3.4　波的干涉 3.5　多普勒效应-2021-2022学年高二物理教学一体案（人教版2019选择性必修第一册）

§3-4 波的干涉 §3-5 多普勒效应（解析版） 一、学习目标 1. 理解波的叠加原理，知道干涉是波叠加的结果. 2.知道形成稳定干涉图样的条件． 3.知道什么是多普勒效应，了解多普勒效应产生的原因. 4.了解多普勒效应在生活中的应用，会用多普勒效应解释一些现象． 二、学习过程 【问题探究】(1)两个同学分别抓住绳子的两端，各自抖动一下，绳上产生两列凸起且相向传播的波，两列波相遇后是否还保持原来的运动状态继续传播？ (2)当教室内乐队合奏时，我们听到的某种乐器的声音与这种乐器独奏时发出的声音是否相同？这种声音是否受到了其他乐器的影响？ 【知识点1】波的叠加 1．波的独立传播特性 两列波相遇后，每列波仍像相遇前一样，保持各自原来的运动特征，继续向前传播。(如图所示) 2．波的叠加原理 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，当两列波振动方向在同一直线上时，这两个位移的矢量和在选定正方向后可简化为代数和。 例题1、如图所示，、是同一个水槽内的两个波源，它们在水槽中分别激起水波，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，两列波的波长分别为、，且，某时刻图中质点处恰好两列波的波峰相遇。下列说法中正确的是 A. 质点的振动始终是加强的 B. 经过半个周期，质点恰好是两列波的波谷叠加 C. 由于两列波的波长不同，因此点的振动不遵从波的叠加原理 D. 点的振动仍遵从波的叠加原理，但并非始终加强 跟踪训练： 如图所示，、为水波槽中的两个波源，它们分别激起两列水波，图中实线表示波峰，虚线表示波谷．已知两列波的波长分别为、，且，该时刻在点为两列波波峰与波峰相遇，则以下叙述中正确的是 A. 点有时在波峰有时在波谷，振动始终加强 B. 点始终在波峰，不可能在波谷 C. 因为，所以点的振动不遵守波的叠加原理 D. 点的振动遵守波的叠加原理，但并不始终互相加强 【问题探究】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？ 【知识点2】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，某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱，这种现象叫波的干涉． 2．干涉条件 (1)两列波的频率必须相同． (2)两个波源的相位差必须保持不变． 3．干涉的普遍性 一切波在一定条件下都能够发生干涉，干涉是波特有的现象． 4．干涉图样及其特点 (1)干涉图样：如图所示． (2)特点 ①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)． ②加强区和减弱区的位置固定不变，加强区与减弱区互相间隔． ③加强点的振幅为A1＋A2；减弱点的振幅为|A1－A2|，每个质点都在各自的平衡位置附近做简谐运动． 例题2、同步振动、频率相同、振幅均为的两列水波在水面上相遇后，在它们重叠的区域形成如图所示的图样，其中实线代表波峰，虚线代表波谷。在图示时刻，为波峰与波峰相遇点、为波谷与波谷相遇点、为波峰与波谷相遇点。则以下说法正确的是 A. 质点是振动减弱的点，但其振动并不始终减弱 B. 质点是振动减弱的点，其位移始终为 C. 质点是振动加强的点，其位移大小始终等于 D. 振动加强和减弱的区域在水面上的位置稳定不变 例题3、如图所示，、是两个步调完全相同的相干波源，其中实线表示波峰，虚线表示波谷．若两列波的振幅均保持不变，关于图中所标的、、、四个质点的振动情况，下列说法中正确的是      A. 质点始终保持静止不动 B. 质点振动始终加强，点振动始终减弱 C. 图示时刻，、两质点的竖直高度差为 D. 质点振动介于加强点和减弱点之间 【问题探究】警车鸣笛从你身边飞速驶过，对于警车向你靠近和警车远离的过程，你会听到警笛的声音在变化．思考下列问题：(1)你听到警笛的音调有何不同？(2)实际上警笛的音调会变化吗？(3)听到音调发生变化的原因是什么？ 【知识点3】多普勒效应及其应用 1．多普勒效应 波源与观察者相互靠近或者相互远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象． 2．多普勒效应产生的原因 (1)当波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观测到的频率等于波源振动的频率． (2)当波源与观察者相互接近时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加(选填“增加”或“减小”)，观测到的频率增加(选填“增加”或“减小”)；反之，当波源与观察者相互远离时，观测到的频率减小(选填“增加”或“减小”)． 3．利用多普勒测速仪测速 交通警察向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变