第三章 第3节 波的干涉和衍射&第4节 多普勒效应及其应用 (Word教参)-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第一册（鲁科版2019）

第3节　波的干涉和衍射 第4节　多普勒效应及其应用 核心 素养 物理观念 科学思维 科学探究 科学态度与责任 能认识波的干涉、衍射及多普勒效应等现象；能解释身边与机械波有关的物理现象；具有与机械波相关的运动和相互作用观念及能量观念。 掌握波的衍射现象和发生明显衍射的条件，会分析波的干涉中振动加强点和减弱点的振动情况。 探究发生明显衍射现象的条件。 了解波的干涉在生活中的应用，会应用多普勒效应解释相关的现象。 [对应学生用书P63] 知识点一 波的叠加原理、波的干涉现象 1.波的叠加原理：在几列波相遇的区域里，介质中的质点同时参加相遇的波列的振动，质点的位移等于相遇波列单独存在时在该处引起的位移的矢量和❶。 2．波的干涉现象 (1)定义：振动频率和振动方向相同的两列波叠加后，振动加强和振动减弱的区域互相间隔、稳定分布的现象❷。 (2)稳定干涉的条件：频率和振动方向相同的波❸。 (3)干涉现象是波的重要特征之一。 1．只有频率相同的两列波才可以叠加。(　　×　　) 2．两列频率不同的水波不能发生波的干涉现象。(　　√　　) 3．在振动减弱的区域，各质点都处于波谷。(　　×　　) 知识点二 波的衍射现象❹ 1.定义：波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象。 2．发生明显衍射现象的条件：障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不大，或者比波长更小。 3．衍射是波特有的现象，一切波都能产生衍射现象。 1．一切波遇到障碍物都会发生衍射现象。(　　√　　) 2．狭缝的宽度远大于水波的波长时，会有明显的衍射现象。(　　×　　) 3．“隔墙有耳”指的是声波的衍射现象。(　　√　　) 知识点三 多普勒效应及其应用 1.多普勒效应：因波源与观察者之间有相对运动而使观察者接收到的波的频率发生变化的现象。 2．多普勒效应产生的几种情况 (1)波源与观察者没有发生相对运动时，观察者接收到的波的频率不变，即等于波源的频率。 (2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的波的频率会增大。 (3)当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的波的频率会减小。 3．多普勒效应的应用：测量汽车速度❺；医学诊断❻。 1．发生多普勒效应时，说明波源的频率变大或变小了。(　　×　　) 2．只有声波才能发生多普勒效应。(　　×　　) 批注❶：波的独立传播性 几列波在介质中传播，相遇后仍能保持各自原有的运动特征不变并继续传播。 批注❷：干涉图样：波的干涉中所形成的图样，如图所示。 批注❸：任何频率的波都能够相互叠加，但是只有频率和振动方向相同的波才能够发生干涉。 批注❹：波的衍射现象分析 波传到孔隙(或障碍物)时，孔隙(或障碍物)仿佛是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波(称为子波)，在孔后传播，于是就出现了偏离直线传播的衍射现象。波的直线传播是衍射不明显时的近似情形。 批注❺：测速仪向行进的汽车发射某个频率的无线电波，无线电波遇到车辆发生反射，车辆相当于反射波的波源。测速仪接收到反射波，通过分析反射波的频率就可显示出车辆的行驶速度。 批注❻：向人体组织发射高频率的超声波，再根据接收的反射超声波频率变化来测定心脏跳动、血管血流快慢等情况，依此对病变作出诊断。 [对应学生用书P64] 探究点一　波的干涉的理解　(科学思维之提升) ►情境探究 (1)两个运动的小球相遇后会发生碰撞而各自改变运动状态，那么在空间传播的两列波相遇后又会发生什么现象呢？ 提示：两列波相遇区域的质点振动幅度会变大。 (2)相遇后的两列波是否也会像两个小球那样各自改变原来的运动状态呢？ 提示：两列波相遇后不会像两个小球一样因碰撞而改变原来的运动状态，它们都保持各自的运动状态，彼此都没有受到影响。 ►探究归纳 1．干涉条件的理解 (1)波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间中相遇时都会叠加。但稳定的干涉现象的产生是有条件的：必须是两列同类型的波，且波的频率要相同、振动方向要在同一直线上、相位差要恒定。 (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，这样就不能形成稳定的振动加强点和减弱点。因此我们也就看不到稳定的干涉现象，只能是一般的振动叠加现象。 2．加强点(区)和减弱点(区)的理解 (1)加强点：在某些点，两列波引起的振动始终相互加强，质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和，即A＝A1＋A2。 (2)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，即A＝|A1－A2|，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，即保持静止。 3．干涉图样及其特征的理解 (1)干涉图样：如图所示(实线为波峰，虚线为波谷)。 (2)特征： ①加强点和减弱点的位置固定不变。 ②加强点始终加强，减弱点始终减弱(加强点与减弱点不随时间变化)。