第3章 第5、6节 波的干涉与衍射 多普勒效应（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第一册（教科版2019）

第5、6节　波的干涉与衍射　多普勒效应 核心素养导学 物理观念 (1)知道波的叠加、波的干涉现象。 (2)知道波的衍射现象。 (3)了解多普勒效应。 科学思维 (1)学会分析波的干涉问题。 (2)能用发生明显衍射的条件分析问题。 (3)能够解释生活中的多普勒现象。 科学探究 通过实验观察水波的干涉，探究发生干涉的条件和干涉图样的特点。 科学态度与责任 能体会物理学的技术应用对日常生活的影响，认识到科学、技术、社会和环境之间存在的相互联系。 一、波的叠加原理　波的干涉现象 1．波的叠加 (1)波的独立性原理：几列波相遇后彼此穿过，仍然_____各自原有的_____，继续传播。 (2)波的叠加原理：在几列波传播的重叠区域内，质点要____参与由几列波引起的振动，质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的_______。 保持 特性 同时 矢量和 2．波的干涉 (1)定义：______相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动加强，另一些区域的质点振动______，并且这两种区域互相隔开、位置_________的现象。 (2)干涉图样：波的干涉形成的稳定图样。 (3)稳定干涉条件：两列波的频率(或波长)必须_____。 二、波的衍射现象 1．定义：波能够绕到_______的后面传播的现象。 2．实验及现象 (1)实验器材：在水槽里放两块挡板，中间留一条_____。 频率 减弱 保持不变 相同 障碍物 狭缝 (2)现象 ①狭缝宽度比波长大得多时：波的传播如同光沿_____传播一样，挡板后面产生一个_______。 ②狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时：波可以_____挡板后面继续传播。 ③当狭缝宽度一定时，改变水波的波长，当波长与狭缝宽度相差不多时，有_____的衍射现象，随着波长的______，衍射现象变得越来越不明显。 3．发生明显衍射的条件 当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长_________或比波长___时，就能观察到明显的衍射现象。 直线 阴影区 绕到 明显 减小 相差不多 小 三、多普勒效应 1．定义：当观察者和波源之间有_________时，观测者测得的频率与波源频率不同。 2．产生的原因 (1)波源与观察者相对静止时，单位时间内通过观察者的完全波的个数是_____的，观察者接收到的频率______波源振动的频率。 (2)波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的完全波的个数_____，观察者接收到的频率______波源振动的频率，即接收到的波的频率增大。 (3)波源与观察者相互远离时，接收到的波的频率______。 相对运动 一定 等于 增多 大于 减小 1．两列水波的干涉图样如图所示，观察其现象，判断下列说法是否正确。 (1)两列水波的频率一定相同。 ( ) (2)振动加强点始终处于波峰。 ( ) (3)同一位置振动加强与振动减弱交替出现。 ( ) (4)振动加强区与振动减弱区相互间隔。 ( ) (5)振动加强区的位移可以为零。 ( ) √ × × √ √ 2．我们常说“隔墙有耳”“未见其人先闻其声”，这些现象的发生是什么原因？ 提示：声波发生了衍射现象。 3．我国已经进入高铁时代，普通列车的时代已成过去。如图所示，列车匀速驶过，对于站在路旁的护路工人师傅，列车由远而近鸣喇叭时他会听到喇叭声的音调比较高，远去的列车鸣喇叭时他会听到喇叭声的音调比较低。请思考这是什么现象？具体分析产生这种现象的原因？ 提示：这属于多普勒现象，当列车靠近观察者时，频率增加，音调升高；当列车远离观察者时，频率减小，音调降低。 新知学习(一)|波的干涉现象的分析 [任务驱动] 蟋蟀是利用了一双翅膀的振动发出声音，某同学围绕蟋蟀走了一圈。 (1)他听到的声音有什么变化？ (2)试从他听到的声音判断属于什么现象？ 提示：(1)他会听到忽高忽低的蟋蟀声。 (2)这是声波的干涉现象，两翅膀的振动频率、振幅相同，形成相干波源，在周围出现振动加强与减弱的区域。　　　　 [重点释解] 1．关于干涉的条件 (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。但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。 (2)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。 2．关于加强点(区)和减弱点(区)的理解 加强点 在某些点两列波引起的振动始终加强，质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和，A＝A1＋A2 减弱点 在某些点两列波引起的振动始终相互削弱，质点振动的振幅等于两列波的振幅之