高中物理第三章机械波4波的干涉课件选择性必修第一册

(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。
2．关于加强点(区)和减弱点(区) (1)加强点：在某些点两列波引起的振动始终加强，质点的振动最剧 烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和，A＝A1＋A2。 (2)减弱点：在某些点两列波引起的振动始终相互削弱，质点振动的 振幅等于两列波的振幅之差，A＝|A1－A2|，若两列水波振幅相同，质点 振动的合振幅就等于零，水面保持平静。
相遇，即可达到削弱噪声的目的，若Δr＝|r2－r1|，
则Δr等于
( C)
A．波长 λ 的整数倍 C．半波长2λ的奇数倍
B．波长 λ 的奇数倍 D．半波长2λ的偶数倍
解析：根据干涉特点知，两相干波源的距离差为波长的整数倍时， 此点为振动加强点，而消除噪声不能加强，故A、B错误；距离差为半波 长的奇数倍时，此点为振动减弱点，本题为消除噪音，要减弱振动，所 以C正确D错误。
示波峰，虚线表示波谷，则以下说法正确的是
( BC )
A．A点为振动加强点，经过半个周期，这一点振动减弱
B．B点为振动减弱点，经过半个周期，这一点振动仍减弱
C．C点为振动加强点，经过半个周期，这一点
振动仍加强
D．D点为振动减弱点，经过半个周期，这一点
振动加强
解析：A点是波峰和波峰叠加，为振动加强点，且始终振动加强， 故选项A错误；B点是波峰和波谷叠加，为振动减弱点，且始终振动减 弱，故选项B正确；C点处于振动加强区，振动始终加强，故选项C正 确；D点为波峰与波谷叠加，为振动减弱点，且始终振动减弱，故选项D 错误。
对点训练
2．消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题，内燃机、通风
机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来
削弱高速气流产生的噪声，干涉型消声器的结构及气流运行如图所示，
波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播，当声波到达a处时，分成两束
相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处
知识点 1 波的叠加 1．波的独立传播特性 两列波在彼此相遇并穿过后，每列波仍像相遇前一样，保持各自
__原__来__的__波__形__，继续向前传播。(如图所示)
2．波的叠加原理 几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的 区域里，介质的质点__同__时__参与这几列波引起的振动，质点的位移等于 这几列波单独传播时引起的位移的_矢__量__和___。
提示：声音忽强忽弱，因为 声波发生了干涉现象。
要点提炼
1．干涉条件 (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、振动方向在同一直线上、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。
典例剖析
典例1 (多选)一个波源在绳的左端发出一个凸起①，频率为f1， 振幅为A1；同时另一波源在绳的右端发出一个凸起②，频率为f2，振幅 为A2，且f1<f2，P为两波源连线的中点，如图所示，已知机械波在介质 中传播的速度只由介质本身的性质决定。下列说法正确的是 (ACD)
A．两列波同时到达波源的中点P B．两列波相遇时，P点的波峰值可达A1＋A2 C．两列波相遇时，绳上波峰值可达A1＋A2的点 只有一个，此点在P点左侧 D．两列波相遇后，各自仍保持原来的波形独立传播
3．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。
(3)加强条件：某点到两个波源的波程差是波长的整数倍，即 Δx＝nλ； (n＝0,1,2,3...)
减弱条件：某点到两个波源的波程差是半波长的奇数倍，即 Δs＝2λ(2n ＋1)；(n＝0,1,2,3...)
( BD )
A．a波源的频率为b波源频率的2倍 B．a波的波长为b波波长的2倍 C．a、b两列波叠加能产生稳定的干涉 D．通过同一狭缝，a波的衍射效果比b波明显
解析：由波的图像可以看出，a 波的周期是 b 波的 2 倍，由 f＝T1可 知 a 波源的频率为 b 波源频率的12，因为波速相等(同一介质)，由波速公 式 v＝λf 可知 a 波的波长等于 b 波的 2 倍，故 A 错而 B 正确；两列波相 干的条件是频率必须相等，可知 a、b 两列波叠加不会产生稳定的干涉， C 错误；波长越长，衍射现象越明显，故 D 选项正确。
知识点 2 波的干涉
1．干涉现象 频率相同、相位差恒定、振动方向__相__同__的两列波叠加时，某些区 域的振动总是_加__强___，某些区域的振动总是_减__弱___，这种现象叫作波的 干涉。形成的这种稳定图样叫作__干__涉__图样。
2．两列波产生稳定干涉的条件 ①两列波的__频__率__必须相同。 ②两个波源的__相__位__差__必须保持不变。 3．波的干涉是波所特有的现象 一切波都能够发生_干__涉___现象；反之能够发生_干__涉___现象的，一定
特别提醒
(1)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，有的时刻位移也为零。只是振幅为两列波 振幅之和，显得振动剧烈。
(2)振动减弱点的振动始终减弱，位移的大小始终等于两列波分别引 起位移的大小之差，振幅为两列波振幅之差。如果两列波的振幅相同， 则振动减弱点将会总是处于静止。
而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱点，A正确；e点位于 加强点的连线上，为加强点。f点位于减弱点的连线上，为减弱点，B错 误；相干波源产生的波的干涉是稳定的，加强点与减弱点不会随时间变 化，C错误；因形成干涉图样的质点也在不停地做周期性振动，经半个 周期原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰，D 正确。
2．(多选)(2020·湖北省应城一中高二下学期期中)两个振动情况完全 一样的波源S1、S2相距6 m，它们在空间产生的干涉图样如图所示，图中 实线表示振动加强区域，虚线表示振动减弱区域，下列说法正确的是
A．两波源的振动频率一定相同 B．虚线一定是波谷与波谷相遇处 C．两列波的波长都是2 m D．两列波的波长都是1 m
波的叠加
做绳波叠加实验时，在水平绳两端分别向上、向下抖动一下，你能 作出它们在传播过程中的图像吗？两列波相遇时，振动情况怎样？
提示：
要点提炼
1．波的独立传播 几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播。即各自的波 长、频率等保持不变。 2．波的叠加 波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果，由于总位移是两个 位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小。 两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大。 两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。
第三章 机械波
4．波的干涉
目标体系构建 课前预习反馈 课内互动探究 核心素养提升 课堂达标检测
目标体系构建
【学习目标】 1．了解波的叠加原理。 2．通过实验，认识波的干涉现象和波的干涉图样。 3．知道波发生稳定干涉现象的必要条件。 4．知道干涉现象是波特有的现象。
【思维脉络】
课前预习反馈
典例剖析
典例 2 (多选)如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均 匀介质中相遇。图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列
说法正确的是
( AD )
A．a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱 B．e、f两点的振动介于加强和减弱之间 C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换 D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷
解析：图(a)中可以看出只有一条狭缝是一列波的传播，水波发生明 显的衍射；图(b)中有两个振源，是两列波的传播，在重叠区域，有些区 域振动加强，有些区域振动减弱，是干涉现象，故选项D正确。
课堂达标检测
1．(多选)(2021·新疆阿克苏高三模拟)在空气中的同一区域内，两列
声波波源的振动情况如图所示，可以肯定的是
『想一想』 波的干涉和叠加是怎样的关系？ 解析：(1)波的干涉是两列波在频率相同、相位差恒定的条件下的叠 加特例。 (2)波发生干涉时，相遇区域质点的振动完全满足叠加规律：振动方 向相同，振动加强；振动方向相反，振动减弱；质点的位移等于两列波 单独传播时位移的矢量和。
课内互动探究
探究 情景导入
的点将位于波峰
思路引导：(1)波的干涉中波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇的点为加 强点，波峰与波谷相遇的点为减弱点。(2)振动加强区上的点都是振动加 强点，振动减弱区上的点都是振动减弱点。(3)加强点始终加强，减弱点 始终减弱。(4)各质点在平衡位置两侧做周期性振动。
解析：波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情 况，形成干涉图样的所有质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向 都在不停地变化着。但要注意，对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域 的空间位置是不变的。a点是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相 遇的点，都是振动加强点；

『选一选』 蟋蟀是利用了a发出声音，某同学围绕蟋蟀走了一圈，听到忽高忽 低的蟋蟀声，这是由于声波的b现象，请选择a、b组合正确的是 ( B ) A．蟋蟀的嘴 衍射 B．蟋蟀的翅膀 干涉 C．蟋蟀的翅膀 共振 D．蟋蟀的嘴 共振 解析：蟋蟀是依靠一双翅膀的振动发声，两翅膀的振动频率、振幅 相同，形成相干波源，在周围出现振动加强与减弱的区域。
思路引导：(1)在同一介质中两列波的波速是相同的。 (2)两列波同时到达 P 点时，P 点位移仍为零，此后开始振动起来， 位移增大。 (3)两列波同时传播到 P 点，两列波的波速相同，波①的波长大，根 据 v＝Tλ得，波①的周期大，故波②的波峰先到 P 点，它们的波峰相遇在 P 点左侧。
解析：波的传播具有独立性，因为在同种介质中，波速相等，两列 波同时传到P点，使P点开始振动，但并非波峰同时传播到P点，如图所 示两列波的波长不同，所以当两列波同时传播到P点时，两波峰距P点的 距离并不相同，波长较小的波的波峰先到达P点，而两波峰同时到达的 位置在该时刻两波峰的中间(图中的O点)，故B项错误，A、C、D正确。
核心素养提升
比较波的干涉与衍射现象 1．研究对象不同 干涉是两列波叠加。 衍射是波绕过障碍物继续传播。 2．图样不同 干涉：强弱相间均匀图样。 衍射：新的波源。
案例
利用发波水槽得到的水面波形如图a、b所示，则 (D)
A．图a、b均显示了波的干涉现象 B．图a、b均显示了波的衍射现象 C．图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象 D．图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象
是波。
思考辨析
『判一判』
(1)敲击音叉使其发声，然后转动音叉，听到声音忽强忽弱是声波的
干涉现象。
(√)
(2)只有频率相同的两列波才可以叠加。
(×)
(3)在两列波重叠的区域里，任何一个质点的位移都等于原来位移的
2倍。
(×)
(4)产生干涉的一个必要条件是，两列波的频率必须相同。( √ )
(5)在干涉图样中，振动加强区质点的位移总是最大。 ( × )
对点训练
1．(多选)下列关于两列波相遇时叠加的说法正确的是 ( BC ) A．相遇之后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强 B．相遇之后，两列波的振动情况与相遇前完全相同 C．在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别在该点引起的位 移的矢量和 D．相遇之后，振动加强区域内质点的位移始终最大
( AC )
解析：发生稳定干涉的条件是频率相同，故A正确；波谷与波谷相 遇处于振动加强，故B错误；由图可知经过3个波长相遇，所以两列波的 波长都是2 m，故C正确，D错误。
3．(多选)(2020·河南省洛阳市第一中学高二5月)如图所示为两个完
全相同的波源在介质中形成的波相叠加而发生的干涉的示意图，实线表
解析：A错，B对：波在相遇时独立传播，互不影响。C对：根据波 的叠加原理，在两列波相遇区域振动位移等于两列波分别引起振动的位 移的矢量和。D错：振动加强点只是振幅加大，仍在平衡位置附近振 动，位移是变化的。
探究 情景导入
波的干涉
如图所示，操场中两根电线 杆上各有一只扬声器，接在同一 个 扩 音 机 上 ， 一 位 同 学 沿 着 MN 方向走来。他听到的声音会有什 么变化？为什么？