第4節(jié)波的干涉(賦能課精細(xì)培優(yōu)科學(xué)思維)課標(biāo)要求學(xué)習(xí)目標(biāo)通過(guò)實(shí)驗(yàn),了解波的干涉現(xiàn)象。1.理解波的疊加原理,會(huì)根據(jù)波的疊加原理判斷振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和振動(dòng)減弱點(diǎn)。2.知道形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件,認(rèn)識(shí)干涉圖樣。3.能利用波的干涉現(xiàn)象解釋有關(guān)物理現(xiàn)象。一、波的疊加1.波的獨(dú)立性原理兩列波相遇后彼此穿過(guò),仍然各自的不變,繼續(xù)沿著原來(lái)的方向傳播,彼此之間互不影響。

2.波的疊加原理在幾列波重疊的區(qū)域里,介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)參與這幾列波引起的振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的。

二、波的干涉1.定義相同、恒定、相同的兩列波疊加時(shí),某些區(qū)域的振動(dòng)總是,某些區(qū)域的振動(dòng)總是的現(xiàn)象。

2.干涉圖樣波的干涉形成的穩(wěn)定圖樣。3.穩(wěn)定干涉條件(1)兩列波的頻率必須。

(2)兩個(gè)波源的相位差必須。

4.干涉的普遍性一切波都能發(fā)生干涉,干涉是特有的現(xiàn)象。

[質(zhì)疑辨析]兩列水波的干涉圖樣如圖所示,觀察其現(xiàn)象,判斷下列說(shuō)法是否正確。(1)兩列水波的頻率一定相同。()(2)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終處于波峰。()(3)同一位置振動(dòng)加強(qiáng)與振動(dòng)減弱交替出現(xiàn)。()(4)振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)與振動(dòng)減弱區(qū)相互間隔。()(5)振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)的位移可以為零。 ()強(qiáng)化點(diǎn)(一)波的疊加任務(wù)驅(qū)動(dòng)觀察如圖所示的兩列波相遇時(shí)和相遇后的特點(diǎn),說(shuō)一說(shuō)兩列波在傳播過(guò)程中,相遇時(shí)和相遇后遵循什么規(guī)律?[要點(diǎn)釋解明]1.波的獨(dú)立傳播:兩列波在彼此相遇并穿過(guò)后,仍然保持各自的波長(zhǎng)、頻率等運(yùn)動(dòng)特征不變,繼續(xù)沿著原來(lái)的方向傳播,彼此之間互不影響。2.波的疊加原理:幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)特征,繼續(xù)傳播,在它們重疊的區(qū)域里,介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波引起的振動(dòng),質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的矢量和。[典例](多選)如圖所示,波源S1在繩的左端發(fā)出頻率為f1、振幅為A1的半個(gè)波形a,同時(shí)另一個(gè)波源S2在繩的右端發(fā)出頻率為f2、振幅為A2的半個(gè)波形b,且f1<f2,P為兩個(gè)波源連線的中點(diǎn)(圖中未畫出)。已知機(jī)械波在介質(zhì)中傳播的速度只由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定。下列說(shuō)法正確的是()A.兩列波比較,a波將先到達(dá)P點(diǎn)B.兩列波在P點(diǎn)疊加時(shí),P點(diǎn)的位移最大可達(dá)A1+A2C.b的波峰到達(dá)P點(diǎn)時(shí),a的波峰還沒(méi)有到達(dá)P點(diǎn)D.兩列波相遇時(shí),繩上位移可達(dá)A1+A2的點(diǎn)只有一個(gè),此點(diǎn)在P點(diǎn)的左側(cè)聽(tīng)課記錄:[題點(diǎn)全練清]1.波長(zhǎng)相同、振幅不同的兩列橫波,形狀均相當(dāng)于正弦曲線的一半,沿相反方向傳播,如圖所示為兩列波在某一時(shí)刻相遇的情境,則此時(shí)刻a、b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向?yàn)?)A.a質(zhì)點(diǎn)向下,b質(zhì)點(diǎn)向上B.a質(zhì)點(diǎn)向上,b質(zhì)點(diǎn)向下C.a、b質(zhì)點(diǎn)均向上D.a、b質(zhì)點(diǎn)均向下2.(多選)如圖所示為同種介質(zhì)中兩列相向傳播的振幅、波長(zhǎng)都相同的橫波,它們?cè)贠點(diǎn)相遇后,下列圖像可能存在的是()強(qiáng)化點(diǎn)(二)波的干涉任務(wù)驅(qū)動(dòng)兩列水波的干涉圖樣如圖所示,觀察其有什么規(guī)律?[要點(diǎn)釋解明]1.干涉圖樣的特點(diǎn)(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(shí)間變化)。(3)加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)相互間隔。2.振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和振動(dòng)減弱點(diǎn)(1)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn):振動(dòng)的振幅等于兩列波振幅之和,即A=A1+A2。(2)振動(dòng)減弱點(diǎn):振動(dòng)的振幅等于兩列波振幅之差,即A=|A1A2|。3.振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和振動(dòng)減弱點(diǎn)的判斷(1)條件判斷法:振動(dòng)情況完全相同的兩列波疊加時(shí),設(shè)點(diǎn)到兩波源的路程差為Δx,當(dāng)Δx=|x2x1|=kλ(k=0,1,2,…)時(shí)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),當(dāng)Δx=|x2x1|=(2k+1)λ2(k=0,1,2,…)時(shí)為振動(dòng)減弱點(diǎn)。若兩波源振動(dòng)步調(diào)相反,(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)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn);若某點(diǎn)總是波峰與波谷相遇,則為振動(dòng)減弱點(diǎn)。[典例](2025·成都階段練習(xí))(多選)如圖甲所示,在x軸上有兩個(gè)波源S1和S2,兩波源在紙面內(nèi)做垂直于x軸的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng),其振動(dòng)圖像分別如圖乙和圖丙所示。兩波源形成的機(jī)械波沿x軸傳播的速度均為0.25m/s,則()A.兩波源形成的波不同,不能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象B.x=0的點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn),振幅為6mC.x=1m的點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn),振幅為2mD.兩波源的連線上(不含波源)有12個(gè)振動(dòng)減弱點(diǎn),它們的振幅為2m聽(tīng)課記錄:[題點(diǎn)全練清]1.(2025·廣東中山階段練習(xí))(多選)兩列完全相同的機(jī)械波在某時(shí)刻的疊加情況如圖所示,圖中的實(shí)線和虛線分別表示波峰和波谷,此時(shí)()A.P、M連線為振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)B.P、M連線中點(diǎn)速度大小為0C.P、M、Q、N四點(diǎn)速度大小均為0D.再經(jīng)過(guò)半個(gè)周期,Q、N兩點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)2.(2024·江西高考)如圖(a)所示,利用超聲波可以檢測(cè)飛機(jī)機(jī)翼內(nèi)部缺陷。在某次檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中,入射波為連續(xù)的正弦信號(hào),探頭先后探測(cè)到機(jī)翼表面和缺陷表面的反射信號(hào),分別如圖(b)、(c)所示。已知超聲波在機(jī)翼材料中的波速為6300m/s。關(guān)于這兩個(gè)反射信號(hào)在探頭處的疊加效果和缺陷深度d,下列選項(xiàng)正確的是()A.振動(dòng)減弱;d=4.725mmB.振動(dòng)加強(qiáng);d=4.725mmC.振動(dòng)減弱;d=9.45mmD.振動(dòng)加強(qiáng);d=9.45mm課下請(qǐng)完成課時(shí)跟蹤檢測(cè)(十八)第4節(jié)波的干涉課前預(yù)知教材一、1.保持運(yùn)動(dòng)特征2.同時(shí)矢量和二、1.頻率相位差振動(dòng)方向加強(qiáng)減弱3．(1)相同(2)保持不變4.波[質(zhì)疑辨析](1)√(2)×(3)×(4)√(5)√課堂精析重難強(qiáng)化點(diǎn)(一)[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]提示：(1)相遇時(shí)凸起的高度比原來(lái)的更大一些。(2)兩列波相遇后仍然保持原來(lái)各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播，并沒(méi)有受到另一列波的影響。[典例]選CD因兩列波波速相等，故兩列波能同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)，A錯(cuò)誤；因f1<f2，由λ＝eq\f(v,f)可知，λ1>λ2，故當(dāng)兩列波同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)時(shí)，a波的波峰離P點(diǎn)的距離比b波的波峰離P點(diǎn)的距離大，因此兩波峰不能同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)，兩波峰應(yīng)在P點(diǎn)左側(cè)相遇，此位置對(duì)應(yīng)的位移為A1＋A2，B錯(cuò)誤，C、D正確。[題點(diǎn)全練清]1．選A根據(jù)同側(cè)法可知，a質(zhì)點(diǎn)在向右傳播的波上向下振動(dòng)，在向左傳播的波上向下振動(dòng)，故a質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向向下；b質(zhì)點(diǎn)在向右傳播的波上向上振動(dòng)，在向左傳播的波上向上振動(dòng)，故b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向向上。故選A。2．選BD當(dāng)左列波的波峰和右列波的波谷相遇時(shí)，疊加后的圖像為B；當(dāng)兩列波的波峰相遇時(shí)，疊加后的圖像為D；而A和C是不可能出現(xiàn)的，故選B、D。強(qiáng)化點(diǎn)(二)[任務(wù)驅(qū)動(dòng)]提示：振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)相互間隔且穩(wěn)定不變。[典例]選BD由題圖乙、丙可知兩列波的周期都為4s，則兩列波的頻率都為f＝eq\f(1,T)＝0.25Hz，可知兩列波的頻率相同，相位差恒定，可形成穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，故A錯(cuò)誤；兩列波的波長(zhǎng)均為λ＝vT＝1m，x＝0的點(diǎn)到兩波源的波程差為Δs1＝4m－2m＝2m＝2λ，由于兩波源的起振方向相同，可知x＝0的點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，振幅為A＝4m＋2m＝6m，故B正確；x＝1m的點(diǎn)到兩波源的波程差為Δs2＝3m－3m＝0，由于兩波源的起振方向相同，可知x＝1m的點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，振幅為A＝4m＋2m＝6m，故C錯(cuò)誤；設(shè)振動(dòng)減弱點(diǎn)距離S1為l，則兩波源的連線上(不含波源)振動(dòng)減弱點(diǎn)到兩波源的波程差滿足eq\b\lc\|\rc\|(\a\vs4\al\co1(6－l－l))＝eq\f(λ,2)(2n＋1)(n＝0,1,2,3，…)，在中點(diǎn)的兩側(cè)各有6個(gè)振動(dòng)減弱點(diǎn)，即兩波源的連線上(不含波源)有12個(gè)振動(dòng)減弱點(diǎn)，它們的振幅為2m，故D正確。[題點(diǎn)全練清]1．選AC由題圖可知M點(diǎn)為波峰與波峰相遇的點(diǎn)，P點(diǎn)為波谷與波谷相遇的點(diǎn)，則P、M兩點(diǎn)均為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，且P、M連線為振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)，P、M兩點(diǎn)連線中點(diǎn)未達(dá)到波峰或波谷，故速度大小不為0，故A正確，B錯(cuò)誤；P點(diǎn)處于波谷，M點(diǎn)處于波峰，速度大小為0；Q、N兩點(diǎn)均為波峰與波谷相遇的點(diǎn)，為振動(dòng)減弱點(diǎn)，則速度大小為0，即四點(diǎn)的速度大小均為0，故C正確；再經(jīng)過(guò)半個(gè)周期，Q、N兩點(diǎn)仍為振動(dòng)減弱點(diǎn)，故D錯(cuò)誤。2．選A根據(jù)反射信號(hào)圖像可知，超聲波的傳播周期T＝2×10－7s，