3.4波的干涉 导学案-2023-2024学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

3.4 波的干涉 导学案 【学习目标】 1. 理解波的叠加原理，知道干涉是波叠加的结果. 2.知道形成稳定干涉图样的条件． 【重点】 波的叠加原理 【难点】 振动加强点和减弱点的判断 【学习任务一】波的叠加 1．波的独立性 两列波相遇后，每列波将保持各自原来的波形继续向前传播，互不干扰．如图甲、乙所示，在同一直线上，向右传播的波1和向左传播的波2相遇以后，各自还是按照相遇前的波速、振幅、频率，继续沿着各自的方向传播，不会因为相遇而发生任何变化． 2．波的叠加原理：几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，介质的质点 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 。 思考： 如图所示，在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，演示两列波相向传播并相遇的现象．思考以下问题： (1)两列绳波相遇时，发生了什么现象？ (2)若绳两端持续上下抖动，两列绳波的振幅为A1、A2，则在两列绳波的叠加区域内，加强点和减弱点的振幅各多大？ 【例1】(多选)如图所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1、振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2、振幅为A2的半个波形b，且f1<f2，P为两个波源连线的中点(图中未画出)．已知机械波在介质中传播的速度只由介质本身的性质决定．下列说法正确的是(　　) A．两列波比较，a波将先到达P点 B．两列波在P点叠加时，P点的位移最大可达A1＋A2 C．b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P点 D．两列波相遇时，绳上位移可达A1＋A2的点只有一个，此点在P点的左侧 【问题探究】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相同的波源，在水面上形成两列步调、频率相同的波，两列波在水面上相遇时，能观察到什么现象？如果改变其中一个小球振动的快慢，还会形成这种现象吗？ 【学习任务二】波的干涉 1． 定义 ， ， 的两列波叠加时，某些区域的振动总是 ，某些区域的振动总是 ，这种现象叫波的干涉． 2．干涉条件 (1)两列波的频率必须 ．(2)两个波源的相位差必须 ． 3．干涉的普遍性 一切波在一定条件下都能够发生干涉，干涉是波特有的现象． 4．干涉图样及其特点 (1)干涉图样：如图所示． (2)特点 ①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)． ②加强区和减弱区的位置固定不变，加强区与减弱区互相间隔． ③加强点的振幅为A1＋A2；减弱点的振幅为|A1－A2|，每个质点都在各自的平衡位置附近做简谐运动． 【例2】图表示两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷。下列说法正确的是 A. 质点始终处于波峰 B. 半个周期后质点振动加强 C. 可能观察不到质点振动 D. 该时刻质点振动最弱 【学习任务三】振动加强点和减弱点的判断方法 ①条件判断法：频率相同、振动情况完全相同的两波源产生的波叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的距离差为Δr，则当Δr＝kλ时为加强点，当Δr＝(2k＋1)时为减弱点，其中k＝0，1，2….若两波源振动步调相反，则上述结论相反． ②现象判断法：若某点处总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点；若某点处是平衡位置和平衡位置相遇，则让两列波再传播T，看该点是波峰和波峰(波谷和波谷)相遇，还是波峰和波谷相遇，从而判断该点是加强点还是减弱点 【例3】如图甲所示，横波沿方向传播，点的振动图象如图乙所示；横波沿方向传播，点的振动图象如图丙所示．两列波的波速都为与相距，与相距，两列波在点相遇，则点振幅为 A. B. C. D. 【例4】如图所示，空间同一平面上有A、B、C三点，AB＝5 m，BC＝4 m，AC＝3 m，A、C两点处有完全相同的两个波源，振动频率为1360 Hz，波速为340 m/s，则B、C连线上振动减弱的位置有几处？ 巩固练习 1．(多选)关于波的干涉，以下说法正确的是(　　) A．振动加强的质点，位移始终最大 B．振动加强的质点，两列波引起的分位移，总是方向相同的 C．两列频率不同的波也可以产生干涉 D．加强点和减弱点的位置在传播中是随时相互交换的 2．(多选)关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是(　　) A．两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加 B．任何两列波相遇都会叠加 C．两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点 D．两列频率相同的波相遇时，如果介质中的某点振动是加强的，