2.5波的干涉、衍射-2.6多普勒效应 学案(2020年教科版高中物理选修3-4)

2.5波的干涉、衍射-2.6多普勒效应学案

（2020年教科版高中物理选修3-4）

5波的干涉波的干涉..衍射衍射6多普勒效应多普勒效应学科素养与目标要求物理观念

1.理解什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件.

2.理解波的叠加原理，知道波的干涉是波叠加的结果.

3.知道形成稳定干涉图样的条件.

4.了解多普勒效应.科学思维

1.掌握波的干涉图样的特点，会寻找振动加强点.振动减弱点.

2.能运用多普勒效应解释一些物理现象.科学探究

1.通过水波的衍射.干涉实验，了解衍射.干涉现象，知道其特点和发生的条件.

2.通过水波的多普勒效应实验，让学生了解多普勒效应的特点.科学态度与责任在实验过程中很好地保持交流与合作，敢于发表自己对探究过程与实验结论的理解或想法，并且能正确表达自己的观点.

一.波的叠加原理

1.波的叠加原理在几列波传播的重叠区域内，质点要同时参与由几列波引起的振动，质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和.

2.理解1如果介质中某些质点处于两列波波峰与波峰.波谷与波谷相遇处，则振动加强填“加强”或“减弱”，合振幅将增大

填“增大”“不变”或“减小”.2如果质点处于波峰与波谷相遇处，则振动减弱填“加强”或“减弱”，合振幅减小填“增

大”“不变”或“减小”.

二.波的干涉现象

1.波的干涉频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终加强，另一些区域的质点振动始终减弱，并且这两种区域互相间隔.位置保持不变.这种稳定的叠加现象图样叫做波的干涉.

2.产生干涉的一个必要条件是两列波的频率必须相同.

3.波的干涉现象是在特殊条件下波的叠加.一切波只要满足一定条件都能发生干涉现象.

三.波的衍射现象

1.波的衍射波能够绕到障碍物的后面传播的现象.

2.波发生明显衍射现象的条件当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多或比波长小时，就能看到明显的衍射现象.

3.波的衍射的普遍性一切波都可发生衍射现象.

四.多普勒效应及其应用

1.定义当观测者和波源之间有相对运动时，观测者测得的频率与波源频率不同.

2.成因1波源S与观测者A相对于介质都静止时，观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的相同，所以，观测者接收到的频率和波源的振动频率相同.2当观测者与

波源两者相互靠近时，观测者在单位时间内接收到的完整波的数目增多，接收到的频率将大于波源振动的频率.3当观测者与波源两者相互远离时，观测者在单位时间内接收到的完整波的数目减少，接收到的频率将小于波源振动的频率.

3.应用1测量心脏血流速度；2测定人造卫星位置的变化；3测定流体的流速；4检查车速；5判断遥远的天体相对于地球的运动速度.

1.判断下列说法的正误.1只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时，才会发生衍射现象.2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.3只有频率相同的两列波才可以叠加.4当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应.

2.两个频率.振动方向.初始相位均相同的波源S

1.S2，产生的波在同一介质中传播时，某时刻t形成如图1所示的干涉图样，图样中两波源S

1.S2同时为波谷实线表示波峰，虚线表示波谷，在图中标有

A.

B.C三个点，则振动加强的点是________，振动减弱的点是________.图1答案

A.BC解析由题图可知A点为波峰与波峰相遇，是振动加强点；B点是波谷与波谷相遇，是振动加强点；C点是波峰与波谷相遇，是振动减弱点.

一.波的叠加1两个同学分别抓住绳子的两端，各自抖动一下，绳上产生两列凸起且相向传播的波，两列波相遇后是否还保持原来的运动状态继续传播2当教室内乐队合奏时，我们听到的某种乐器的声音与这种乐器独奏时发出的声音是否相同这种声音是否受到了其他乐器的影响答案1两列波相遇后仍然保持原来各自的运动状态继续传播，并没有受到另一列波的影响.2相同，没有受到其他乐器的影响.

1.波的独立传播特性几列波相遇时各自的波长.频率等运动特征，不受其他波的影响.

2.波的叠加原理在几列波重叠的区域里，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.例1多选如图2所示，波源S1在绳的左端发出频率为f

1.振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f

2.振幅为A2的半个波形b，且f1f2，P为两个波源连线的中点.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.下列说法正确的是图2

A.两列波相比，a波将先到达P点

B.两列波在P点叠加时，P点的位移最大可达A1A2

C.b的波峰到达P点时，a的波峰还没有到达P点

D.两列波相遇时，绳上位移可达A1A2的点只有一个，此点在P点的左侧答案CD解析因两列波波速相等，故两列波能同时到达P点，A错误；因f12，故当两列波同时到达P点时，a波的波峰离P点的距离比b波的波峰离P点的距离大，因此两波峰不能同时到达P点，两波峰应相遇在P点左侧，此位置对应的位移为

A1A2，位移最大，综上所述，B错误，

C.D正确.

二.波的干涉如图所示，与振动发生器相连的两个小球，在振动发生器的带动下上下振动，形成两个振动频率和振动步调相同的波源，在水面上形成两列步调.频率相同的波，两列波在水面上相遇时，能观察到什么现象如果改变其中一个小球振动的快慢，还会形成这种现象吗答案在水面上出现一条条从两个波源伸展开的相对平静的区域和剧烈振动的区域.改变其中一个小球振动的快慢，这种现象将消失.

1.发生干涉的条件1两列波的频率相同；2相位差恒定.

2.产生稳定干涉图样的两列波的振幅越接近，干涉图样越明显.

3.干涉图样及其特点1干涉图样如图3所示.图32特点加强区和减弱区的位置固定不变.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.加强区与减弱区互相间隔.

4.振动加强点和振动减弱点1振动加强点振动的振幅等于两列波振幅之和，AA1A