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1、第三章机械波4波的干涉波的干涉学学习习任任务务1了解波的叠加原理，了解波的叠加过程中质点的合位移。了解波的叠加原理，了解波的叠加过程中质点的合位移。2从振动的角度认识振动加强区域和减弱区域。从振动的角度认识振动加强区域和减弱区域。3通过实验，认识波的干涉现象和干涉图样。通过实验，认识波的干涉现象和干涉图样。4知知道道干干涉涉现现象象是是波波特特有有的的现现象象，了了解解波波发发生生稳稳定定干干涉涉的的条件。条件。关键能力情境探究达成01知识点一波的叠加知识点二波的干涉知识点一波的叠加知识点一波的叠加1波波的的独独立立传传播播几几列列波波相相遇遇后后彼彼此此穿穿过过，仍仍然然_各各自自的的_，继
2、续传播。即各自的波长、频率等，继续传播。即各自的波长、频率等_。2波波的的叠叠加加在在几几列列波波重重叠叠的的区区域域里里，介介质质的的质质点点_参参与与这这几几列列波波引引起起的的振振动动，质质点点的的位位移移等等于于这这几几列列波波单单独独传传播播时时引引起起的的位位移移的的_。保持保持运动特征运动特征保持不变保持不变同时同时矢量和矢量和如如图图所所示示，在在平平静静的的水水面面上上，下下落落的的雨雨滴滴激激起起层层层层涟涟漪漪，形形成成了复杂而美丽的图案。了复杂而美丽的图案。问题问题它们相遇后的传播状态怎样？形状它们相遇后的传播状态怎样？形状是否是否改变改变？提示：提示：相遇后相互穿过，
3、保持各自的运动相遇后相互穿过，保持各自的运动状状态态继续传播，形状不变继续传播，形状不变。波的叠加原理的理解波的叠加原理的理解(1)几几列列波波相相遇遇前前、后后能能够够保保持持各各自自的的运运动动状状态态继继续续传传播播，各各自自的的波波长、频率等保持不变。长、频率等保持不变。(2)在在它它们们相相遇遇时时重重叠叠的的区区域域里里，介介质质中中的的质质点点同同时时参参与与这这几几列列波波引引起起的的振振动动，质质点点的的位位移移等等于于这这几几列列波波单单独独传传播播时时引引起起的的位位移移的的矢矢量量和和。(3)叠叠加加区区域域的的质质点点的的振振幅幅可可能能增增大大，也也可可能能减减小小
4、。由由于于总总位位移移是是各各个个位位移移的的矢矢量量和和，则则有有：两两列列同同相相波波的的叠叠加加，振振动动加加强强，振振幅幅增增大大；两两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。如图甲所示，两列振动如图甲所示，两列振动方向方向相同相同的波叠加，振动加强的波叠加，振动加强，振幅振幅增大；如图乙所示，增大；如图乙所示，两两列列振动方向相反的波叠加振动方向相反的波叠加，振动振动减弱，振幅减小。减弱，振幅减小。【典典例例1】波波源源甲甲、乙乙分分别别在在一一根根水水平平放放置置的的绳绳的的左左右右两两端端，两两波波源源发发出出的的波波在在绳绳中中的的传传播播速速度
5、度均均是是1m/s。在在t0时时刻刻绳绳上上的的波波形形如如图图所示。则根据波的叠加原理，以下叙述正确的是所示。则根据波的叠加原理，以下叙述正确的是()A当当t2s时，波形如图时，波形如图所示；当所示；当t4s时，波形如图时，波形如图所示所示B当当t2s时，波形如图时，波形如图所示；当所示；当t4s时，波形如图时，波形如图所示所示C当当t2s时，波形如图时，波形如图所示；当所示；当t4s时，波形如图时，波形如图所示所示D当当t2s时，波形如图时，波形如图所示；当所示；当t4s时，波形如图时，波形如图所示所示D当当t2s时时，根根据据传传播播速速度度可可知知，它它们们相相互互重重叠叠，由由于于振
6、振动动方方向向相相反反，则则振振动动减减弱弱，波波形形如如图图所所示示；当当t4s时时，各各自自传传播播了了4m，由于互不干扰，所以波形如图，由于互不干扰，所以波形如图所示，故所示，故D正确。正确。ABCD跟进训练跟进训练1(多多选选)如如图图所所示示，两两列列相相向向传传播播的的、振振幅幅和和波波长长都都相相同同的的横横波波，它它们们在在O点点相相遇遇，此此后后可能出现的状态是可能出现的状态是()BD当当左左列列波波的的波波峰峰和和右右列列波波的的波波谷谷相相遇遇时时，叠叠加加后后的的图图像像为为B；当当两两列列波波的的波波峰峰相相遇遇时时，叠叠加加后后的的图图像像为为D；而而A和和C是是不
7、不可可能能出出现现的。故选的。故选B、D。知识点二波的干涉知识点二波的干涉1定定义义：_相相同同、相相位位差差恒恒定定、振振动动方方向向相相同同的的两两列列波波叠叠加加时时，某某些些区区域域的的振振幅幅总总是是_，某某些些区区域域的的振振幅幅总总是是_，而而且且振振幅幅_的的区区域域和和振振幅幅_的的区区域域相相互互间间隔隔，这这种种现现象象叫叫波波的的干干涉涉，所所形成的图样叫作形成的图样叫作_。2稳稳定定干干涉涉条条件件：两两列列波波的的频频率率必必须须_；两两个个波波源源的的相相位位差差必必须须_。3一切波都能发生干涉，干涉是波一切波都能发生干涉，干涉是波_的现象的现象。频率频率加强加强
8、减弱减弱加强加强减弱减弱干涉图样干涉图样相同相同恒定恒定特有特有声声波波干干涉涉演演示示仪仪的的原原理理图图如如图图所所示示，两两个个U形形管管A和和B套套在在一一起起，A管两侧各有一小孔。声波从左侧小孔传入管内，从右侧小孔传出。管两侧各有一小孔。声波从左侧小孔传入管内，从右侧小孔传出。问问题题1声声波波从从左左侧侧传传入入管管内内，被被分分成成两两列列波波的的频频率率有有何何关关系系？能能否否发发生生干涉？干涉？提示：提示：由同一波源分成的两列波频率相同，这符合波干涉的条件。由同一波源分成的两列波频率相同，这符合波干涉的条件。问问题题2若若两两列列波波传传到到右右侧侧小小孔孔时时，两两列列波
9、波传传播播的的路路程程相相差差一一个个波波长长，则则此此处处声声波波是是加加强强的的还还是是减减弱弱的的？若若传传播播的的路路程程相相差差半半个个波波长长，则则此此处处的的声波是加强的还是减弱的？声波是加强的还是减弱的？提提示示：当当两两波波的的路路程程差差等等于于一一个个波波长长时时，此此处处两两列列声声波波的的振振动动情情况况相相同同，振振动动加加强强，则则此此处处声声波波是是加加强强的的；当当两两波波的的路路程程差差等等于于半半个个波波长长时时，此此处两列声波的振动情况相反，振动减弱，则此处声波是减弱的处两列声波的振动情况相反，振动减弱，则此处声波是减弱的。1关于加强点关于加强点(区区)
10、和减弱点和减弱点(区区)(1)加加强强点点：两两列列波波引引起起的的振振动动加加强强，质质点点的的振振动动最最剧剧烈烈，振振动动的的振振幅等于两列波的振幅之和，幅等于两列波的振幅之和，AA1A2。(2)减减弱弱点点：两两列列波波引引起起的的振振动动相相互互削削弱弱，质质点点振振动动的的振振幅幅等等于于两两列列波波的的振振幅幅之之差差，A|A1A2|，若若两两列列波波振振幅幅相相同同，则则质质点点振振动动的的合合振幅就等于零振幅就等于零。2干涉图样及其特征干涉图样及其特征(1)干涉图样如图所示。干涉图样如图所示。(2)特征。特征。加强区和减弱区的位置固定不变。加强区和减弱区的位置固定不变。加加强
11、强区区始始终终加加强强，减减弱弱区区始始终终减减弱弱(加加强强区区与与减减弱弱区区不不随随时时间间变变化化)。加强区与减弱区互相间隔加强区与减弱区互相间隔。【典典例例2】干干涉涉是是波波特特有有的的现现象象，但但是是在在日日常常生生活活中中很很难难观观察察到到稳稳定定的的干干涉涉现现象象。在在某某次次物物理理教教学学中中老老师师先先打打开开发发波波水水槽槽的的电电动动机机电电源源，再再调调节节两两小小球球击击水水深深度度和和频频率率，得得到到频频率率和和初初相相位位相相同同，振振幅幅不不同同的的两两列列水水波波的的稳稳定定干干涉涉图图样样，如如图图所所示示，其其中中S1、S2代代表表波波源源，
12、实实线线代代表表水水波波波波峰峰(OM连线除外连线除外)，虚线代表水波波谷，虚线代表水波波谷，M、N、O、P是波线与波线的交点，下列说法正确的是是波线与波线的交点，下列说法正确的是()AN点的位移总比点的位移总比M点的位移小点的位移小BOM连线上所有的点都是振动加强点连线上所有的点都是振动加强点CM点到点到S1、S2的距离差等于水波半波长的奇数倍的距离差等于水波半波长的奇数倍DN点、点、P点是振动减弱点，所以点是振动减弱点，所以N点、点、P点不振动，此处水面点不振动，此处水面平静平静B波波峰峰与与波波峰峰、波波谷谷与与波波谷谷叠叠加加振振动动加加强强，波波峰峰与与波波谷谷叠叠加加振振动动减减弱
13、弱；两两波波源源振振幅幅不不同同，加加强强点点、减减弱弱点点仍仍会会振振动动，位位移移仍仍会会随随着着时时间间变变化化，所所以以减减弱弱点点的的位位移移有有可可能能大大于于加加强强点点的的位位移移，故故A、D错错误误；图图乙乙是是稳稳定定的的干干涉涉图图样样，振振动动加加强强点点始始终终加加强强，振振动动减减弱弱点点始始终终减减弱弱，加加强强点点连连线线上上的的点点也也是是加加强强点点，故故B正正确确；M点点是是加加强强点点，减弱点到波源的路程差才等于半波长的奇数倍，故减弱点到波源的路程差才等于半波长的奇数倍，故C错误。错误。规规律律方方法法(1)发发生生波波的的干干涉涉时时加加强强点点的的振
14、振动动总总是是加加强强的的，振振幅幅增增大大，注意其位移并非总是最大，而是仍然按正弦注意其位移并非总是最大，而是仍然按正弦(或余弦或余弦)规律变化。规律变化。(2)发发生生波波的的干干涉涉时时减减弱弱点点的的振振动动总总是是减减弱弱的的，振振幅幅减减小小，注注意意其其位位移移并并非非总总是是最最小小，而而是是仍仍然然按按正正弦弦(或或余余弦弦)规规律律变变化化。对对于于振振幅幅相相同的两个波源，减弱点的振幅为零，不振动。同的两个波源，减弱点的振幅为零，不振动。学习效果随堂评估自测021 12 23 34 41(多选多选)关于两列相干波，以下说法正确的是关于两列相干波，以下说法正确的是()A振动
15、加强的质点，位移始终最大振动加强的质点，位移始终最大B振动加强的质点，两列波引起的分位移总是方向相同振动加强的质点，两列波引起的分位移总是方向相同C加强点的振动，能量始终最大加强点的振动，能量始终最大D加强点和减弱点的位置在传播中是随时相互交换的加强点和减弱点的位置在传播中是随时相互交换的BC加加强强点点的的振振动动总总是是加加强强，它它们们在在平平衡衡位位置置附附近近做做往往复复运运动动，有有时时位位移移也也为为零零，只只是是振振幅幅为为两两列列波波的的振振幅幅之之和和，能能量量始始终终最最大大。加强点总是加强点，减弱点总是减弱点，故加强点总是加强点，减弱点总是减弱点，故B、C正确。正确。1
16、 12 23 34 42(多多选选)两两列列振振动动方方向向相相同同、振振幅幅分分别别为为A1和和A2的的相相干干简简谐谐横横波波相相遇。下列说法正确的是遇。下列说法正确的是()A波峰与波谷相遇处质点的振幅为波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1A2|B波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1A2C波波峰峰与与波波谷谷相相遇遇处处质质点点的的位位移移总总是是小小于于波波峰峰与与波波峰峰相相遇遇处处质质点点的位移的位移D波波峰峰与与波波峰峰相相遇遇处处质质点点的的振振幅幅一一定定大大于于波波峰峰与与波波谷谷相相遇遇处处质质点点的的振幅振幅1 12 23 34 4AD空空间间某某一一质质点点的的位位移移等等于于两两列列波波同同时时在在该该点点引引起起位位移移的的矢矢量量和和，若若某某一一点点是是加加强强点点，说说明明两两列列波波在在该该点点振振动动方方向向始始终终一一致致，但但该该质质点点的的位位移移不不是是始始终终不不变变的的，选选项项B错错误误；波波峰峰和和波波谷谷相相遇遇处处的的点点是是减减弱弱点点，两两列列波波在在该该点点振振动动方方
