3.5 波的干涉与衍射&3.6 多普勒效应(Word学生用书)-【学霸笔记·同步精讲】2026-2027学年高中物理选择性必修第一册（教科版）

该高中物理课件聚焦波的叠加、干涉、衍射及多普勒效应，通过雨滴涟漪、转动蜂鸣器等生活情境导入，引导学生从现象到本质，按叠加原理-干涉条件-衍射特征-多普勒效应的逻辑递进，构建完整知识支架。 其亮点在于情境思辨与问题探究结合，以“隔墙有耳”等实例培养科学探究能力，通过同相/反相波叠加对比、干涉条件判断等模型建构提升科学思维，多普勒效应在彩超、测速中的应用体现科学态度与责任。学生能直观理解抽象概念，教师可借助系统资源高效教学。

5.波的干涉与衍射 6.多普勒效应 1.知道波的叠加原理。 2.知道波的干涉现象，理解波的干涉条件及干涉图样的特点，知道波的干涉也是波的特有现象。 3.知道波的衍射现象和发生明显衍射的条件，知道衍射是波特有的现象。 4.知道多普勒效应及其产生原因，能用多普勒效应解释一些有关现象。 知识点一　波的叠加原理 1.波的独立传播原理：介质中的几列波相遇后，仍将保持着它们各自原有的特性（频率、振幅、振动方向、传播方向等）继续传播，并不因为有其他波的存在而发生变化。 2.波的叠加原理：在几列波传播的重叠区域内，质点要同时参与由几列波引起的振动，质点的　　　　　等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和。 知识点二　波的干涉现象 1.波的干涉：　　　　相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动加强，另一些区域的质点振动减弱，并且这两种区域互相隔开、位置保持不变。这种稳定的叠加现象叫作波的干涉。 2.产生干涉的条件：产生干涉的一个必要条件是两列波的　　　　（或波长）必须相同。 3.干涉是波特有的现象：波的干涉现象是在特殊条件下　　　　　　。一切波只要满足一定条件都能发生干涉现象。 知识点三　波的衍射现象 1.波的衍射：波能够绕到　　　　　的后面传播的现象。 2.发生明显衍射的条件：一切波都能发生衍射，当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多或比波长　　　时，就能看到明显的衍射现象。 知识点四　多普勒效应 1.多普勒效应：当观测者和波源之间有相对运动时，观测者测得的频率与　　　　的频率不同的现象。 2.多普勒效应的成因 （1）波源与观测者相对于介质都静止时，观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的相同，所以，观测者接收到的频率和波源的振动频率相同。 （2）当观测者与波源二者相互接近时，观测者在单位时间内接收到的完整波的数目　　　　，接收到的频率将　　　　波源振动的频率。 （3）当观测者与波源二者相互远离时，观测者在单位时间内接收到的完整波的数目　　　　，接收到的频率将　　　　　波源振动的频率。 3.多普勒效应的应用 测定人造卫星位置的变化、测定流体的　　　　　　，检查车速等。 　图甲为在平静的水面上，下落的雨滴激起的层层涟漪，形成了复杂而美丽的图案；图乙为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；图丙为“隔墙有耳”场景图；图丁为医生正在为孕妇做彩超检查。请判断下列说法的正误。 （1）雨滴激起的层层涟漪形成复杂而美丽的图案是波的干涉现象。（　　） （2）转动的蜂鸣器周围的同学听到它的声音忽高忽低是波的衍射现象。（　　） （3）人们常说的“隔墙有耳”是波的衍射现象。（　　） （4）医生正在为孕妇做彩超检查是应用了波的叠加原理。（　　） （5）有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去，应用了多普勒效应。（　　） 要点一　波的叠加 1.如图所示，两列同相的波相遇前（①）、相遇中（②、③、④）、相遇后（⑤）的情境。则： （1）比较两列波相遇前（①）与相遇后（⑤）的波形有什么关系？ （2）观察两列同相的波相遇中（②、③、④），振动是加强还是减弱？振幅是增大还是减小？ 2.如图所示，两列反相的波相遇前（①）、相遇中（②、③）、相遇后（④）的情境。则： （1）比较两列波相遇前（①）与相遇后（④）的波形有什么关系？ （2）观察两列反相波的相遇中（②、③），振动是加强还是减弱？振幅是增大还是减小？ 1.在几列波相遇重叠的区域里，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。 2.根据波的叠加原理，叠加区域的质点的振动可能加强，也可能减弱。 （1）两列波长相同且同相的波发生叠加时，振动加强，实际振幅将增大； （2）两列波长相同且反相的波发生叠加时，振动减弱，实际振幅将减小，此时如果两列波的振幅相同，质点振动的实际振幅就等于零。 〔多选〕两列振幅相等、波长均为λ、周期均为T的简谐横波沿同一绳子相向传播，若两列波均由一次全振动产生，t=0时刻的波形如图1所示，此时两列波相距λ，则（　　） A．t=时，波形如图2甲所示 B．t=时，波形如图2乙所示 C．t=时，波形如图2丙所示 D．t=T时，波形如图2丁所示 尝试解答　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　 1.如图甲，两列振幅和波长相同而传播方向相反的波，在相遇的某一时刻（如图乙），两列波“消失”，此时介质中M、N两质点的运动方向是（　　） A．M、N都静止　 B．M、N都向上 C．M向下，N向上　 D．M向上，N向下 2.〔多选〕如图所示，两列相向传播的、振幅和波长都相同的横波，它们在O点相遇，此后可能出现的状态是（　　） 要点二　波的干涉 1.关于加强点（区）和减弱点（区）的理解 （1）加强点：两列波引起的振动加强，质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和，即A=A1＋A2。 （2）减弱点：两列波引起的振动相互削弱，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，即A=|A1－A2|，若两列波的振幅相同，则质点振动的实际振幅就等于零。 2.干涉图样及其特征 （1）干涉图样如图所示。 （2）特征 ①加强区始终加强，减弱区始终减弱（加强区与减弱区不随时间的变化而改变）。 ②加强区与减弱区互相间隔。 3.判断振动加强和振动减弱的两种方法 （1）现象判断法 若某点总是波峰与波峰（或波谷与波谷）相遇，该点为加强点，若某点总是波峰与波谷相遇，则为减弱点。若某点是平衡位置和平衡位置相遇，则让两列波再传播T，看该点是波峰与波峰（或波谷与波谷）相遇，还是波峰与波谷相遇，从而判断该点是加强点还是减弱点。 （2）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，设某点到两波源的距离差为Δr： ①当Δr=kλ（k=0，1，2，3，…）时为加强点； ②当Δr=（2k＋1）（k=0，1，2，3，…）时为减弱点。 特别提醒 　　若两波源的频率相同、振动步调相反时，则上述结论相反。 类型一 （2026•四川自贡高二上期中考试）如图所示，波源S1和S2振幅均为A，周期均为T，实线与虚线分别表示两列波的波峰和波谷。此刻，a、b、c是波峰（谷）与波峰（谷）的相遇点，则（　　） A．a处质点将向偏右方向运动 B．c处质点始终处于位移为－2A处 C．再过T，c处的质点通过平衡位置 D．S1沿S1b连线向b移动，b处质点仍处于振动减弱区 尝试解答　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 类型二 （2026•四川眉山高二下期末）水平面内有两个沿竖直方向振动的相干波源S1和S2（振动步调相同），发出的简谐横波在同一均匀介质中传播，其波源分别位于如图所示椭圆长轴端点位置，椭圆的半长轴为a=5 m，半短轴为b=3 m，如图所示建立xOy坐标系。已知波源频率f=2 Hz，简谐波在介质中传播速度大小为8 m/s，则下列说法正确的是（　　） A．该简谐波在介质中的波长是16 m B．在波源S1和S2的连线上（不包含S1、S2位置），振动加强的位置一共有3个 C．在椭圆上振动加强的位置一共有10个 D．位于y轴上的所有质点均是振动减弱点 尝试解答　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　 　（2026•四川攀枝花高二下期末）周期均为T的振源P、Q振动步调相同，振幅分别为A、2A，在空间中传播后形成两列简谐波，某时刻在两列波相遇的区域内形成如图的波形，实线为波峰，虚线为波谷。a、b、d三点为线线相交的位置，c点是a、b两点连线的中点。下列说法中正确的是（　　） A．a点是静止的，它偏离平衡位置的位移总是3A B．b点是振动的，其振幅为3A C．c点是静止的，它偏离平衡位置的位移总是A D．d点是振动的，其振幅为3A 要点三　波的衍射现象 如图甲所示的是声波能绕过障碍物到达障碍物后面的情境；如图乙所示，当障碍物较小时发现波绕过障碍物继续前进，如同障碍物不存在一样；如图丙所示，当小孔很小时发现波通过小孔继续传播，如同小孔不存在一样。请思考： （1）上述现象属于什么现象？ （2）要使上述现象较明显，需要什么条件？ 1.波的衍射现象的本质 波传到小孔（或障碍物）时，小孔（或障碍物）仿佛是一个新的波源，由它发出与原来同频率的波（称为子波），在小孔（或障碍物）后传播，于是就出现了偏离直线传播的衍射现象。波的直线传播是衍射不明显时的近似情形。 2.产生明显衍射的条件 障碍物或小孔的尺寸跟波长相差不多，或者比波长小。 特别提醒 （1）波的衍射不需要条件，一切波都可以发生衍射现象。 （2）衍射现象只有“明显”与“不明显”之分。 （2026•四川广元高一下期末考试）如图所示是观察水波衍射的实验装置。AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源。图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹（图中曲线）之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是（　　） A．图中孔AB的尺寸太大，不能观察到水波的衍射现象 B．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 C．挡板前相邻两波纹间的距离小于挡板后相邻两波纹间的距离 D．如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象 尝试解答　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 如图所示，正中的O点是水面上的波源，实、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，水面上的波形发生明显衍射的区域是（　　） A．阴影Ⅰ区域 B．阴影Ⅱ、Ⅲ区域 C．阴影Ⅰ、Ⅱ区域 D．无明显衍射区域 要点四　多普勒效应 1.多普勒效应的成因 波源与观察者之间发生了相对运动，观察者接收到的波的频率发生了变化。 2.相对位置变化对f波源与f观察者的关系的影响 相对位置 图示 f波源与f观察者的关系 波源S和观察者A相对静止 f波源=f观察者，音调不变 波源S不动，观察者A运动，由A→B或 A→C （1）若靠近波源，由 A→B，则f波源＜f观察者，音调变高； （2）若远离波源，由 A→C，则f波源＞f观察者，音调变低 观察者A不动，波源S运动，由 S→S′ f波源＜f观察者，音调变高 特别提醒 在多普勒效应中，波源的频率是不变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者接收到的频率发生了变化。 如图所示为一辆救护车在道路上匀速行驶时，用软件拟合其产生的声波的图样，图中的圆表示波峰。下列说法正确的是（　　） A．该图表示的是干涉现象 B．左侧波的频率小于右侧波的频率 C．前侧波的频率大于后侧波的频率 D．单位时间内前侧接收的完全波个数与后侧的相同 尝试解答 1.如图，安装在公路旁的多普勒测速仪，它向行驶中的车辆发射已知频率的超声波。并接收被车辆反射回来的反射波。当某汽车远离测速仪时，被该汽车反射回来的反射波与测速仪发出的超声波相比（　　） A．频率变小，波速不变 B．频率不变，波速变大 C．频率变小，波速变小 D．频率变大，波速变大 2.〔多选〕如图甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，根据图乙，关于女同学的感受，下列说法正确的是（　　） A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高 B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高 C．女同学在点C向右运动时，她感觉哨声音调不变 D．女同学在点C向左运动时，她感觉哨声音调变低 1.汽车无人驾驶技术已逐渐成熟，最常用的是ACC自适应巡航控制，它可以控制汽车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去。其使用的传感器主要为毫米波雷达，该雷达会发射和接收调制过的无线电波，再通过回波的时间差和多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度。若该雷达发射的无线电波的频率为f，接收到的回波的频率为f′，则（　　） A．当f=f′时，表明前车与无人车速度相同 B．当f=f′时，表明前车一定处于静止状态 C．当f′＞f时，表明两车之间距离增大 D．当f′＜f时，表明两车之间距离减小 2.（2026•四川泸州高二下期中）小河中有一个实心桥墩P，A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶，俯视如图所示，小河水面平静。现在S处以某一频率拍打水面，使形成的水波能带动树叶A振动起来，可以采用的方法是（　　） A．提高拍打水面的频率 B．降低拍打水面的频率 C．无需拍打水面，A也会振动起来 D．无论怎样拍打水面，A都不会振动起来 3.（2026•四川泸州高三上期中联考）汽车上安装有汽车主动降噪系统，它是一种能够自动减少车内噪声的技术，在汽车行驶过程中，许多因素都会产生噪声，系统会通过车身的声学反馈技术，通过扬声器发出声波将车外噪声反向抵消，从而减少车内噪声。汽车这一降噪技术运用的原理是（　　） A．声波的多普勒效应　 B．声波的衍射 C．声波的反射　 D．声波的干涉 4.（2026•四川荣县中学高二上月考）如图所示，S1、S2是同一介质中的两个相干波源，a、b、c、d、e是S1、S2连线的中垂线上的五个点，某时刻两列波的波谷在c点相遇，波峰分别在a、e点相遇。下列判断中正确的是（　　） A．a、e点在两列波波峰相遇时是振动加强点，过段时间后将变成振动减弱点 B．b是振动减弱点，若两列波的振幅相等，其振幅将为零 C．c点将一直处于波谷位置 D．d点是振动加强点，在某时刻离开平衡位置的位移可能为零 完成课后作业　第三章　5.6. 答案 5.波的干涉与衍射 6.多普勒效应 【基础知识落实】 知识点一 2.总位移 知识点二 1.频率　2.频率　3.波的叠加 知识点三 1.障碍物　2.小 知识点四 1.波源　2.（2）增多　大于　（3）减少　小于　3.流速 情境思辨 （1）√　（2）×　（3）√　（4）×　（5）√ 【核心要点突破】 要点一　 知识精研 【探究】 1.提示：（1）两列波相遇前、相遇后的波形相同。 （2）两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大。 2.提示：（1）两列波相遇前、相遇后的波形相同。 （2）两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。 【典例 1】　BD　经过两列波分别向前传播，两列波还没相遇，波形保持不变，选项A错误；经过两列机械波分别向前传播，两列波的前端正好相遇，选项B正确；经过两列机械波分别向前传播，两列波的波谷正好相遇，根据波的叠加原理，应该有振幅更大的波谷，选项C错误；经过T，则两列波完全相遇，根据波的叠加原理，所有质点位移为零，即选项D正确。 素养训练 1.C　由题图可知，两列波的波峰与波谷叠加，振动减弱，两波的振幅相等，所以题图乙所示的时刻两列波“消失”。根据波形平移法判断可知，向右传播的波单独引起M的运动方向向下，N的运动方向向上，向左传播的波单独引起M的运动方向向下，N的运动方向向上，根据波的叠加原理可知，此时M质点的运动方向向下，N质点的运动方向向上，故C正确，A、B、D错误。 2.BD　当左列波的波峰和右列波的波谷相遇时，叠加后的图像为B；当两列波的波峰相遇时，叠加后的图像为D；而A和C是不可能出现的。 要点二　 【典例 2】　C　振动的质点只是在各自的平衡位置附近振动，不会“随波逐流”，则a处的质点将不会向偏右方向运动，选项A错误；c点是波谷和波谷叠加，由于两列波的振幅相等，其振幅为2A，虽然此时位移为－2A，但不是始终处于－2A处，选项B错误；由题图知c点是波谷和波谷叠加的位置，是振动加强点，经过T，c处的质点将通过平衡位置，选项C正确；若S2不动，S1沿S1b连线向b运动，振动加强区和减弱区将重新划分，则b处质点并不始终处于振动减弱区，选项D错误。 【典例 3】　C　由题意可知简谐波的周期为T= s=0.5 s，由此可知简谐波的波长λ=vT=8×0.5 m=4 m，选项A错误；振动加强点要求波程的差值为半波长的偶数倍，计算可知在S1和S2连线上距离波源S1为1 m、3 m、5 m、7 m、9 m位置的质点振动均加强，一共有5个位置，选项B错误；由于S1和S2连线上一共有5个位置振动加强，因此椭圆上、下半椭圆上均有5个振动加强的位置，椭圆上一共有10个位置振动加强，选项C正确；位于y轴上的所有质点到两波源的距离相等，波程差为0，因此均是振动加强点，选项D错误。 素养训练 　B　a点位置波峰与波峰叠加，表明其振动加强，其振动的振幅为3A，它偏离平衡位置的位移在－3A~3A之间变化，选项A错误；图中b点位置波谷与波谷叠加，表明其振动加强，其振动的振幅为3A，选项B正确；c点是a、b两点连线的中点，根据图像可知，a、b、c三点位于两波源连线的中垂线上，由于两波源振动步调相同，则c点是振动加强点，其振幅为3A，它偏离平衡位置的位移在－3A~3A之间变化，c点并不是静止的，选项C错误；图中d点位置波峰与波谷叠加，表明其振动减弱，由于两波源振幅分别为A、2A，则其振幅为A，它偏离平衡位置的位移在－A~A之间变化，选项D错误。 要点三　 知识精研 【探究】 提示：（1）上述现象属于波的衍射现象。 （2）要使上述现象较明显，需要障碍物或者小孔的尺寸与波长相差不多或更小。 【典例 4】　B　图中孔的尺寸与波长差不多，能观察到水波明显的衍射现象，选项A错误；孔的尺寸比波长小或与波长差不多才能观察到明显的衍射现象，图中孔的尺寸与波长差不多，如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象，选项B正确；因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距离应相等，选项C错误；波速由介质决定，故波速不变，由v=λf可知，若使波源频率增大，则波长变小，如果孔的大小不变，则衍射现象变得更加不明显，选项D错误。 素养训练 　B　水波在传播过程中遇到了小孔B，与水波的波长相比，小孔B的尺寸比较小，所以能发生明显的衍射现象，水面上的波能明显进入阴影Ⅱ、Ⅲ区域；但与水波的波长相比，A挡板的尺寸较大，不能发生明显的衍射现象，所以水面上波分布于除阴影Ⅰ以外区域，则阴影Ⅱ、Ⅲ区域发生明显衍射，故A、C、D错误，B正确。 要点四　 【典例 5】　C　题图表示的是多普勒效应，选项A错误；根据波的图样可知，前侧形成的波纹比较密，后侧形成的波纹比较稀疏，由多普勒效应可知，前侧波的频率大于后侧波的频率，左侧波的频率等于右侧波的频率，救护车向前运动，单位时间内前侧接收的完全波个数比后侧的多，选项C正确，选项B、D错误。 素养训练 1.A　根据多普勒效应可知，当某汽车远离测速仪时，被该汽车反射回来的反射波与测速仪发出的超声波相比，频率变小，波速不变，选项A正确，选项B、C、D错误。 2.AD　女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她就有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都会感觉到哨声音调变高；反之，女同学在点C向左运动时，她感觉到哨声音调变低，选项A、D正确，B、C错误。 【教学效果检测】 1.A　当声源和观察者之间的距离不发生变化时，观察者接收到的频率和声源发出的频率相等，故当f=f′时，说明二者之间的距离不变，表明前车与无人车速度相同，但不一定静止，选项A正确，选项B错误；当f′＞f时，说明接收到的频率增大，两车间距离减小，选项C错误；当f′＜f时，说明接收到的频率减小，则两车间距离增大，选项D错误。 2.B　要使树叶振动起来，需要波衍射到树叶处，因为障碍物的尺寸较大，所以要增加水波的波长才能较好发生衍射。拍打水面时，水波中的质点上下振动，形成的波向前传播，提高拍打水面的频率，则质点振动的频率增加，波的频率与振动的频率相等，根据λ=，波速不变，频率增大，波长减小，衍射现象不明显，反之降低频率，波长增大，衍射现象更明显。故降低拍打水面的频率，可以使衍射现象明显，故选B。 3.D　当通过扬声器发出声波与车外噪声的振幅、频率相同、相位相反时，叠加后能反向抵消，从而减少车内噪声，汽车这一降噪技术运用的原理是波的干涉，故选D。 4.D　两列相干波叠加时，波峰与波峰相遇、波谷与波谷相遇的点均为振动加强点，振动加强点始终是振动加强点，不会变成振动减弱点，选项A错误；因为S1、S2中垂线上的点到两列波源的距离相等，故b是振动加强点，若两列波的振幅相等，其振幅将为原来的2倍，选项B错误；c点是波谷的相遇点，是振动加强点，但不是一直处在波谷的位置，而是在平衡位置附近振动，选项C错误；d点是振动加强点，振动加强点指的是振幅增大，依然在平衡位置附近振动，某时刻离开平衡位置的位移可能为零，选项D正确。 8 / 9 学科网（北京）股份有限公司 $