波的干涉(賦能課——精細培優(yōu)科學(xué)思維)第4

節(jié)課標(biāo)要求學(xué)習(xí)目標(biāo)通過實驗，了解波的干涉現(xiàn)象。1.理解波的疊加原理，會根據(jù)波的疊加原理判斷振動加強點和振動減弱點。2.知道形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件，認識干涉圖樣。3.能利用波的干涉現(xiàn)象解釋有關(guān)物理現(xiàn)象。課前預(yù)知教材課堂精析重難0102CONTENTS目錄課時跟蹤檢測03課前預(yù)知教材一、波的疊加1.波的獨立性原理:兩列波相遇后彼此穿過，仍然_______各自的___________不變，繼續(xù)沿著原來的方向傳播，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_____參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的________。保持運動特征同時矢量和二、波的干涉1.定義:______相同、________恒定、________相同的兩列波疊加時，某些區(qū)域的振動總是______，某些區(qū)域的振動總是______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。頻率相位差振動方向加強減弱相同保持不變波[質(zhì)疑辨析]兩列水波的干涉圖樣如圖所示，觀察其現(xiàn)象，判斷下列說法是否正確。(1)兩列水波的頻率一定相同。 ()(2)振動加強點始終處于波峰。 ()(3)同一位置振動加強與振動減弱交替出現(xiàn)。 ()(4)振動加強區(qū)與振動減弱區(qū)相互間隔。 ()(5)振動加強區(qū)的位移可以為零。

()

√××√√課堂精析重難觀察如圖所示的兩列波相遇時和相遇后的特點，說一說兩列波在傳播過程中，相遇時和相遇后遵循什么規(guī)律?任務(wù)驅(qū)動強化點(一)波的疊加提示:(1)相遇時凸起的高度比原來的更大一些。(2)兩列波相遇后仍然保持原來各自的運動狀態(tài)繼續(xù)傳播，并沒有受到另一列波的影響。1.波的獨立傳播:兩列波在彼此相遇并穿過后，仍然保持各自的波長、頻率等運動特征不變，繼續(xù)沿著原來的方向傳播，彼此之間互不影響。2.波的疊加原理:幾列波相遇時能夠保持各自的運動特征，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和。要點釋解明[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的半個波形a，同時另一個波源S2在繩的右端發(fā)出頻率為f2、振幅為A2的半個波形b，且f1<f2，P為兩個波源連線的中點(圖中未畫出)。已知機械波在介質(zhì)中傳播的速度只由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定。下列說法正確的是(

)A.兩列波比較，a波將先到達P點B.兩列波在P點疊加時，P點的位移最大可達A1+A2C.b的波峰到達P點時，a的波峰還沒有到達P點D.兩列波相遇時，繩上位移可達A1+A2的點只有一個，此點在P點的左側(cè)√√

1.波長相同、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刻相遇的情境，則此時刻a、b質(zhì)點的振動方向為(

)A.a質(zhì)點向下，b質(zhì)點向上B.a質(zhì)點向上，b質(zhì)點向下C.a、b質(zhì)點均向上D.a、b質(zhì)點均向下題點全練清√解析:根據(jù)同側(cè)法可知，a質(zhì)點在向右傳播的波上向下振動，在向左傳播的波上向下振動，故a質(zhì)點的振動方向向下；b質(zhì)點在向右傳播的波上向上振動，在向左傳播的波上向上振動，故b質(zhì)點的振動方向向上。故選A。2.(多選)如圖所示為同種介質(zhì)中兩列相向傳播的振幅、波長都相同的橫波，它們在O點相遇后，下列圖像可能存在的是(

)√√解析:當(dāng)左列波的波峰和右列波的波谷相遇時，疊加后的圖像為B；當(dāng)兩列波的波峰相遇時，疊加后的圖像為D；而A和C是不可能出現(xiàn)的，故選B、D。兩列水波的干涉圖樣如圖所示，觀察其有什么規(guī)律?任務(wù)驅(qū)動強化點(二)波的干涉提示:振動加強點和減弱點相互間隔且穩(wěn)定不變。1.干涉圖樣的特點(1)加強區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變。(2)加強區(qū)始終加強，減弱區(qū)始終減弱(加強區(qū)與減弱區(qū)不隨時間變化)。(3)加強區(qū)與減弱區(qū)相互間隔。要點釋解明2.振動加強點和振動減弱點(1)振動加強點:振動的振幅等于兩列波振幅之和，即A=A1+A2。(2)振動減弱點:振動的振幅等于兩列波振幅之差，即A=|A1-A2|。

[典例]

(2025·成都階段練習(xí))(多選)如圖甲所示，在x軸上有兩個波源S1和S2，兩波源在紙面內(nèi)做垂直于x軸的簡諧運動，其振動圖像分別如圖乙和圖丙所示。兩波源形成的機械波沿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的點為振動加強點，振幅為6mC.x=1m的點為振動減弱點，振幅為2mD.兩波源的連線上(不含波源)有12個振動減弱點，它們的振幅為2m√√

1.(2025·廣東中山階段練習(xí))(多選)兩列完全相同的機械波在某時刻的疊加情況如圖所示，圖中的實線和虛線分別表示波峰和波谷，此時(

)A.P、M連線為振動加強區(qū)B.P、M連線中點速度大小為0C.P、M、Q、N四點速度大小均為0D.再經(jīng)過半個周期，Q、N兩點振動加強題點全練清√√解析:由題圖可知M點為波峰與波峰相遇的點，P點為波谷與波谷相遇的點，則P、M兩點均為振動加強點，且P、M連線為振動加強區(qū)，

P、M兩點連線中點未達到波峰或波谷，故速度大小不為0，故A正確，B錯誤；P點處于波谷，M點處于波峰，速度大小為0；Q、N兩點均為波峰與波谷相遇的點，為振動減弱點，則速度大小為0，即四點的速度大小均為0，故C正確；再經(jīng)過半個周期，Q、N兩點仍為振動減弱點，故D錯誤。2.(2024·江西高考)如圖(a)所示，利用超聲波可以檢測飛機機翼內(nèi)部缺陷。在某次檢測實驗中，入射波為連續(xù)的正弦信號，探頭先后探測到機翼表面和缺陷表面的反射信號，分別如圖(b)、(c)所示。已知超聲波在機翼材料中的波速為6300m/s。關(guān)于這兩個反射信號在探頭處的疊加效果和缺陷深度d，下列選項正確的是(

)A.振動減弱；d=4.725mm B.振動加強；d=4.725mmC.振動減弱；d=9.45mm D.振動加強；d=9.45mm√

課時跟蹤檢測1234567891011121.下列關(guān)于兩列波相遇時疊加的說法正確的是(

)A.相遇之后，振幅小的一列波將減弱，振幅大的一列波將加強B.相遇并彼此穿過之后，兩列波的運動特征與相遇前不相同C.在相遇區(qū)域，任意一點的總位移等于兩列波分別在該點引起的位移的矢量和D.相遇之后，疊加區(qū)域內(nèi)質(zhì)點的振動均加強√678910111212345解析:波在相遇時獨立傳播，互不影響，A、B錯誤；根據(jù)波的疊加原理，可知在兩列波相遇區(qū)域振動位移等于兩列波單獨傳播時引起的位移的矢量和，C正確；相遇之后，疊加區(qū)域內(nèi)有的質(zhì)點振動加強，有的質(zhì)點振動減弱，D錯誤。1567891011122342.(2025·貴州六盤水期末)在空曠室外做物理實驗，將兩個相同的音叉間隔一定距離擺放，某同學(xué)同時敲響兩個音叉，另一個同學(xué)在音叉周圍走動，發(fā)現(xiàn)聽到的聲音忽大忽小，這種現(xiàn)象是聲波的(

)A.反射現(xiàn)象 B.衍射現(xiàn)象C.折射現(xiàn)象 D.干涉現(xiàn)象√156789101112234解析:某同學(xué)同時敲響兩個相同的音叉，音叉發(fā)出的聲波頻率相同、相位差恒定，另一個同學(xué)能聽到忽大忽小的聲音是因為兩列聲波發(fā)生了干涉，故選D。1567891011122343.(多選)水槽中，與水面接觸的兩根相同細桿固定在同一個振動片上。振動片做簡諧運動時，兩根細桿周期性觸動水面形成兩個波源。兩波源發(fā)出的波在水面上相遇，在重疊區(qū)域發(fā)生干涉并形成了干涉圖樣。關(guān)于兩列波重疊區(qū)域內(nèi)水面上振動的質(zhì)點，下列說法正確的是(

)A.不同質(zhì)點的振幅都相同B.不同質(zhì)點振動的頻率都相同C.不同質(zhì)點振動的相位都相同D.不同質(zhì)點振動的周期都與振動片的周期相同√√156789101112234解析:由題意可知兩列波的頻率相同，任何質(zhì)點都在按照相同的頻率在振動，兩列波形成干涉圖樣后，有振動加強區(qū)與振動減弱區(qū)，不同區(qū)域的質(zhì)點振幅和位移不一定相同，各質(zhì)點振動的周期與波源周期相同，波源振動周期又與振動片的振動周期相同，故A錯誤，B、D正確；不同位置處的質(zhì)點起振的先后順序不同，離波源距離不同的質(zhì)點，振動的相位是不同的，故C錯誤。1567891011122344.(2025·廣東階段練習(xí))(多選)某次地震震源附近兩列振幅和頻率均相同的地震橫波在某一時刻形成的波形如圖所示，實線為波峰，虛線為波谷，a、b、c、d為地殼中的四個位置，則下列說法正確的是(

)A.位置a此時的速度最大，加速度為零，為振動加強點B.位置a、b連線間的振動加強點有無窮多個C.位置d將在下一刻發(fā)生振動D.此時位置a、b、c的加速度最大，這些點的振動始終加強√√156789101112234解析:由發(fā)生干涉的條件知，兩列地震橫波相遇時，能形成穩(wěn)定的干涉，根據(jù)波的疊加，結(jié)合題圖所示時刻的波形圖可知，此時位置a處于波谷，且為振動加強點，則位置a此時的速度為零，加速度最大，故A錯誤；位置d是波峰與波谷疊加的點，為振動減弱點，因為兩列地震橫波振幅相同，所以位置d的振幅始終為0，不發(fā)生振動，故C錯誤；由題圖可知位置a、c是兩列波波谷與波谷疊加的點，位置b是兩列波波峰與波峰疊加的點，所以題圖所示時刻，位置a、b、c的加速度最大，且a、b、c連線上的點均為振動加強點，故B、D正確。1567891011122345.(2025·江蘇南通階段練習(xí))兩列振幅分別為A1、A2且波長相同的平面簡諧橫波，以相同的速率沿相反方向在同一介質(zhì)中傳播，如圖所示為某一時刻的波形圖，其中實線為向左傳播的波，虛線為向右傳播的波，a、b、c、d、e為介質(zhì)中沿波傳播路徑上五個等間距的質(zhì)點。下列說法中正確的是(

)A.質(zhì)點a、c、e為振動減弱點B.質(zhì)點b、d為振動減弱點C.質(zhì)點a、c、e始終靜止不動D.圖中時刻質(zhì)點b的速度方向向下√156789101112234解析:兩列波的波長相等、速率相同，故頻率相同，為相干波，兩列波相向傳播，由題圖可知，質(zhì)點b、d為振動減弱點，質(zhì)點a、c、e為振動加強點，則質(zhì)點a、c、e以振幅A2+A1做簡諧運動，故A、C錯誤，B正確；由以上分析可知質(zhì)點d為振動減弱點，由波的疊加原理可知，題圖中時刻質(zhì)點b處于疊加后的波的波谷處，其速度為0，故D錯誤。1567891011122346.(2025·云南曲靖期中)(多選)如圖甲所示，t=0時刻質(zhì)點O開始振動，產(chǎn)生沿O、P所在直線向右傳播的簡諧橫波，OP=s。圖乙為質(zhì)點P從t=t1時刻開始振動的圖像，則(

)156789101112234

√√156789101112234

1567891011122347.(2025·北京海淀期末)如圖甲所示，某同學(xué)注意到手機攝像頭附近有一個小孔，查閱說明后知道手機內(nèi)部小孔位置處安裝了降噪麥克風(fēng)。翻閱資料得知:降噪麥克風(fēng)通過降噪系統(tǒng)產(chǎn)生與外界噪音相位相反的聲波，與噪音疊加從而實現(xiàn)降噪的效果。如圖乙所示是理想情況下的降噪過程，實線對應(yīng)環(huán)境噪聲，虛線對應(yīng)降噪系統(tǒng)產(chǎn)生的等幅反相聲波。則(

)156789101112234A.降噪過程實際上是聲波發(fā)生了衍射B.降噪過程可以消除通話時的所有背景雜音C.降噪聲波與環(huán)境噪聲的傳播速度相等D.質(zhì)點P經(jīng)過一個周期傳播的距離為一個波長√156789101112234解析:由題圖乙可知，降噪聲波與環(huán)境噪聲波長相等，波速相等，則頻率相同，疊加時發(fā)生干涉，由于兩列聲波等幅反相，所以振動減弱，起到降噪作用，故A錯誤；降噪過程不能消除通話時的所有背景雜音，只能消除與降噪聲波頻率相同的雜音，故B錯誤；機械波傳播的速度由介質(zhì)決定，則同一介質(zhì)中降噪聲波與環(huán)境噪聲的傳播速度相等，故C正確；質(zhì)點P在平衡位置附近振動，并不隨波遷移，故D錯誤。1567891011122348.處于同一水平面的波源S1和S2做簡諧運動，向四周分別發(fā)出兩列振幅均為A的簡諧橫波，波在同一區(qū)域傳播，形成如圖所示穩(wěn)定的干涉圖樣。圖中實線表示波峰，虛線表示波谷，N點為波峰與波谷相遇點，M點為波峰與波峰相遇點。下列說法正確的是(

)156789101112234A.兩個波源S1和S2的振動頻率不一定相同B.M點為振動加強點，其振幅為AC.N點始終處在平衡位置D.從圖示時刻開始經(jīng)過四分之一周期，M、N兩點豎直高度差不為0√156789101112234解析:因為波源S1和S2發(fā)出的兩列波形成穩(wěn)定的干涉圖樣，故兩列波為相干波，兩個波源S1和S2的振動頻率一定相同，故A錯誤；M點為振動加強點，其振幅為2A，故B錯誤；兩列簡諧橫波的振幅均為A，且N點為振動減弱點，故N點始終處在平衡位置，故C正確；從題圖所示時刻開始經(jīng)過四分之一周期，M、N兩點均處在平衡位置，故豎直高度差為0，故D錯誤。1567891011122349.(2025·江蘇無錫階段練習(xí))如圖甲所示，在xOy平面內(nèi)有兩個沿z方向做簡諧運動的點波源S1(0，0)和S2(3，0)。兩波源的振動圖像分別如圖乙和圖丙所示，兩列波的波速均為0.50m/s。t=0時刻，兩波源產(chǎn)生的波均已到達質(zhì)點A(1.5，2)和B(0，4)處，則(

)156789101112234A.質(zhì)點A位于振動加強區(qū)B.質(zhì)點A比質(zhì)點B振動得快C.0~4s內(nèi)，質(zhì)點A的最小位移為0D.0~4s內(nèi)，質(zhì)點B的最大位移為2m√156789101112234

15678910111223410.(多選)兩列振幅相等、波長均為λ、周期均為T的簡諧橫波沿同一繩子相向傳播，若兩列波均由一次全振動產(chǎn)生，t=0時刻的波形如圖1所示，此時兩列波相距λ，則(

)156789101112234

√√156789101112234

15678910111223411.(14分)(2025·江蘇徐州階段練習(xí))兩列簡諧橫波分別沿x軸正方向和負方向傳播，兩波源分別位于x軸-0.2m和1.2m處，兩波的波速均為0.4m/s，波源的振幅均為2cm。如圖為t=0時刻兩列波的圖像，此刻平衡位置在x軸0.2m和0.8m的P、Q兩質(zhì)點開始振動。質(zhì)點M、N的平衡位置分別處于x軸0.5m和0.6m處。求:156789101112234(1)左側(cè)波引起的平衡位置在x=0處質(zhì)點的振動方程；(4分)答案:y=2sin2πt(cm)

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