第三章 5.波的干涉与衍射　6.多普勒效应-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修第一册同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

5.波的干涉与衍射　6.多普勒效应 【核心素养目标】 物理观念 知道波的叠加、波的干涉、波的衍射、多普勒效应概念。 科学思维 理解波的叠加原理。理解波的干涉原理及干涉图样特点；知道多普勒效应的产生原因及简单应用。 科学探究 探究水波的干涉、衍射；利用控制变量法探究多普勒效应。 科学态度与责任 了解干涉现象、衍射现象和多普勒效应在生产和生活中的应用，开阔学生的视野，激发学生的学习兴趣。 一、波的叠加原理 1．独立传播：介质中的几列波相遇后，仍将保持着它们各自原有的特性(频率、振幅、振动方向、传播方向等)继续传播，并不因为有其他波的存在而发生变化。 2．波的叠加原理：在几列波的重叠区域内，质点要同时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矢量和。 二、波的干涉现象 1．定义：频率相同的两列波叠加，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减弱，并且这两种区域互相隔开、位置保持不变。这种稳定的叠加现象叫作波的干涉。 2．干涉图样：波的干涉中形成的稳定图样。 3．干涉条件：频率相同的波。 4．干涉是波特有的现象。 三、波的衍射现象 1．定义：波能够绕到障碍物的后面传播的现象。 2．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相差不多，或比波长小时，就能看到明显的衍射现象。 四、多普勒效应 1．定义：当观测者和波源之间有相对运动时，观测者测得的频率与波源频率不同。后来这一现象就被命名为多普勒效应。 2．多普勒效应的成因 (1)波源S与观测者A相对于介质都静止时，观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的相同，所以，观测者接收到的频率和波源的振动频率相同。 (2)波源相对于介质静止不动，观测者相对波源运动。当观测者朝着波源运动时，它在单位时间内接收到的完整波数目增多，表明测得的频率大于波源振动的频率；当观测者远离波源运动时，它在单位时间内接收到的完整波数目减少，表明测得的频率小于波源振动的频率。 (3)观测者相对介质静止，波源相对观测者运动。当观测者与波源两者相互接近时，接收到的频率将大于波源的频率；当二者远离时，接收到的频率将小于波源的频率。 学生用书↓第89页 3.多普勒效应的应用 (1)机械波、电磁波都会产生多普勒效应。根据频率的变化，我们可以测出波源相对于介质的速度。 (2)医疗上，利用超声波的多普勒效应，可以测量心脏血流速度，为诊断提供重要依据。 (3)多普勒效应在测定人造卫星位置的变化，测定流体的流速，检查车速等方面都有广泛的应用。 (4)在天文学上，由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远的天体相对于地球的运动速度。 1．判断正误 (1)相遇后两列波各自的波形和传播方向与相遇前完全相同。(√) (2)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。(√) (3)孔的尺寸比波长大得多时就不会发生衍射现象。(×) (4)孔的尺寸比波长小能观察到明显的衍射现象。(√) (5)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。(×) (6)火车的音调越来越高，说明火车正从远处靠近观察者。(√) 2．链接实景 (1)图甲所示，在平静的水面上，下落的雨滴激起层层涟漪，形成了复杂而美丽的图案。这种图案是怎样产生的？ (2)图乙所示，一位同学用竹竿把蜂鸣器举起并在头顶快速转动，在几米之外的同学听到它的声音忽高忽低。这是什么现象？ 提示：(1)波的干涉。(2)多普勒效应。 知识点一　波的叠加的理解 图甲所示为两列同相波的相遇前、相遇中、相遇后的情景；图乙所示为两列反相波的相遇前、相遇中、相遇后的情景。 请思考： (1)两列波相遇前、相遇后的波形有什么特点？ (2)两列同相波的相遇中，振动是加强还是减弱的？振幅是增大还是减小的？ (3)两列反相波的相遇中，振动是加强还是减弱的？振幅是增大还是减小的？ 提示：(1)两列波相遇前、相遇后的波形相同。 (2)两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大。 (3)两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。 学生用书↓第90页 波的叠加原理的理解 (1)几列波相遇前、后能够保持各自的运动状态继续传播，各自的波长、频率等保持不变。 (2)在它们相遇时重叠的区域里，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。 (3)叠加区域的质点的振幅可能增大，也可能减小。由于总位移是各个位移的矢量和，则有：①两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大；②两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。 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(a)所示。则根据波的叠加原理，以下叙述正确的是(　　 ) A．当t