高中物理 第2章 机械波 5 波的干涉与衍射 6 多普勒效应学案 沪科版选修3-4-沪科版高二选修3-4物理学案VIP免费

波的干涉与衍射多普勒效应1.知道波具有独立传播的特性和两波叠加的位移规律．2.知道什么是波的干涉现象及产生稳定干涉的必要条件，并理解波的干涉原理．(重点、难点)3.知道什么是波的衍射现象，并理解发生明显衍射现象的条件．(重点)4.知道什么是多普勒效应，知道它是在波源与观察者之间有相对运动时产生的现象．一、波的叠加原理1．波的独立性：大量事实证明，几列波相遇时能够保持各自的特性(频率、波长、振动方向等)继续传播、互不影响，这就是波的独立性．2．波的叠加原理：几列波相遇时，在相遇区域内，任一质点的位移是各列波单独存在时在该点所引起的位移的矢量和，这就是波的叠加原理．二、波的干涉现象1．实验：波源是固定在同一振动发生器上的两个振动小球，如图所示，当振动器上下振动时，两振动小球便周期性地触动水面，形成两个振动频率和振动步调相同的波源．这两个波源产生的是两列步调相同、频率也相同的波．2．现象：两列波相遇后，水面上出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域，并且这两种区域在水面上的位置是稳定的．3．规律(1)干涉条件：只要是振动频率相同、步调一致(相差恒定)的两列波叠加就会产生干涉现象．(2)干涉图样：发生干涉现象时，振动加强区和振动减弱区相互隔开，始终稳定．三、波的衍射1．定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射．2．发生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或者比波长还小就能发生明显的衍射现象．四、感受多普勒效应1．定义：多普勒效应指由于波源与观察者之间有相对运动，使观察者感受到波的频率发生了变化的现象．2．现象分析(1)波源与观察者相对静止时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观察者感觉到的频率等于波源振动的频率．(2)波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察者感觉到的频率大于波源的频率，即感觉到的频率增加．(3)波源与观察者相互远离时，观察者感觉到的频率变小．波的干涉现象的理解1．波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加．2．稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定．如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点．因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象．3．明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的，明显的干涉图样除了满足相干条件外，还必须满足两列波振幅差别不大．振幅越是接近，干涉图样越明显．4．振动加强的点和振动减弱的点始终在以振源的频率振动，其振幅不变(若是振动减弱点，振幅可为0)，但其位移随时间变化．5．干涉图样及其特征(1)干涉图样：如图所示．(2)特征①加强区和减弱区的位置固定不变．②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变化)．③加强区与减弱区互相间隔．6．“加强点”或“减弱点”位置判断设S1、S2为两相干波源，介质中某点P到S1、S2的距离分别为PS1、PS2，波程差Δx＝PS1－PS2(1)Δx＝nλ(n＝0，±1，±2…)，即波程差为波长整数倍时，P点为振动加强点．(2)Δx＝(2n＋1)(n＝0，±1，±2…)，即波程差为半个波长的奇数倍时，P点为振动减弱点．振动加强的点的振动总是加强，但并不是始终处于波峰或波谷，它们都在平衡位置附近振动，有的时刻位移为零．只是振幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈．(多选)如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同．实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷．关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的是()A．该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱B．该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强C．a质点的振动始终是最弱的，b、c、d质点的振动始终是最强的D．再过后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱[思路点拨]解题的关键有两点：(1)干涉图样只是某一时刻的现象，所有质点都在不停的振动．(2)振动加强和减弱的区域的空间位置不变．...