05-第3章 3.3 波的干涉和衍射（PPT同步课件）-【学而思】2026-2027学年高二物理选择性必修第一册（鲁科版）

该高中物理课件聚焦机械波中的波的干涉和衍射，通过基础过关练（波的叠加、干涉现象、衍射现象）衔接机械波基本概念，再以能力提升练延伸至实际应用，搭配解析、归纳总结和易错警示作为学习支架，帮助学生逐步深化理解。 其亮点在于以科学思维和科学探究为核心，通过题组分层设计（如从基础判断振动加强点到能力提升中两波源相位相反的干涉分析）和实例（消声器原理、水波衍射实验），强化模型建构与科学推理。归纳总结振动加强/减弱点规律，结合易错警示，提升学生问题解决能力，为教师提供系统教学资源，助力高效教学。

第3章 机械波 第1讲　描述运动的基本概念 基础过关练 第3节　波的干涉和衍射 第1讲　描述运动的基本概念 题组一　波的叠加 1.[多选题][2024山东烟台招远第二中学阶段检测]两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐 横波相遇。下列说法正确的是( ) A.波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1-A2| B.波峰与波峰相遇处质点相对平衡位置的位移始终为A1+A2 C.波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移 D.波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅 　AD     第1讲　描述运动的基本概念 解析　波峰与波谷相遇处,振幅相消,故实际振幅为|A1-A2|,故选项A正确;波峰与波峰相遇处,质点的振 幅最大,合振幅为A1+A2,但此处质点仍处于振动状态中,其位移随时间按正弦规律变化,故选项B错误;振 动减弱点和加强点的位移随时间按正弦规律变化,选项C错误;波峰与波峰相遇处振动加强,波峰与波谷 相遇处振动减弱,振动加强点的振幅大于振动减弱点的振幅,故选项D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 2.如图所示,实线和虚线表示两个波长和振幅都相同的简谐横波(各只有半个波形),两波在同一根弹性 绳上分别向左、向右传播,某一时刻两列波的位置如图所示。P、Q、S表示弹性绳上的三个质点的平 衡位置,下列说法正确的是( ) A.该时刻P的速度向上,Q的速度为零,S的速度向下 B.该时刻P的速度向下,Q的速度为零,S的速度向下 C.该时刻P、Q、S都处于各自的平衡位置,各点振动速度相同 D.该时刻P、Q、S都处于各自的平衡位置,但Q的速度最大 　A     解析　由题图及振动的叠加可知,该时刻P、Q、S都处于各自的平衡位置。该时刻,向左的波使质点P 向上振动,向右的波使质点P向上振动,叠加后P的速度向上;Q质点此时是波峰和波谷相遇,速度为0;向左 的波使质点S向下振动,向右的波使质点S向下振动,叠加后S的速度向下,A正确,B、C、D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 3.[多选题][2024山东济南开学考试]如图所示,在某一均匀介质中,M、N是振动情况完全相同的两个波 源,其简谐运动表达式均为y=0.2 sin 10πt m,介质中P点与M、N两波源间的距离分别为3 m和4 m,两波 源形成的简谐横波分别沿MP、NP方向传播,波速都是10 m/s。下列说法中正确的是 ( )   A.简谐横波的波长为2 m B.当M位于波峰时,P也位于波峰 C.P的振幅为0.4 m D.P的振幅为0 　AD     第1讲　描述运动的基本概念 解析　根据简谐运动表达式可知波的周期为T= =  s=  s,由λ=vT可得该波的波长为λ=10×0.2 m=2 m,A正确;P点与M、N两波源间的距离与波长的关系为xPM=3 m=1 λ,xPN=4 m=2λ,由于M、N是振动情 况完全相同的两个波源,当M、N位于波峰时,P位于平衡位置,B错误;P点与M、N两波源间的距离之差 Δs=4 m-3 m=1 m= ,可知P点为振动减弱点,振幅为零,C错误,D正确。 第1讲　描述运动的基本概念 4.[2026山东菏泽期中]如图为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。Q点是波峰与波谷相遇的点,M点是波谷与波谷相遇的点,N点是波峰与波峰相遇的点,P点是M、N 连线的中点,M、N连线所在直线是两波源连线的中垂线。下列说法正确的是     ( ) A.P点是振动加强点 B.M点的振幅大于P点的振幅 　A     C.由图中时刻经过 时,M点运动至P点 D.任意时刻,M点的位移都大于Q点的位移 题组二　波的干涉现象 第1讲　描述运动的基本概念 题图解读　       第1讲　描述运动的基本概念 解析     图中M、N、P是振动加强点,振幅相同,都等于两列波的振幅之和,A正确,B错误;各个质点只在自己平 衡位置附近振动,不会随波迁移,C错误;M点的位移随时间做周期性变化,M点的位移不是始终都大于Q 点的位移,D错误。故选A。 归纳总结     振动加强点和振动减弱点 (1)振动加强点:振动的振幅等于两列波振幅之和,即A=A1+A2。质点的振动能量最大,并且始终最大。 振动加强点的位移变化范围:-(A1+A2)~(A1+A2)。 (2)振动减弱点:振动的振幅等于两列波振幅之差,即A=|A1-A2|。质点的振动能量最小,并且始终最小,若 A1=A2,则振动减弱处的质点不振动。振动减弱点的位移变化范围:-|A1-A2|~|A1-A2|。 第1讲　描述运动的基本概念 5.[多选题]如图所示,S1、S2是振动情况完全相同的两个机械波波源,a、b、c三点位于S1、S2连线的中垂 线上,且ab=bc。某时刻a是两列波的波峰相遇点,c是与a相邻的两列波的波谷相遇点,则( ) A.a、b、c都是振动加强的点 B.b是振动减弱的点 C.经过 质点b在波峰 D.经过 质点b在波谷 　AC     解析    a、b、c三点到波源S1与到波源S2的距离相等,三点都是振动加强点,选项A正确,B错误;由题意可 知b点是ac的中点,某时刻a是两列波的波峰相遇点,c是与a相邻的两列波的波谷相遇点,则经过 两列波 的波峰传到b,质点b在波峰,选项C正确,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 6.[2026江苏徐州阶段测试]在同一均匀介质中,位于x=-6 m和x=12 m处的两个波源M和N均沿y轴方向 做简谐运动,形成横波a和b,t=0时的波形图如图所示,此时波a和b分别传播到x=-2 m和x=8 m处。t=5 s时 波a、b恰好相遇,则下列说法正确的是 ( ) A.波a、b在相遇区域不会发生稳定的干涉现象 B.t=0时,质点P沿y轴负方向运动 C.x=1 m处的质点的振幅为10 cm D.x=3 m处的质点为振动减弱点 　D     第1讲　描述运动的基本概念 解析　两列波在同一均匀介质中传播,则两列波的波速相等,由题图可知两列波的波长相等,根据v=λf可 知,两列波的频率相等,满足发生干涉所需的条件,A错误;波a沿x轴正方向传播,由同侧法可知,t=0时,质 点P沿y轴正方向运动,B错误;两波源的起振方向相反,即两波源的振动步调相反,x=1 m处的质点到两波 源的距离之差为4 m=λ,所以该点为振动减弱点(易错点),振幅等于两列波的振幅之差的绝对值,即2 cm, C错误;x=3 m处的质点到两波源的距离之差为0,所以该点为振动减弱点,D正确。故选D。 易错警示     当两相干波源振动步调一致时,若某点到两波源的波程差等于半波长的偶数倍,则该点振动加强; 当两相干波源振动步调相反时,若某点到两波源的波程差等于半波长的偶数倍,则该点振动减弱。 第1讲　描述运动的基本概念 7.[教材习题改编]消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题。消声器可以用来削弱内燃机、通风 机等排放高速气流过程中发出的噪声。某消声器的结构如图所示,波长为λ的声波沿水平管道自左向 右传播,当声波到达a处时,分成两列波,它们分别通过r1和r2的路程,再在b处相遇,从而达到削弱噪声的目 的。下列说法正确的是 ( ) A.该消声器是根据波的衍射原理设计的 　B     B.若两列波到达b点的路程差Δr=r2-r1,则Δr等于 λ的奇数倍 C.若声波的频率发生改变,则声波的传播速度也发生改变 D.若b、c在同一条直线上,b、c之间的距离为 λ,则c为声波的加强点 第1讲　描述运动的基本概念 解析　该消声器是根据波的干涉原理设计的,A错误;两列相干波在b处相遇振动减弱,所以两列相干波 到达b点的路程差Δr应等于 λ的奇数倍,B正确;由于声波的传播速度由介质决定,所以声波的频率发生 改变,声波的传播速度不发生改变,C错误;b、c在同一条直线上,b、c之间的距离为 λ,当两列相干波到 达c点时,路程差仍然等于 λ的奇数倍,则c为声波的减弱点,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 题组三　波的衍射现象 8.[多选题]下列关于波的衍射的说法正确的是 ( ) A.衍射是机械波特有的现象 B.对同一列波,缝、孔或障碍物越小衍射现象越明显 C.只有横波才能发生衍射现象,纵波不能发生衍射现象 D.声波容易发生明显衍射现象是由于声波波长较大 　BD     解析　衍射是一切波特有的现象,所以A、C错;发生明显衍射的条件是缝、孔或障碍物的尺寸比波长 小或跟波长差不多,缝、孔或障碍物越小,衍射现象越明显,B、D对。 第1讲　描述运动的基本概念 9.如图所示,图中O点是水面上一波源,实线、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷,A是挡板,B是小孔,经 过一段时间,水面上的波形将分布于( ) A.整个区域　　　　　B.阴影Ⅰ以外区域 C.阴影Ⅱ以外区域　　　　　D.上述选项均不对 　B     解析　从题图中可以看出挡板A的长度大于水波波长,因此波不会绕过挡板A,而小孔B的大小与波长差 不多,能发生明显的衍射现象,故B项正确。 第1讲　描述运动的基本概念 10.[2026江苏苏州模拟预测]向水面上扔一个石块,形成如图所示的波形,已知相邻实线沿半径方向间的 距离等于一个波长,不考虑水波的反射,可大致描述水波通过孔A和B后传播情况的是 ( )    　　　　       　　　　      　A     解析　由题图可知,孔A的尺寸跟水波波长相差不多,因此从孔A传出的波有明显的衍射现象;孔B的尺 寸远大于波长,因此从孔B传出的波无明显的衍射现象,波沿直线传播,故A正确。 第1讲　描述运动的基本概念 11.[2024山东枣庄联考]在水槽里放两块挡板,中间留一个狭缝,水波通过狭缝的传播情况如图所示。若 在挡板后M点放置一乒乓球,乒乓球没有振动起来,下列说法正确的是( ) A.为使乒乓球振动起来,可适当增加波源的振动频率 B.为使乒乓球振动起来,可适当增加波源的振动振幅 C.为使乒乓球振动起来,可适当减小狭缝的宽度 D.乒乓球振动起来后,会随水波的传播向远处运动 　C     解析　增大波源的振动频率,则波长会变小,衍射现象较之前变得不明显,A错误;适当增加波源的振动 振幅,对衍射现象无影响,B错误;适当减小狭缝的宽度,衍射现象更加明显,乒乓球的振动会变得比原来 更明显,C正确;乒乓球振动起来后,乒乓球在平衡位置附近振动,但不会向远处传播,D错误。 第1讲　描述运动的基本概念 能力提升练 第3节　波的干涉和衍射 第1讲　描述运动的基本概念 题组一　波的干涉的应用 1.[2025江苏盐城四校联考]如图所示,平衡位置在xOy平面内的两个沿z轴方向(垂直xOy平面)做简谐运 动的点波源S1(0,0)和S2(4,0),振动方程分别为 =A sin  、 =A·sin  。两列波的波速均为 0.5 m/s,两列波在B(0,3)到C(4,3)线段上某点相遇时,其中振动加强的点有 ( )   A.2处　　　　　B.3处 C.4处　　　　　D.5处 　C     第1讲　描述运动的基本概念   由振动方程可知,两列波的振动周期为T= =2 s,则波长为λ=vT=1 m,B点到两波源的距离之差为Δs=5 m-3 m=2 m=2λ,由于两波源的相位相反(相位差为π)(破题关键),B点到BC中点间,到两波源的距离差为  、 的两处振动加强,结合对称性可知,该线段上振动加强点共有4处,选项C正确。 易错警示     关键点拨　     　　忽视两波源的相位相反,或忘记了图形的对称性,造成错选。 第1讲　描述运动的基本概念 2.[2026安徽开学考试]一根绳子的两端点沿y轴方向做简谐运动,形成两列简谐波。某一时刻(记为t=0) 绳子上的波形如图所示。已知绳子上波的传播速度为2 m/s,则 ( ) A.两列波的周期都是1 s B.t=4 s时,绳子中点M正在向y轴正方向振动 C.绳子中点M为振动减弱点 　B     D.从t=0到t=10 s内,绳子中点M运动的路程为1.8 m 第1讲　描述运动的基本概念 解析　由图可知两列波的波长λ=4 m,则周期T= =2 s,A错误;将波形平移可知,t=4 s时两列波在M点引 起的振动都沿y轴正方向,B正确;由同侧法可知,t=0时刻,绳子上x=4 m处质点振动方向向下,绳子上x=10 m处质点振动方向向上,二者振动方向相反,M点到这两个质点(看成两个新波源)的路程差Δx=2 m= , 所以M点为振动加强点,C错误;从图示时刻开始,左侧波传至M点需要 =1 s,右侧波传至M点需要T=2 s, 所以当右侧波传至M点时,M点已运动了2 s-1 s=1 s= ,运动的路程s1=2A1=20 cm,之后,M点再振动8 s= 4T,M运动的路程s2=4×4(A1+A2)=16×(10+20) cm=480 cm,所以从t=0到t=10 s内, M点运动的路程为s=s1+s2=500 cm=5 m,D错误。故选B。 第1讲　描述运动的基本概念 3.[2024湖北武汉期中联考]如图所示,S1、S2是水面上两个振动情况完全相同的波源,其振动方向为竖直 方向,S1、S2发出的波在水面上形成稳定的干涉图样,且波长均为2 cm。P是水面上的一点,且S1、S2、P 三点刚好构成一个直角三角形,S1、S2两点之间的距离为6 cm,∠S1PS2=53°。下列说法中正确的是  ( )   A.S1、S2连线中点始终处于最大位移 B.S1、P连线上(不包含S1点)共有2个振动加强点 C.S1、S2连线上(不包含S1、S2两点)共有3个振动加强点 D.P点是振动减弱点 D          第1讲　描述运动的基本概念 解析　S1、S2连线中点是振动加强点,其在自己的平衡位置附近做简谐运动,不是始终处于最大位移处, A错误;由几何关系可知,S1P的长度为S1P= =4.5 cm,S2P的长度为S2P= =7.5 cm,则P点到两列 波的波源的波程差为Δx=S2P-S1P=3 cm=3· ,所以P点是振动减弱点,D正确;由于两列波的振动情况完全 相同,则当波程差等于半波长的偶数倍时,该点为振动加强点,所以S1、S2连线上(不包含S1、S2两点)共有 5个振动加强点,分别在距离S1为1 cm、2 cm、3 cm、4 cm、5 cm的位置,故C错误;设Q在S1、P连线上 为振动加强点,因为两列波振动情况完全相同,则当波程差等于半波长的偶数倍时,即满足Δx=QS2-QS1= 2n· (n=0,1,2,…),Q =Q +S1 ,所以S1P连线上(不包含S1点)只有1个振动加强点,在距离S1为2.5 cm的 位置,故B错误。 第1讲　描述运动的基本概念 题组二    波的干涉与衍射现象的判断 4.如图所示,S是水波的波源,x、y是挡板,S1、S2是两个狭缝(SS1=SS2,狭缝的尺寸比波长小),试回答以下 问题: (1)若闭上S1,只打开S2,会看到什么现象? (2)若S1、S2都打开,会发生什么现象? (3)若图中实线和虚线分别表示波峰和波谷,那么在A、B、C、D各点中,哪些点向上振动最强,哪些点 向下振动最强,哪些点振动最弱? 第1讲　描述运动的基本概念 答案　见解析 解析    (1)只打开S2时,波源S产生的波传播到狭缝S2时,由于狭缝的尺寸比波长小,故水波在狭缝S2处发 生衍射现象,水波以狭缝S2处为波源向挡板另一侧传播。 (2)由于SS1=SS2,从波源发出的水波传播到S1、S2处时它们的振动情况完全相同。当S1、S2都打开时产 生相干波,它们在空间相遇时产生干涉现象,一些地方振动加强,一些地方振动减弱,振动加强区与振动 减弱区相互隔开,发生明显的干涉。 (3)质点D处波峰与波峰相遇,是图示时刻向上振动的最强点;质点B处波谷与波谷相遇,是图示时刻向下 振动的最强点;质点A、C处波峰与波谷相遇,这两质点振动最弱。 第1讲　描述运动的基本概念 $