3.4波的干涉 导学案-2024-2025学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

波既具有一般运动的普遍规律，又具有区别于其他运动形式的特殊规律。 高中物理学教评一体化学习设计 编者：秦海霞 审核: 高二物理组 日期： 3.4波的干涉 【课标要求】 通过实验，了解波的干涉现象。 【学习目标】 1.了解波的叠加原理，了解波的叠加过程中质点的合位移。 2.从振动角度认识振动加强区域和减弱区域 3.通过实验，认识波的干涉现象和干涉图样， 4.知道干涉现象是波特有的现象，了解波发生稳定干涉的条件 【情景设计】 情境1：观察两个小球碰撞后的运动情况。 情境2：让两位同学各握住绳子一端,上下抖动绳子形成绳波,观察两列波的传播情况。 情景3：（1）红绿光束在空间交叉相遇,相遇后红光还是红光、绿光还是绿光。 （2） 听乐队演奏,仍可分辨出不同乐器的音色和旋律。 （3） 空中无线电波很多,收音机仍能分别接收各个电台的节目 两个小球相碰后,小球的运动情况____变,那两列波相遇后,对波的传播会有什么影响呢? 【问题体验1】 1. 下面是截取两个声波相遇时的几个画面，你从图中得到的结论是：_________________ 2.两列波相遇区域的质点怎样振动,它的位移与两列波单独传播时引起的位移有什么关系？ 【归纳总结1】波的叠加原理 几列波相遇时能够保持各自的运动状态(即保持原有波速、频率、波长、振动方向不变)。继续传播，在它们重叠的区域里，介质中的质点同时参与这几列波引起的___________，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的___________。 【达标检测】 B1.如图3-6甲，两列沿相反方向传播的横波，形状相当于正弦曲线的一半，上下对称，其振幅和波长都相等。它们在相遇的某一时刻会出现两列波“消失”的现象，如图乙。请判断：从此时刻开始a、b两质点将向哪个方向运动？ 【问题体验2】 水槽中，波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆周期性地触动水面，形成两个波源。 1.你观察到的现象： ① 水面上形成了以两个波源为圆心的_______圆; ②水面上形成的图样是___变的; ③水面上出现相对平静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是___变的，且相互隔开。 ......____________________________________________________________________ 2..这两列波的波长____等，两个波都在同一种介质传播，因此______相等，周期____等。 由于两根细杆是同步振动的，所以它们振动的相位差是______，水面质点的振动都沿上下方向，振动方向也相同。 3.为什么有些区域振动非常强烈呢?以两波源连线的中点为例,如下图所示,甲图为两列相位差为0的波在该点引起的振动图像,根据波的叠加原理,请画出该点的振动图像。你发现该点的振幅与原来两列波的振幅关系是：_________________________ 4.为什么有些区域振动减弱呢?以两波源连线上的一个振动很平静的点为例。如下图所示为两列波在某点引起的振动图像,当一列波的波峰传到该点,而另一列波的波谷传到该点,根据波的叠加原理画出该点的振动图像,该点的振幅与原来两列波的振幅关系是：_____ 如果两列波的振幅相同,则该质点的振动情况_________。如果两列波的振幅不相同,位移大小范围________________________________ 5. 图 3.4-3中,此刻两列波在 M点均处于波____,设两个波源的振幅均为A,取该时刻为计时起点,那经过t=1/4T,两列波在M点引起的振动状态如位移是____，速度____；经过t=1/2T,两列波在 M 点的振动状态状态如位移是____，速度____；t=3/4T,两列波在 M 点的振动状态如位移是____，速度____；经过t=T，两列波在M点的振动状态如位移是____，速度____；现在你能说说介质中振动加强点的振动规律吗?尝试作出它的振动图像。 6. 对于图3.4-3中的N点,此刻两列波在 N点均处于波____,设两个波源的振幅均为A,取该时刻为计时起点,那经过t=1/4T,两列波在N点引起的振动状态如位移是____，速度____；经过t=1/2T,两列波在N 点的振动状态状态如位移是____，速度____；t=3/4T,两列波在 N点的振动状态如位移是____，速度____；经过t=T，两列波在N点的振动状态如位移是____，速度____；现在你能说说介质中振动振动减弱点的振动规律吗?尝试作出它的振动图像。振动加强区的质点位移是不是一直最大呢?振动减弱区的质点位移是不是一直最小? 7. 图3.4-3中,两波源振动步调一致,相位差为0,M点到两波源的波程差是___________， N点到两波源的波程差为_______，两波源连线的中垂线上所有点均为加强点,它到两波源的波程差s为______，其他各加强线上的点到两波源的波程差又为____________，概括起来振动加强点到两波源的波程差 s 遵循规律是_________________________________ 根据上面的思路,你发现图3.4-8中振动减弱区域到两波源的波程差规律__________ 【归纳总结2】 1．定义：________相同的两列波叠加时，某些区域的总是_______、某些区域的总是_______的现象。 2．稳定干涉条件 （1）两列波的频率必须________。 （2）两个波源的相位差必须________，振动方向____同 3．干涉的普遍性 一切波都能够发生干涉，干涉是________特有的现象。 4．规律： （1）振动加强点的位置：P点到两列波的波源的距离差等于__________的整数倍，______________的偶数倍。表达式：_________________________________。 （2）振动减弱点的位置：P点到两列波的波源的距离差等于__________的奇数倍。 表达式：__________________________________________。 【达标检测】 4-4.波源S1和S2振动方向相同，频率均为4Hz，分别置于均匀介质中的A、B两点处，AB＝1.2m，如图3.4-8所示。两波源产生的简谐横波沿直线AB相向传播，波速为4m/s。已知两波源振动的初始相位相同，求A、B间合振动振幅最小的点的位置。 【巩固提升】 4-1.图3.4-6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。 （1）描述一个周期内M、N两个质点的运动情况。 （2）用空心小圆圈把半个周期后图中具有最大正位移的点标出来，用实心小圆点把半个周期后图中具有最大负位移的点标出来。 （3）把图中比较“平静”的地方用虚线标出来。 4-2.在图3.4-6所描述的时刻，M是波峰与波峰相遇的点，是凸起最高的位置之一。 （1）随着时间的推移，这个凸起最高的位置在向哪个方向移动？是不是M质点在向那个方向迁移？M质点在哪个方向上运动？ （2）指出图中哪个位置是凹下最低的位置（只需指出一个）。随着时间的推移，这个凹下最低的位置在向哪个方向移动？ （3）由图中时刻经过T/4时，M质点的位移有什么特点？ 4-3.消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题，内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都会发出噪声，图3.4-7所示的消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声。波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播，在声波到达a处时，分成上下两束波，这两束声波在b处相遇时可削弱噪声。试说明该消声器的工作原理及要达到良好的消声效果必须满足的条件。 B5.在学校运动场上50m直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器。两个扬声器连续发出波长为5m的声波。一同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进10m。求在此过程中他听到扬声器声音由强变弱的次数？ 【自我评价】你对自己本节课的知识掌握、课堂表现作何评价？ ( 3 - 4 - 2 ) ( 3- 4 - 1 ) 学科网（北京）股份有限公司 $$