第3章 第3节第4节 多普勒效应及其应用-【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（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 【核心素养目标】 物理观念 初步形成波的干涉、衍射和多普勒效应的概念。 科学思维 学习利用矢量合成法分析波的叠加原理。根据相对运动理解多普勒效应。 科学探究 探究干涉现象。探究发生明显衍射现象的条件。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．波的独立传播特性 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(波长、频率、振幅等)不变并继续传播，就像没有与其他波相遇过一样。 2．波的叠加原理 在相遇的区域里，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，这在物理学中称为波的叠加原理。 二、波的干涉现象 1．波的干涉的定义 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，称为波的干涉，形成的图样称为干涉图样。干涉现象是波的重要特征，水波、声波、电磁波等都能产生干涉。 2．产生干涉的条件 只有频率相同、振动方向相同的波才可能互相干涉。 三、波的衍射现象 1．波的衍射的定义 波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象，称为波的衍射。衍射是波的重要特征，像水波一样，一切波都能产生衍射现象。衍射是波特有的现象。 2．发生明显衍射现象的条件 当障碍物或狭缝的尺寸跟波的波长相差不大，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。 四、多普勒效应 1．定义 因波源和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，称为多普勒效应。 2．发现 多普勒效应是在1842年由奥地利科学家多普勒发现的。 3．多普勒效应的解释 (1)波源与观察者相对静止时，在单位时间内，波源向外发生几个完整的波，观察者就接收到几个完整的波，观察者收到的波的频率等于波源的频率。 (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增多，观察者观测到的频率大于波源的频率，即观察者接收到的波的频率增大。 (3)波源与观察者相互远离时，观察者接收到的波的频率减小。 4．应用 (1)测定汽车的行驶速度； (2)测量天体运动情况； (3)检查病变； (4)跟踪目的物(如导弹、云层)等。 1．判断正误 (1)几列波相遇后，质点的位移等于这几列波位移的矢量和。(　　) (2)两列频率不同的水波不能发生波的干涉现象。(　　) (3)波谷与波谷相遇点是振动减弱点。(　　) (4)“闻其声而不见其人”指的是声波的衍射现象。(　　) (5)只有波长足够小才能发生衍射现象。(　　) (6)只有孔、缝或障碍物的尺寸跟波长相差不大，或者比波长更小时，才能发生明显的衍射现象。(　　) (7)发生多普勒效应时，波源的频率没有发生变化。(　　) (8)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应。(　　) (9)只有横波才能发生多普勒效应。(　　) 答案：　(1)√　(2)√ 　(3)×　(4)√　(5)×　(6)√　(7)√　(8)×　(9)× 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　波的干涉现象的分析 1．关于加强点(区)和减弱点(区) (1)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。 (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，A＝|A1－A2|，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，并不振动，水平面保持平静。 2．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。 3．产生稳定干涉图样的条件 (1)两波源振动频率相同。 (2)两波源振动方向相同。 一、波的叠加 (多选)一个波源在绳的左端发出一个凸起①，频率为f1，振幅为A1；同时另一波源在绳的右端发出一个凸起②，频率为f2，振幅为A2。且f1<f2，P为两波源连线的中点，如图所示，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．两列波同时到达波源的中点P B．两列波相遇时，P点的波峰值可达A1＋A2 C．两列波相遇时，绳上波峰值可达A1＋A2的点只有一个，此点在P点左侧 D．两列波相遇后，各自仍保持原来的波形独立传播 ACD　[两列