第3章 第4节 波的干涉（教师用书Word）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修 第一册（人教版 2019）

第4节　 波的干涉 [学习目标]　1.知道波的叠加原理，知道什么是波的干涉现象和干涉图样，知道干涉是波特有的现象(物理观念).2.会分析波的叠加，了解波的干涉在生活中的应用，感受物理与生活之间的联系(科学思维)． 知识点一　波的叠加 1．波的独立性 两列波在彼此相遇并穿过后，波的形状和相遇前一样，传播的情形也和相遇前一样(如图所示)，仍然保持各自的运动特征继续传播，就像没有跟另一列波相遇一样． 2．波的叠加原理 几列波相遇时能保持各自的运动特征继续传播，在其重叠区域里，介质中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. 注意：“保持各自的运动特征”指的是各自的波长、频率等保持不变，不因其他波的存在而受影响． 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．干涉图样 (1)加强区和减弱区的位置是稳定的，加强区始终加强，减弱区始终减弱． (2)加强区与减弱区互相间隔. 4．干涉的普遍性 一切波，只要满足干涉条件，都能够发生干涉现象，干涉是波特有的现象． 注意：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；波的干涉是有条件的，必须是两列波的频率相同、相位差恒定、振动方向相同． 1．判断下列说法的正误． (1)两列波叠加时，质点的总位移一定变大．(　×　) (2)将一个音叉敲响，人围绕它走一周，将听到忽强忽弱的声音，这是声波的干涉现象．(　√　) (3)在振动加强的区域，有时质点的位移等于零．(　√　) (4)能产生稳定干涉图样的两列波叠加时，振动加强的位置和减弱的位置是不变的．(　√　) 2．两个频率、振动方向、初始相位均相同的波源S1、S2，产生的波在同一介质中传播时，某时刻t形成如图所示的干涉图样，图样中实线表示波峰，虚线表示波谷，在图中标有A、B、C三个点，则振动加强的点是A、B，振动减弱的点是C. 考点一　波的叠加 【情境导学】 两个同学分别抓住绳子的两端，各自向上抖动一下，绳上产生两列凸起且相向传播的波． (1)两列波相遇时凸起的高度有什么变化？ (2)两列波相遇并穿过后是否还保持原来的运动状态继续传播？ 答案　①相遇时凸起的高度比原来的两个更大一些．②两列波相遇后仍然保持原来各自的运动状态继续传播，并没有受到另一列波的影响． 【知识拓展】 1．波的独立传播特性：几列波相遇时各自的波长、频率等运动特征保持不变，不受其他波的影响． 2．波的叠加原理：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． 【例题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所示．则根据波的叠加原理，下列叙述正确的是(　　) 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 思维导引：(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． 答案　D 解析　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，选项D正确． 对波的叠加的两点提醒 1．两列波叠加时，叠加区质点的位移等于两列波分别引起的位移的矢量和，而非代数和，所以叠加区质点的位移可能增大，也可能减小． 2．波的叠加原理适用于一切波，是无条件的． 【变式1】 (多选)在同一均匀介质中，有A、B两列波(均只有半个波形)相向传播，波速大小相同，振幅分别为A1、A2，某时刻的波形和位置如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．两列波在传播到x＝6 m处开始相遇 B．两列波在传播到x＝6.5 m处开始相遇 C．x＝6 m的质点在振动过程中最大位移大小为A1＋A2 D．x＝6.5 m的质点在振动过程中最大位移大小为A1＋A2 答案　AD 解析　因为两列波速度相同，故两列波通过的路程相同，都传播了3 m，所以在x＝6 m处相遇，x＝6.5 m的点正好是波峰和波峰相遇叠加，在振动过程中最大位移大小为A1＋A2，选项A、D正确． 考点二　波的干涉 【情境导学】 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