3.3&3.4 波的干涉和衍射&多普勒效应及其应用（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第一册（鲁科版）

第3节　波的干涉和衍射 第4节　多普勒效应及其应用 学习目标 素养提炼 1.知道波的叠加现象及叠加原理。 2.知道什么是波的干涉现象和干涉图样，知道干涉现象也是波所特有的现象。 3.认识波的衍射现象，知道发生明显衍射的条件。 4.了解多普勒效应，并能运用多普勒效应解释一些物理现象。 物理观念：波的叠加、波的干涉、衍射、多普勒效应 科学思维：叠加原理、波的衍射、干涉图样分析 科学探究：水波的干涉、蜂鸣器音调变化 科学态度与责任：用多普勒效应解释一些物理现象 授课提示：对应学生用书第56页 一、波的叠加原理 1．波的独立传播：几列波在介质中传播，相遇后仍能保持各自原有的运动特征(波长、频率、振幅等)不变并继续传播，就像没有与其他波相遇过一样。 2．波的叠加原理：在相遇的区域里，介质中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单独传播时引起的位移的矢量和。 [判断正误] (1)相遇后振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强。(×) (2)相遇后两列波各自的波形和传播方向与相遇前完全相同。(√) (3)几个人在同一房间说话，相互都听得清楚说明波在相遇时互不干扰。(√) 二、波的干涉现象 1．波的干涉：振动频率相同和振动方向也相同的两列波叠加后，振动加强和振动减弱的区域互相间隔、稳定分布的现象。 2．干涉图样：波的干涉中所形成的图样。 3．条件：只有频率和振动方向相同的两列波才可能互相干涉。 [思考] 有人说在波的干涉现象中，加强点就是位移始终最大的点，减弱点就是位移始终为零的点，这种说法对吗？ 提示：这种说法不正确。在干涉图样中的加强点是以两列波的振幅之和为振幅做振动的点，某一瞬时振动位移可能是零。同理，减弱点是以两列波的振幅之差为振幅做振动的点，它的位移不一定始终为零。 三、波的衍射现象 1．定义：波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象称为波的衍射。 2．发生明显衍射现象的条件：障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不大，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。 3．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。 [思考] (1)只有当障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多时，才能发生波的衍射现象吗？ (2)是否孔的尺寸越小，衍射现象越容易观察？ 提示：(1)障碍物或狭缝的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是能否发生明显衍射的条件。衍射是波特有的现象，一切波都会发生衍射现象。 (2)不是。当孔的尺寸非常小时，发生衍射后波的能量很弱，实际上很难观察到波的衍射。 四、多普勒效应 1．多普勒效应：因波源与观察者之间有相对运动而使观察者接收到的波的频率发生变化的现象。 2．多普勒效应产生的原因 (1)波源与观察者相互靠近时，观察者在1 s内接受到的完整的波的个数就会增多，也就是接收到的波的频率增大。 (2)波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率减小。 3．多普勒效应的应用 (1)应用多普勒测速仪测定汽车的行驶速度。 (2)应用彩色超声多普勒诊断仪测定心脏跳动、血管血流快慢。 (3)应用电磁波的多普勒效应跟踪导弹、云层等。 [判断正误] (1)声源与观察者相互靠近时，声源的频率增大。(×) (2)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定会发生多普勒效应。(×) (3)火车的音调越来越高，说明火车正从远处靠近观察者。(√) 授课提示：对应学生用书第57页 要点一　对干涉现象的理解 　如图所示，与振动发生器相连的两个小球，在振动发生器的带动下上下振动，形成两个振动频率和振动步调相同的波源，在水面上形成两列步调、频率相同的波，两列波在水面上相遇时，能观察到什么现象？如果改变其中一个小球振动的快慢，还会形成这种现象吗？ 提示：在水面上出现一条条从两个波源中间伸展开的相对平静的区域和剧烈振动的区域。改变其中一个小球振动的快慢，这种现象将消失。 1．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。 2．稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向在同一直线上、相位差恒定。如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点。因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象。 3．明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的，明显的干涉图样除了满足相干条件外，还必须满足两列波振幅差别不大。振幅越是接近，干涉越明显。 4．发生干涉现象时，振动加强的点和振动减弱的点始终以振源的频率振动，其振幅不变(若是振动减弱点，振幅小)。但其位移随时间发生周期性的变化。 5．干涉图样及其特征 (1)干涉图样：如图所示。 (2)特征 ①加强区和减弱区的位置固定不变。 ②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) ③加强区与减弱区互相间隔。 　(多选)如