2018高中物理选修3-4浙江专用课件 第十二章 机械波 12-3

第四节 波的衍射和干涉

物理核心素养主要由“物理观

念”“科学思维”“科学探

究”“科学态度与责任”四个方面

构成。

教学目标：

（一）物理观念

1、知道什么是波的衍射现象。

2、知道波发生明显衍射现象的条件。

3、知道衍射是波的特有现象。

4、知道波的独立传播特性和波的叠加原理；

5、知道什么是波的干涉现象和干涉图样.

6、知道干涉现象是波动特有的现象。

（二）科学思维、科学探究

能够运用衍射条件进行判断。

（三）科学态度与责任

了解波的衍射在生活中的应用，感受物理与生活之间的联系。通过联系

生活、演示实验，培养学生观察、对比、归纳及空间想象等能力

教学重点：

波发生明显衍射现象的条件。波的叠加原理和波的干涉现象

教学难点：

对波发生明显衍射现象的条件的应用。波的干涉图样的理解

教学方法：

实验演示和多媒体辅助教学。

教学用具：

水槽演示仪，长条橡胶管，投影仪、CAI课件。

教学过程：

（一）引入新课

大家都熟悉“闻其声不见其人”、“隔墙有耳”的物理现象，这是什么

原因呢？通过这节课的学习，我们就会知道，原来波遇到狭缝、小孔或较小的障碍物时会产生一种特有得现象，这就是波的衍射。

（二）新课教学

1、波的衍射

教师：波在向前传播遇到障碍物时，会发生波线弯曲，偏离原来的直线

方向而绕到障碍物的背后继续转播，这种现象就叫做波的衍射。大家想

一想，你见过的哪些现象是波的衍射现象？

学生举例：在水塘里，微风激起的水波遇到露出水面的小石头、芦苇等

细小的障碍物，会绕过它们继续传播；房间内讲话，在房外也可以听

到；收音机在房间内也能收到电台发射的电磁波等等。

教师：任何波在遇到障碍物时，都能发生衍射，但不同的波发生衍射的

明显程度不同。下面我们用水波槽和小挡板来做实验，请大家认真观

察。

【演示】在水波槽里放一个小挡板，让波源发出的圆形波遇到小挡板，

将实验现象用投影仪投影在大屏幕上。

现象：水波绕过小挡板继续传播。

将小挡板换成长挡板，重新做实验。

现象：水波不能绕到长挡板的背后传播。

这个现象说明什么？

1 12.1波的形成和传播

学 习 目 标 知 识 脉 络

1.理解机械波的形成过程和产生条件．

2．知道机械波的种类——横波和纵波的概念．

3．明确机械波传播的特点．(重点)

4．通过对波的认识和理解，逐步提高空间想象能力.

波的形成和传播

[先填空]

1．波的形成

当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻质点，使它也上下振动．这个质点又带动更远一些的质点„„绳上的质点都很快跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动，这样在整个绳子上就形成了凸凹相间的波．

2．介质

(1)定义：波借以传播的物质．

(2)特点：组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动．

3．机械波

(1)形成：机械振动在介质中传播，形成机械波．

(2)产生条件

①要有波源．

②要有传播振动的介质．

(3)特点

①介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，因此说它传播的只是振动这种运动形式．

②介质中本来静止的质点，随着波的传来而发生振动，可见波是传递能量的一种方式．

③我们能用语言进行交流，说明波可以传播信息． 2 [再判断]

1．质点的振动位置不断转换即形成波．(×)

2．在绳波的形成和传播中，所有质点同时运动，同时停止运动．(×)

3．在绳波的形成和传播中，所有质点的运动是近似的匀速直线运动．(×)

[后思考]

1．振动和波的关系是什么？有振动是否一定有机械波？

【提示】 波源和介质是形成机械波的必要条件，二者缺一不可，有振动不一定有机械波，有机械波一定有振动．

2．机械波形成后，若波源停止振动，机械波会立即消失吗？

【提示】 不会．波源停止振动后，机械波传递的能量并没有立即消失，因此机械波不会立即消失．

[核心点击]

1．机械波的形成

2．波的特点

(1)振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同．

(2)周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同．

- 1 - 波的图象

一、单项选择题

1．一列简谐横波沿x轴正方向传播，某时刻的图象如图所示，坐标为(3,0)的质点经过14周期后的坐标是(

)

A．(3,2) B．(4,2)

C．(4，－2) D．(3,0)

解析：选A 波向右传播，则质点(3,0)向上运动，14周期后到达波峰处，坐标为(3,2)，故A正确。

2.如图所示是一列简谐横波在某时刻的波形图，若此时质点P正处于加速运动过程中，则此时( )

A．质点Q和质点N均处于加速运动过程中

B．质点Q和质点N均处于减速运动过程中

C．质点Q处于加速运动过程中，质点N处于减速运动过程中

D．质点Q处于减速运动过程中，质点N处于加速运动过程中

解析：选D 质点P正处于加速运动过程中，说明质点P正在向平衡位置运动，故该波是沿x轴负方向传播的，所以此时质点Q处于减速运动过程中，质点N处于加速运动过程中，选项D正确。

3．一列横波沿x轴正方向传播，a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置。某时刻的波形如图a所示，此后，若经过34周期开始计时，则图b描述的是(

)

A．a处质点的振动图象

B．b处质点的振动图象

C．c处质点的振动图象

D．d处质点的振动图象

解析：选B 由题图a可以判断经过34周期后，质点a处于波谷，质点b处于平衡位置且- 2 - 正向下振动，质点c处于波峰位置，质点d处于平衡位置且正向上振动，可以判断题图b表示由平衡位置向下振动的质点即b质点的振动图象，选项B正确。

4.一列简谐波在t时刻的波形如图中实线所示，此时刻质点M的运动方向向上，经过时间Δt的波形如图中虚线所示，若振动周期为T，则( )

A．Δt一定为T4 B．Δt可能为T4

C．Δt一定为3T4 D．Δt可能为3T4

解析：选D 由M点的振动方向向上可判定波沿x轴负方向传播，可认为题图中虚线是由实线经过n＋34T(n＝0,1,2,3…)的时间得到的，故Δt可能是34T，D正确。

《机械波》单元检测题

一、单选题

1.一列简谐横波以10 m/s的速度沿x轴正方向传播，t＝0时刻这列波的波形如图所示．则a质点的振动图象为( )

A． B． C． D．

2.一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示．P为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度v和加速度a的大小变化情况是( )

A．v变小，a变大 B．v变小，a变小

C．v变大，a变大 D．v变大，a变小

3.如图所示，MN是足够长的湖岸，S1和S2是湖面上两个振动情况完全相同的波源，它们激起的水波波长为2 m，S1S2＝5 m，且S1与S2的连线与湖岸平行，到岸边的垂直距离为6 m，则岸边始终平静的地方共有( )

A． 2处 B． 3处 C． 4处 D． 无数处

4.一列简谐横波向右传播，波速为v.沿波传播方向上有相距为L的P、Q两质点，如图所示．某时刻P、Q两质点都处于平衡位置，且P、Q间仅有一个波峰，经过时间t，Q质点第一次运动到波谷．则t的可能值( )． A． 1个 B． 2个 C． 3个 D． 4个

5.下列四种声现象，哪一种是声波的干涉( )

A． 在门窗关闭的屋里说话，听起来比在旷野里响

B． 隔着院墙与人谈话，虽然不见其人，却能闻其声

C． 环绕正在发声的音叉走一周，会觉得声音有强弱的变化

D． 将两只固有频率相同的音叉稍稍间隔一点距离并列放置，敲击其中一只音叉后用手将它按住，让它停止振动，却能听见未被敲击的音叉发出了声音