第一部分第十二章機(jī)械波第四節(jié)波的衍射和干涉1．知道什么是波的衍射現(xiàn)象和發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件．2．了解波的疊加原理．3．知道什么是波的干涉現(xiàn)象和發(fā)生明顯干涉現(xiàn)象的必要條件．4．會用波的衍射、干涉現(xiàn)象解釋相關(guān)問題．學(xué)案一

波的衍射學(xué)案二

波的疊加和波的干涉波的衍射1．定義：波________障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象．2．實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)象(1)實(shí)驗(yàn)器材：在水槽里放兩塊擋板，中間留個_______．(2)現(xiàn)象①狹縫寬度比波長大得多時：波的傳播同光沿________傳播一樣，在擋板后面產(chǎn)生“__________”．②狹縫寬度與波長相差不多或比波長還小時：波________擋板后面繼續(xù)傳播．繞過狹縫直線陰影區(qū)繞到3．發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長____________，或者_(dá)________________．4．________都能發(fā)生衍射，衍射是波_____的現(xiàn)象．“聞其聲而不見其人”是________的衍射現(xiàn)象．相差不多比波長更小一切波特有聲波對波的衍射現(xiàn)象的理解1．關(guān)于衍射的條件應(yīng)該說衍射是沒有條件的，衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射．衍射只有“明顯”與“不明顯”之分，障礙物或小孔的尺寸跟波長差不多，或比波長小是產(chǎn)生明顯衍射的條件．2．波的衍射實(shí)質(zhì)分析波傳到小孔(障礙物)時，小孔(障礙物)仿佛是一個新波源，由它發(fā)出的與原來同頻率的波在小孔(障礙物)后傳播，就偏離了直線方向．波的直線傳播只是在衍射不明顯時的近似情況．A．此時能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B．擋板前后波紋間距離相等C．如果將孔AB擴(kuò)大，有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象D．如果孔的大小不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象思路點(diǎn)撥：能發(fā)生衍射和能發(fā)生明顯的衍射不同，波的衍射是不需要條件的，而要發(fā)生明顯的衍射必須滿足一定的條件．解析：答案：ABC【題后總結(jié)】此題首先要求通過給出的圖形，比較出波長與孔寬的關(guān)系，其次抓住v、λ、f三者的關(guān)系，再根據(jù)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，確定出正確的選項(xiàng)．【訓(xùn)練】1．(多選)下列關(guān)于波的衍射的說法正確的是(

)A．衍射是一切波特有的現(xiàn)象B．對同一列波，縫、孔或障礙物越小衍射現(xiàn)象越明顯C．只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象D．聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象是由于聲波波長較大解析：衍射是一切波特有的現(xiàn)象，所以選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)C錯誤；發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象是有條件的，只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長差不多或比波長小時，才能看到明顯的衍射現(xiàn)象，障礙物尺寸越小，衍射現(xiàn)象越明顯，所以選項(xiàng)B正確；聲波的波長在1.7cm到17m之間，一般常見的障礙物或孔的大小可與之相比，正是由于聲波波長較大，聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，所以選項(xiàng)D正確．答案：ABD2．(多選)對于波長為100m的聲波，下列說法正確的是(

)A．在同一均勻介質(zhì)中，此波比波長為20m的聲波傳播得更快B．不能被聽見C．當(dāng)孔的大小比波長小時，衍射現(xiàn)象很明顯D．只有當(dāng)障礙物的尺寸與波長差不多時，才會發(fā)生衍射現(xiàn)象答案：BC3．在水波槽的衍射現(xiàn)象中，若打擊水面的振子振動頻率是5Hz，水波在水槽中的傳播速度為0.05m/s，為觀察到顯著的衍射現(xiàn)象，小孔直徑d應(yīng)為(

)A．10cm

B．5cmC．d>1cm

D．d<1cm4．關(guān)于波的衍射現(xiàn)象，下列說法正確的是(

)A．一些波在一定條件下才有衍射現(xiàn)象B．某些波在任何情況下都有衍射現(xiàn)象C．一切波在一定條件下才有衍射現(xiàn)象D．一切波在任何情況下都有衍射現(xiàn)象解析：衍射是波傳播過程中獨(dú)具的特征之一，衍射現(xiàn)象的發(fā)生不需要條件，即一切波在任何情況下都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，只是明顯或不明顯罷了，要想發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，必須滿足一定的條件，即孔、縫的寬度或障礙物的尺寸與波長相當(dāng)或比波長更?。鸢福篋波的疊加和波的干涉一、波的疊加1．波的獨(dú)立傳播：幾列波相遇時能夠______各自的___________，繼續(xù)傳播．2．波的疊加：在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)_____參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時引起的位移的______．如圖乙、丙、丁所示．保持運(yùn)動特征同時矢量和二、波的干涉1．實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象(1)實(shí)驗(yàn)：波源是固定在________振動片上的兩根細(xì)桿，當(dāng)振動片振動時，兩根細(xì)桿周期性地觸動水面，形成兩個波源．這兩個波源發(fā)出的是相位相同、________相同、振動方向也相同的波．(2)現(xiàn)象：這兩列波相遇后，水面上出現(xiàn)了一條條相對平靜的區(qū)域和___________的區(qū)域，這兩種區(qū)域在水面上的位置是穩(wěn)定不變的．同一個頻率激烈振動2．現(xiàn)象解釋(1)加強(qiáng)點(diǎn)：在某些點(diǎn)兩列波引起的振動______________，質(zhì)點(diǎn)的振動最劇烈，振動的振幅等于兩列波的__________，A＝________.(2)減弱點(diǎn)：在某些點(diǎn)兩列波引起的振動______________，質(zhì)點(diǎn)振動的振幅等于兩列波的__________，A＝___________，若兩列波振幅相同，質(zhì)點(diǎn)振動的合振幅就等于零，水面___________________．總是相互加強(qiáng)振幅之和A1＋A2總是相互削弱振幅之差|A1－A2|該處保持平靜3．波的干涉(1)干涉定義：________相同的兩列波疊加時，某些區(qū)域的___________、某些區(qū)域的___________的現(xiàn)象．(2)干涉圖樣：波的干涉中所形成的________．(3)干涉條件：_____相同是兩列波產(chǎn)生干涉的必要條件．(4)一切波都能發(fā)生干涉，干涉是波_______的現(xiàn)象．頻率振幅加大振幅減小圖樣頻率特有一、波的干涉圖樣1．干涉圖樣：如圖所示．2．特征：(1)加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變．(2)加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，減弱區(qū)始終減弱(加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)不隨時間變化)．(3)加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔．3．干涉圖樣的理解(1)在干涉圖象中，不能認(rèn)為加強(qiáng)點(diǎn)的位移始終最大，減弱點(diǎn)的位移始終最小，而應(yīng)該是振幅增大的點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)，振幅減小的點(diǎn)為減弱點(diǎn)；(2)不管是加強(qiáng)點(diǎn)，還是減弱點(diǎn)，還是一般位置的質(zhì)點(diǎn)在振動時，其位移都隨時間做周期性變化，位移可為0；(3)振動減弱的質(zhì)點(diǎn)并非一定不振動，只是振幅最小，等于兩列波的振幅之差，如果兩列波的振幅相同，則振動減弱點(diǎn)將總是處于靜止的，并不振動；(4)振動加強(qiáng)的點(diǎn)的振動總是加強(qiáng)，但并不是始終處于波峰或波谷，它們都在平衡位置附近振動，有的時刻位移為0，只是振幅為兩列波振幅之和，顯得振動強(qiáng)烈．2．現(xiàn)象判斷法若某點(diǎn)總是波峰與波峰(或波谷與波谷)相遇，該點(diǎn)為加強(qiáng)點(diǎn)．若總是波峰與波谷相遇，則為減弱點(diǎn)．

(多選)如圖所示為兩列波疊加的示意圖，這兩列波的振動方向、振幅、頻率完全相同．M、N、Q為疊加區(qū)域的三個頂點(diǎn)，Q為兩個波谷相遇，M為兩個波峰相遇，M、P、Q三點(diǎn)在一條直線上，N點(diǎn)為波峰和波谷相遇，則下列說法正確的是(

)A．P點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn)B．N點(diǎn)始終靜止不動C．經(jīng)1/2周期，質(zhì)點(diǎn)Q傳播到N點(diǎn)D．M點(diǎn)為振動加強(qiáng)點(diǎn)，過T/2，此點(diǎn)振動減弱思路點(diǎn)撥：理解加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的產(chǎn)生的條件和含義．解析：在波峰和波峰或波谷和波谷相遇的地方，振動加強(qiáng)；波峰和波谷相遇的地方振動減弱，則M、Q點(diǎn)均為振動加強(qiáng)點(diǎn)，N點(diǎn)為振動減弱點(diǎn)．MQ連線為振動加強(qiáng)區(qū)，所以P點(diǎn)也是振動加強(qiáng)點(diǎn)，振動加強(qiáng)點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之和．振動減弱點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之差的絕對值．由于兩列波的振幅相同，故N點(diǎn)振幅為零，即N點(diǎn)靜止不動，選項(xiàng)A、B正確．在波的傳播過程中，質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，選項(xiàng)C錯誤．M點(diǎn)振動始終加強(qiáng)，選項(xiàng)D錯誤．答案：AB【題后總結(jié)】(1)確定振動加強(qiáng)點(diǎn)或振動減弱點(diǎn)不要只看是波峰相遇點(diǎn)、波谷相遇點(diǎn)或波峰與波谷的相遇點(diǎn)，還要注意此點(diǎn)是處于振動加強(qiáng)區(qū)還是振動減弱區(qū)．(2)振動加強(qiáng)的點(diǎn)是由于兩列波傳到該點(diǎn)的振動情況始終相同，導(dǎo)致位移或速度都加強(qiáng)；而振動減弱的點(diǎn)則為兩列波傳到該點(diǎn)的振動情況始終相反，使振動減弱，加強(qiáng)點(diǎn)的位移是變化的，可以為零，但始終是加強(qiáng)的．【訓(xùn)練】1．(多選)兩列波在某區(qū)域相遇，下列說法正確的是(

)A．兩列波相遇時能夠保持各自的狀態(tài)互不干擾B．由于這兩列波相遇時疊加，當(dāng)它們分開時波的頻率、振幅都會發(fā)生變化C．如果這兩列波疊加以后使某些區(qū)域振動加強(qiáng)，某些區(qū)域振動減弱，那么這兩列波發(fā)生明顯干涉D．兩列波重疊的區(qū)域里，任何一點(diǎn)的總位移都等于兩列波分別引起的位移的矢量和解析：兩列波相遇滿足獨(dú)立傳播和疊加原理，故選項(xiàng)A、D正確．答案：AD2．(多選)如果例2中兩列波的振幅均為10cm，波速和波長分別為1m/s和0.5m，P為M、Q兩點(diǎn)連線的中點(diǎn)，下列說法正確的是(

)A．P、N兩點(diǎn)都保持靜止不動B．圖示時刻M、Q兩點(diǎn)的豎直高度差為40cmC．圖示時刻P點(diǎn)正處于平衡位置且向上運(yùn)動D．從圖示的時刻起經(jīng)0.25s后，Q通過的路程為40cm答案：BD3．下列有關(guān)干涉的說法正確的是(

)A．在干涉現(xiàn)象中，振動加強(qiáng)區(qū)域的各質(zhì)點(diǎn)總是處于波峰B．在干涉現(xiàn)象中，振動減弱區(qū)域的各質(zhì)點(diǎn)總是處于波谷C．振動加強(qiáng)區(qū)域內(nèi)的各點(diǎn)位移也可能為零D．振動加強(qiáng)區(qū)域內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的位移一定大于振動減弱區(qū)域內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)的位移解析：在干涉現(xiàn)象中，在某一時刻，某點(diǎn)是兩列波的波峰與波峰相遇，經(jīng)過半個周期就變成波谷與波谷相遇，不論是波峰與波峰相遇，還是波谷與波谷相遇，該質(zhì)點(diǎn)的位移都最大，等于兩列波的振幅之和，在該點(diǎn)兩列波引起的振動始終是加強(qiáng)的，該質(zhì)點(diǎn)在平衡位置附近振動，位移可能為零，由于時刻不確定，因此也無法判斷振動加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的位移關(guān)系．因此選項(xiàng)C正確．答案：C4．關(guān)于兩列波的穩(wěn)定干涉現(xiàn)象，下列說法正確的是(

)A．任意兩列波都能產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象B．產(chǎn)生穩(wěn)定干涉現(xiàn)象的兩列波，它們的頻率一定相同C．在振動減弱的區(qū)域，各質(zhì)點(diǎn)都處于波谷D．在振動加強(qiáng)