第三章 第4节 波的干涉-2021-2022学年新教材高中物理选择性必修1【创新教程】五维课堂同步教师用书（人教版）

第4节　波的干涉 素养目标 知识图解 物理观念 初步形成波的干涉的概念 科学思维 学习利用矢量合成法分析波的叠加原理 科学探究 探究干涉现象，分析干涉图样 科学态度与责任 了解干涉现象在生产和生活中的应用，开阔学生的学习兴趣 [基础梳理] [知识点一]　波的叠加　 1．波的独立传播：几列波相遇后彼此穿过，仍然　保持　各自的　运动特征　，继续传播．即各自的波长、频率等　保持不变　. 2．波的叠加：在几列波重叠的区域里，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的位移的　矢量和　. [知识点二]　波的干涉　 1．定义：　频率　相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振幅　加大　，某些区域的振幅　减小　，而且振幅　加大　的区域和振幅　减小　的区域相互间隔，这种现象叫波的干涉，所形成的图样叫作　干涉图样　. 2．干涉条件：两列波的频率必须　相同　；两个波源的相位差必须　保持不变　. 3．一切波都能发生干涉，干涉是波　特有　的现象． [自我检测] 1．思维辨析 (1)只有频率相同的两列波才可以叠加．( × ) (2)敲击音叉使其发声，然后转动音叉，听到声音忽强忽弱是声波的干涉现象．( √ ) (3)两列波相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强．( × ) (4)两个人一起说话，不会发生干涉现象．( √ ) 2．基础理解 (1)(多选)如图所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1，振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2，振幅为A2的半个波形b，且f1＜f2，P为两个波源连线的中点．已知机械波在介质中传播的速度只由介质本身的性质决定．下列说法正确的是(　　) A．两列波比较，a波将先到达P点 B．两列波同时到达P点 C．两列波在P点叠加时，P点的位移最大可达A1＋A2 D．b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P点 解析：BD　[因两波波速相等，故两列波能同时到达P点，A错误，B正确；因f1＜f2，由λ＝可知，λ1＞λ2，故当两列波同时到达P点时，a波的波峰离P点的距离比b波的波峰离P点的距离大，因此两波峰不能同时到达P点，两波峰应相遇在P点左侧，此位置对应的位移为A1＋A2，位移最大，综上所述，C错误，D正确．] (2)(多选)当两列水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是(　　) A．质点P的振动有时是减弱的 B．质点P的振动始终是加强的 C．质点P的振幅最大 D．质点P的位移始终最大 解析：BC　[P点是两列波的波峰的相遇点，故其振动始终是加强的，A错误，B正确；质点P处于振动加强区，振幅最大，C正确；对于某一个振动的质点，位移是会随时间变化的，D错误．] 波的叠加 ◆[探究导引] 两个运动的小球相遇后会发生碰撞而各自改变运动状态，那么在空间传播的两列波相遇后又会发生什么现象呢？是否也会像两个小球那样各自改变原来的运动状态呢？ 提示：(1)相遇区域的质点振动幅度加大了． (2)两列波相遇后不会像两个小球碰撞而改变原来的运动状态，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响． ◆[探究归纳] 1．波叠加时的特点 (1)位移是几列波分别产生的位移的矢量和． (2)各列波独立传播． 2．波的叠加原理理解 波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果，由于总位移是几个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小．如图所示，两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大；如图所示，两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小． [例1]　波源甲、乙分别在一根水平放置的绳的左右两端，两波源发出的波在绳中的传播速度均是1 m/s.在t＝0时刻绳上的波形如图(a)所示．则根据波的叠加原理，以下叙述正确的是(　　) A．当t＝2 s时，波形如图①所示；当t＝4 s时，波形如图②所示 B．当t＝2 s时，波形如图①所示；当t＝4 s时，波形如图③所示 C．当t＝2 s时，波形如图②所示；当t＝4 s时，波形如图①所示 D．当t＝2 s时，波形如图②所示；当t＝4 s时，波形如图③所示 思路点拨：解答本题应把握以下两点： (1)根据波速和时间，求出2 s时和4 s时两列波传播的距离． (2)根据波的叠加原理分析可明确对应的波形图． [解析]　D　[当t＝2 s时，根据传播速度可知，它们相互重叠，由于振动方向相反，则振动减弱，波形如图②所示；当t＝4 s时，各自传播了4 m，由于互不干扰，所以波形如图③所示，故选项D正确．] ◆[跟进训练] 1．两列简谐波沿x轴相向而行，波速均为v＝0.4 m/s，两波源分别位于A、B处，t＝0时的波形如图所示．当t＝2.5 s时，M点的位移为　________　cm，N