实验示意图图3-28 水波干涉实验示意图图3-30 水波干涉实验示意图图样；振动的水面上，出现了一条条从两个波源中间扩散开的相对平静的区域和振动剧烈的区域，这两种区域相互间隔，并且出现的位置是固定的。