2018-2019版高中物理 第2章 機(jī)械波 2.5 波的干涉與衍射 2.6 多普勒效應(yīng)課件 滬科版選修3-4.ppt

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1、第2章機(jī)械波,2.5波的干涉與衍射 2.6多普勒效應(yīng),學(xué)習(xí)目標(biāo),1.知道波的疊加原理，知道波的干涉現(xiàn)象實(shí)質(zhì)上是波的一種特殊的疊加現(xiàn)象. 2.知道波的干涉圖樣的特點(diǎn)，理解形成穩(wěn)定干涉圖樣的條件，掌握振動加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的振動情況. 3.知道什么是波的衍射現(xiàn)象，知道波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件. 4.了解多普勒效應(yīng)，能運(yùn)用多普勒效應(yīng)解釋一些物理現(xiàn)象.,內(nèi)容索引,,重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測 檢測評價 達(dá)標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí) 預(yù)習(xí)新知 夯實(shí)基礎(chǔ),自主預(yù)習(xí),1.波的疊加原理 在幾列波傳播的重疊區(qū)域里，質(zhì)點(diǎn)要同時參與由幾列波引起的 ，質(zhì)點(diǎn)的位移 各列波單獨(dú)存在時在該處引起的振動 的矢量和.

2、 2.波的干涉現(xiàn)象 (1)定義：振動 相同、 一致的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動 ，某些區(qū)域的振動 ，而且振動加強(qiáng)的區(qū)域和振動減弱的區(qū)域相互 ，始終穩(wěn)定，這種現(xiàn)象叫做波的干涉. (2)條件：兩列波的 相同、 一致.,振動,等于,頻率,位移,步調(diào),加強(qiáng),減弱,隔開,頻率,步調(diào),3.波的衍射現(xiàn)象 (1)定義：波可以繞過 繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，叫做波的衍射. (2)波發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：當(dāng)縫的寬度或障礙物的大小與_____ 相差不多或比 小時，就能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象. 4.由于波源跟觀察者之間有相對運(yùn)動，使觀察者感受到波的頻率_____ 的現(xiàn)象，叫做多普勒效應(yīng)

3、.,障礙物,波長,波長,發(fā)生,了變化,重點(diǎn)探究,一、波的疊加,導(dǎo)學(xué)探究 你知道“風(fēng)聲、雨聲、讀書聲、聲聲入耳”體現(xiàn)了波的什么性質(zhì)？,答案聲波在相互交錯、疊加之后互不影響，仍能保持原來的性質(zhì)向前傳播，這種現(xiàn)象體現(xiàn)了波的傳播具有獨(dú)立性.,答案,知識深化 1.波的獨(dú)立性：大量事實(shí)證明，幾列波相遇時能保持各自的特性(頻率、波長、振動方向等)繼續(xù)傳播，互不影響.這就是波的獨(dú)立性. 2.波的疊加原理：幾列波相遇時在相遇區(qū)域內(nèi)，任一質(zhì)點(diǎn)的位移是各列波單獨(dú)存在時在該點(diǎn)引起的位移的矢量和.這就是波的疊加原理.,例1(多選)如圖1所示，沿一條直線相向傳播的兩列波的振幅和波長均相等，當(dāng)它們相遇時可能出現(xiàn)的波形是下列

4、選項(xiàng)中的,解析,圖1,,答案,,解析該題考查波的疊加原理.當(dāng)兩列波的前半個波形(或后半個波形)相遇時，B正確. 當(dāng)兩列波完全相遇時(即重疊在一起)，由波的疊加原理可知，所有質(zhì)點(diǎn)振動的位移均等于每列波單獨(dú)傳播時引起的位移的矢量和，使得所有質(zhì)點(diǎn)的振動的位移加倍，C正確.,二、波的干涉,導(dǎo)學(xué)探究 1.如圖2所示，操場上兩根電線桿上各有一只揚(yáng)聲器，接在同一擴(kuò)音機(jī)上，一位同學(xué)沿著MN方向走來，他聽到的聲音會有什么變化？為什么？,圖2,答案聲音忽強(qiáng)忽弱，因?yàn)槁暡òl(fā)生了干涉現(xiàn)象.,答案,2.如圖3所示，水波干涉實(shí)驗(yàn)裝置上，作為波源的兩個小球?yàn)槭裁垂潭ㄔ谕徽駝影l(fā)生器上？,圖3,答案為了獲得兩個振動頻率和振動

5、步調(diào)相同的波源.,答案,3.如圖4所示為水波干涉圖樣，你發(fā)現(xiàn)有什么顯著特點(diǎn)？,圖4,答案存在著一條條從兩波源中間伸展出來的相對平靜的區(qū)域和激烈振動的區(qū)域，而且兩區(qū)域間隔出現(xiàn).,答案,知識深化 1.干涉條件：只要是振動頻率相同、步調(diào)一致(相差恒定)的兩列波疊加就會產(chǎn)生干涉現(xiàn)象. 2.干涉圖樣的特征 (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.,例2(多選)圖5表示兩個相干波源S1、S2產(chǎn)生的波在同一種均勻介質(zhì)中相遇時產(chǎn)生的干涉圖樣.圖中實(shí)線表示某時刻的波峰，虛線表示的是波谷，b、d、f共線，下列說法正確

6、的是 A.a、c兩點(diǎn)的振動加強(qiáng)，b、d兩點(diǎn)的振動減弱 B.e、f兩點(diǎn)的振動介于加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)之間 C.經(jīng)適當(dāng)?shù)臅r間后，加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的位置互換 D.經(jīng)半個周期后，原來位于波峰的點(diǎn)將位于波谷，原來位于波谷的點(diǎn)將 位于波峰,圖5,,答案,,解析,解析題圖中波的干涉示意圖所示的僅是某一時刻兩列相干波疊加的情況，形成干涉圖樣的所有介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)都在不停地振動著，其位移的大小和方向都在不停地變化著.但要注意，對穩(wěn)定的干涉，振動加強(qiáng)和減弱的區(qū)域的空間位置是不變的. a點(diǎn)是波谷和波谷相遇的點(diǎn)，c是波峰和波峰相遇的點(diǎn)，都是振動加強(qiáng)的點(diǎn)；而b、d兩點(diǎn)都是波峰和波谷相遇的點(diǎn)，是振動減弱的點(diǎn)，A正確. e位于加強(qiáng)點(diǎn)的連

7、線上，仍為加強(qiáng)點(diǎn)，f位于減弱點(diǎn)的連線上，仍為減弱點(diǎn)，B錯誤. 相干波源疊加產(chǎn)生的干涉是穩(wěn)定的，不會隨時間變化，C錯誤. 因形成干涉圖樣的介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)不停地做周期性振動，經(jīng)半個周期步調(diào)相反，D正確.,三、波的衍射,導(dǎo)學(xué)探究 大家都熟悉“聞其聲不見其人”的物理現(xiàn)象，你能說出是什么原因嗎？,答案聲波在傳播過程中遇到障礙物時，可以繞過障礙物，不沿直線傳播；而光沿直線傳播，不能繞過障礙物.這樣就發(fā)生了“聞其聲不見其人”的現(xiàn)象.,答案,知識深化 1.產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或孔的尺寸跟波長相差不多或比波長小. 2.理解 (1)衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都可以發(fā)生衍射. (2)波的衍射總是存在的，只有“明

8、顯”與“不明顯”的差異，不會出現(xiàn)“不發(fā)生衍射現(xiàn)象”的說法. (3)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)出與原來同頻率的波在孔(障礙物)后傳播，就偏離了直線方向.因此，波的直線傳播只是在衍射不明顯時的近似情況.,例3(多選)如圖6所示是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置.AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，O是波源.圖中已畫出波源所在區(qū)域的波的傳播情況，每兩條相鄰波紋(圖中曲線)之間的距離表示一個波長，則關(guān)于波經(jīng)過孔之后的傳播情況，下列描述中正確的是 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

9、不變，使波源頻率增大，能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象,圖6,解析,,答案,,,解析本題主要考查發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件.觀察題圖可知孔的尺寸與波長差不多，能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象，故選項(xiàng)A對； 因波的傳播速度不變，頻率不變，故波長不變，即擋板前后波紋間距應(yīng)相等，故選項(xiàng)B對； 若將孔AB擴(kuò)大，且孔的尺寸遠(yuǎn)大于波長，則可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象，故選項(xiàng)C對； 若f增大，由 知，變小，衍射現(xiàn)象變得不明顯了，故選項(xiàng)D錯.,四、多普勒效應(yīng),導(dǎo)學(xué)探究 有經(jīng)驗(yàn)的鐵路工人可以從火車汽笛聲判斷火車的運(yùn)行方向和運(yùn)行快慢，請你說一說怎樣判斷？,答案火車靠近時，音調(diào)變高；火車遠(yuǎn)離時，音調(diào)變低；由音調(diào)變化的高低和快慢可判斷火車

10、運(yùn)行的方向和快慢.,答案,知識深化 1.多普勒效應(yīng) 如果波源或觀察者相對于介質(zhì)運(yùn)動時，使觀察者所接收到的頻率與波源的振動頻率不同.這一效應(yīng)稱為多普勒效應(yīng). 2.規(guī)律 (1)波源和觀察者無相對運(yùn)動時，觀察者接收到的頻率等于波源的頻率； (2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時，觀察者接收到的頻率大于波源的頻率； (3)當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時，觀察者接收到的頻率小于波源的頻率.,例4(多選)關(guān)于多普勒效應(yīng)，以下說法中正確的是 A.發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源的頻率發(fā)生了變化 B.發(fā)生多普勒效應(yīng)時，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化 C.多普勒效應(yīng)是在波源與觀察者之間有相對運(yùn)動(距離變化)時產(chǎn)生的 D.只有聲波才能產(chǎn)生

11、多普勒效應(yīng),,答案,,,課堂要點(diǎn)小結(jié),1.波的干涉,波的疊加,干涉,,定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象 產(chǎn)生明顯衍射的條件：障礙物(孔、縫)的尺寸比波長小或者 相差不多 波特有的現(xiàn)象：一切波都能發(fā)生衍射,頻率相同 振動情況相同,,產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件,,穩(wěn)定干涉圖樣特點(diǎn),加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變 加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔,,2.波的衍射,,3.多普勒效應(yīng),定義,規(guī)律,,應(yīng)用,波源與觀察者無相對運(yùn)動時，觀察者接收到的頻率 等于波源頻率 波源與觀察者相互接近，觀察者接收到的頻率增大 波源與觀察者相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小,,達(dá)標(biāo)檢測,1,2,3,1.(多選)下列關(guān)于波的衍射的說法正確

12、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長,,答案,,,解析,1,2,3,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； 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，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，所以選項(xiàng)B是正確的； 聲波的波長在1.7 cm到17 m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長，因此聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，所以選項(xiàng)D也是正確的.故正確答案為A、B、D.,2.關(guān)于波的疊加和干涉，

13、下列說法中正確的是 A.兩列頻率不相同的波相遇時，因?yàn)闆]有穩(wěn)定的干涉圖樣，所以波沒有 疊加 B.兩列頻率相同的波相遇時，振動加強(qiáng)的點(diǎn)只是波峰與波峰相遇的點(diǎn) C.兩列頻率相同的波相遇時，介質(zhì)中振動加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)在某時刻的位移可 能是零 D.兩列頻率相同的波相遇時，振動加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)的位移總是比振動減弱的 質(zhì)點(diǎn)的位移大,1,2,3,,答案,解析,1,2,3,解析兩列波相遇時一定疊加，沒有條件，A錯； 振動加強(qiáng)是指振幅增大，而不只是波峰與波峰相遇，B錯； 加強(qiáng)點(diǎn)的振幅增大，質(zhì)點(diǎn)仍然在自己的平衡位置兩側(cè)振動，故某時刻的位移可以是振幅范圍內(nèi)的任何值，C正確，D錯誤.,1,2,3,3.(多選)如圖7所示，波

14、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