3.4 波的干涉 培优教学课件-2025-2026学年高二上学期物理人教版选择性必修第一册

4.波的干涉 第三章 机械波 人教版选择性必修第一册 导入新课 问题：在介质中常常有几列波同时传播。两列波相遇时，会不会像两个小球相碰时那样，改变各自的运动特征呢？ 学习目标 物理观念 了解波的叠加原理，波的干涉条件及干涉规律。 科学思维 从振动角度认识振动加强区域和减弱区域。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。 科学探究 观察演示实验，体会波的叠加规律及干涉规律，探究波发生稳定干涉的条件。 科学态度 与责任 具有学习和研究物理的好奇心与求知欲，形成探索自然的内在动力，解释生活中的干涉现象。 重点难点 重点 1.波的叠加原理和规律； 2.知道干涉现象是波的特有现象，了解波发生稳定干涉的条件。 难点 1.认识波的干涉图样，认识振动加强区和振动减弱区。 1. 波的叠加 2. 波的干涉 3. 课堂总结 4. 练习与应用 学习内容 第4节 波的干涉 一、波的叠加 第4节 波的干涉 一、波的叠加 演示实验：观察波的叠加现象 在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，在绳上分别产生相向传播的两列波（图甲）。观察两列波的传播情况。 你能大致画出该过程的波形图吗？ 开始相遇 相遇中 开始分离 分离后 两列波相遇后，有什么规律？ 一、波的叠加 生活实例： ①红绿光束空间交叉相遇(红是红、绿是绿、…) ②听乐队演奏(仍可辨出不同乐器的音色、旋律) ③空中无线电波很多(仍能分别接收各个电台) ④会议室内声音特响（仍能区分出每一个人的说话声音） 1.波的独立传播特性：几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播。 波长、频率、振幅保持不变 思考：两列波相遇时，在它们重叠的区域里会发生什么现象？ 一、波的叠加 一、波的叠加 2.波的叠加原理：在几列波重叠的区域里，介质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。 相遇前 开始相遇 相遇中 P P P 相遇前 开始相遇 P P P 相遇中 XP=X1+X2 XP=|X1 - X2| 本质：位移的合成 一、波的叠加 x1 0 t A1 -A1 x2 0 t -A2 A2 x 0 t A -A 此时A=A1+A2 （特别：当A1=A2 ，A=2A1） （1）波峰遇波峰 一、波的叠加 x 0 t x1 0 t A1 -A1 x2 0 t -A2 A2 x 0 t A -A （2）波峰遇波谷 此时A=A1 - A2 （特别：当A1=A2 ，A=0） 一、波的叠加 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。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 CD 二、波的干涉 第4节 波的干涉 二、波的干涉 演示：两列频率相同的波相遇时，在它们重叠的区域会发生什么现象呢？我们先观察下面的现象。 现象：两列频率相同的水波相遇后，在它们重叠的区域里出现了一条条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稳定的，而且相互隔开。 二、波的干涉 1. 定义：频率相同，振动方向相同，相位差恒定的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做干涉图样。 注意：波的干涉是波的叠加的特殊情形，一切波都能发生干涉，干涉和衍射都是波的特有现象。 条件 振动加强 振动加强 振动减弱 振动减弱 二、波的干涉 2.干涉现象的解释 （1）两列同频率的波在某点引起的振动： ①步调相同，质点的振动加强； ②步调相反，质点的振动减弱。 （2）振动加强（减弱）的区域是指质点的振幅大（小），而不是指振动的位移大（小），因为位移是在时刻变化的。 x 0 t A -A 加强叠加 减弱叠加 x 0 t A -A 二、波的干涉 ①振动加强点始终加强，振动减弱点始终减弱。 ②振动加强点和振动减弱点是间隔出现。 ③干涉图样中，不只有振动加强的质点和振动减弱的质点。 把振动最强的质点连起来，为振动加强区； 振动最弱的质点连起来，为振动减弱区。 强区和弱区是相互隔开，强弱相间的 3.干涉图样的特点： 二、波的干涉 4.加强点和减弱点的分布规律（两波源的相位相同） 假设在两列波的叠加区域有一个P点，它到两列波源的距离分别为PS1、PS2，两列波的波长为 振动加强点的位置 振动减弱点的位置 二、波的干涉 5. 波的干涉和衍射现象的比较 内容 波的衍射 波的干涉 定义 波可以绕过障碍物继续传播的现象 频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且加强和减弱的区域相间分布的现象 现象 波能偏离直线而传播到直线传播以外的空间 振动强弱相间的区域，某些区域总是加强，某些区域总是减弱 可观察到现象的条件 缝、孔或障碍物的尺寸跟波长相差不多或者比波长更小 两列波的频率相同 相同点 干涉和衍射是波特有的现象 二、波的干涉 思考：声波的干涉——操场上装有很多个相同的扬声器，当它们同时发声时，若绕操场一周，将会听到某些地方声音加强，某些地方声音减弱。 二、波的干涉 6.波的干涉的应用 主动降噪（Active Noise Cancellation），是一种降噪技术，应用在耳机降噪上，从噪声源本身着手，设法通过电子线路将原噪声的相位倒过来。 二、波的干涉 例2.(多选)如图所示为两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇时产生的干涉图样。图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示波谷。下列说法正确的是(　　) A.a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱 B.e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间 C.经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换 D.经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰 AD 三、课堂总结 第4节 波的干涉 三、课堂总结 波的干涉 波的叠加 波的干涉 波传播的独立性 波的叠加原理 干涉图样的形成原因分析 波形成稳定干涉的条件 观察波的干涉现象 加强点和减弱点的判断方法 观察波的叠加现象 频率相同 振动方向相同 相位差恒定 四、练习与应用 第4节 波的干涉 四、练习与应用 1、两列波发生了干涉现象，得到了干涉图样，则（ ） A、振动加强的质点，始终处于最大位移处 B、振动加强的质点的位移，有时会小于振动削弱的质点的位移 C、波峰与波峰相遇处的质点，其振动始终加强 D、波峰与波谷相遇处的质点，其振动始终削弱 BCD 四、练习与应用 2. 两列波相叠加产生了稳定的干涉现象，得到了干涉图样，以下关于干涉的说法错误的是(　 ) A. 两列波的频率一定相等 B. 振动加强区与振动减弱区总是相互间隔的 C. 振动加强区与振动减弱区交替变化 D. 振动加强区在空间的位置一直不变 C 四、练习与应用 3、如图所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷。设两列波的振幅均为5cm，且图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1m/s和0.5m，C点是BE连线的中点，下列说法中正确的是 （ ） A．C、E两点都保持静止不动 B．图示时刻A、B两点的竖直高度差为20cm C．图示时刻C点正处于平衡位置且向水面上运动 D．从图示的时刻起经0.25s，B点通过的路程为20cm BCD 四、练习与应用 4.如图所示,在xOy平面内有两个沿z轴方向(垂直于xOy平面)做简谐运动的点波源S1(1 m,0)和 S2(5 m,0),振动方程分别为=Asin(πt+) 、=Asin(πt-) ,两列波的波速均为1 m/s.两列波在点 B(5 m,3 m)和点C(3 m,2 m)处相遇,分别引起B、C处质点的振动总是( ) A.加强的、加强的　　　　　B.减弱的、减弱的 C.加强的、减弱的 D.减弱的、加强的 B Lavf58.28.100 Lavf58.51.100 Lavf59.27.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf57.83.100 Lavf58.20.100 $