第3章 第4、5节 波的干涉 多普勒效应（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第一册（人教版2019）

第4、5节　波的干涉 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)了解多普勒效应。 科学思维 (1)学会分析波的干涉问题。 (2)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、波的干涉 1．波的叠加 (1)波的独立性原理：两列波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的运动特征，继续传播。 (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。 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 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。 (4)干涉的普遍性：一切波都能够发生干涉，干涉是波特有的现象。 二、多普勒效应 1．多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，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：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。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，观测到的频率增加；反之，当波源与观察者互相远离时，观测到的频率变小。 3．多普勒效应的应用 (1)测车辆速度：交警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，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度。 (2)测血流速度：向人体内发射频率已知的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就可得血流速度。 (3)测星球速度：测量星球上某些元素发出的光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，可得星球的速度。 ,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差，A＝|A1－A2|，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零 3．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。 [典例体验] [典例]　将一端固定在墙上的轻质绳在中点位置分叉成相同的两股细绳，它们处于同一水平面上。在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端，同时用相同频率和振幅上下持续振动，产生的横波以相同的速率沿细绳传播。因开始振动时的情况不同，分别得到了如图甲和乙所示的波形。下列说法正确的是(　 ) A．甲图中两手开始振动时的方向并不相同 B．甲图中绳子的分叉点是振动减弱的位置 C．乙图中绳子分叉点右侧始终见不到明显的波形 D．