《高考物理總復習 第7章第三節(jié) 波的干涉和衍射 多普勒效應課件 大綱版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考物理總復習 第7章第三節(jié) 波的干涉和衍射 多普勒效應課件 大綱版（27頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。
1、第三節(jié)第三節(jié) 波的干涉和衍射波的干涉和衍射 多普勒效應多普勒效應第三節(jié)第三節(jié) 波的干涉和波的干涉和衍射衍射 多普勒效應多普勒效應基礎知識梳理基礎知識梳理課堂互動講練課堂互動講練經典題型探究經典題型探究知能優(yōu)化演練知能優(yōu)化演練基礎知識梳理基礎知識梳理一、波的疊加和干涉一、波的疊加和干涉1波的獨立傳播原理波的獨立傳播原理兩列波相遇前、相遇過程中和相遇后，各自的傳兩列波相遇前、相遇過程中和相遇后，各自的傳播特性不發(fā)生任何變化，即各列波之間不相互干播特性不發(fā)生任何變化，即各列波之間不相互干擾擾2波的疊加原理波的疊加原理幾列波相遇時能夠保持各自的運動狀態(tài)，繼續(xù)傳幾列波相遇時能夠保持各自的運動狀態(tài)，繼續(xù)傳
2、播，在它們重疊的區(qū)域里，介質的質點同時參與播，在它們重疊的區(qū)域里，介質的質點同時參與這幾列波引起的振動，質點的位移等于這幾列波這幾列波引起的振動，質點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和單獨傳播時引起的位移的矢量和3波的干涉波的干涉(1)定義：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域定義：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動的振動_、某些區(qū)域的振動、某些區(qū)域的振動_，這種現象叫，這種現象叫波的干涉波的干涉(2)條件：兩列波的頻率相同條件：兩列波的頻率相同干涉和衍射是波特有的現象，波同時還可以發(fā)生干涉和衍射是波特有的現象，波同時還可以發(fā)生反射、折射反射、折射加強加強減弱減弱二、波的衍射二、波
3、的衍射1定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現象叫做波的衍射象叫做波的衍射2發(fā)生明顯衍射的條件：只有縫、孔的寬度或發(fā)生明顯衍射的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長障礙物的尺寸跟波長_或者比波長或者比波長_時時3關于衍射的兩點說明關于衍射的兩點說明(1)衍射始終存在，只是有的衍射明顯，有的衍衍射始終存在，只是有的衍射明顯，有的衍射不明顯射不明顯(2)衍射和干涉都是波的特有現象，一切波都能衍射和干涉都是波的特有現象，一切波都能發(fā)生發(fā)生_.相差不多相差不多更小更小干涉和衍射干涉和衍射三、聲波、次聲波和超聲波三、聲波、次聲波和超聲波1聲波：聲源的振動在聲波
4、：聲源的振動在_的傳播聲波是的傳播聲波是縱波，是機械波的一種縱波，是機械波的一種2聲速：聲波在空氣中的傳播速度約為聲速：聲波在空氣中的傳播速度約為_.聲速與聲速與_有關，與有關，與_無關無關3聲波的分類聲波的分類(1)可聞聲波：頻率范圍在可聞聲波：頻率范圍在_的聲波的聲波(2)超聲波：頻率高于超聲波：頻率高于_ Hz的聲波，可用于工的聲波，可用于工程質量檢測及疾病的診斷程質量檢測及疾病的診斷(3)次聲波：頻率低于次聲波：頻率低于_ Hz的聲波的聲波介質中介質中340 m/s介質介質頻率頻率2020000 Hz20000204人耳能夠把回聲與原聲區(qū)別開來的最小時間人耳能夠把回聲與原聲區(qū)別開來的最
5、小時間間隔為間隔為_.四、多普勒效應四、多普勒效應1定義：由于波源和觀察者之間有相對運動，定義：由于波源和觀察者之間有相對運動，使觀察者感到使觀察者感到_發(fā)生變化的現象發(fā)生變化的現象2實質：波源的真實頻率不發(fā)生變化，只是觀實質：波源的真實頻率不發(fā)生變化，只是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化察者接收到的頻率發(fā)生了變化3說明：機械波、電磁波都能發(fā)生多普勒效說明：機械波、電磁波都能發(fā)生多普勒效應應0.1 s頻率頻率課堂互動講練課堂互動講練一、對波的干涉現象的理解一、對波的干涉現象的理解1波的干涉的條件波的干涉的條件(1)只有頻率相同的兩列波，才能發(fā)生干涉，形只有頻率相同的兩列波，才能發(fā)生干涉，形成穩(wěn)定的
6、干涉圖樣成穩(wěn)定的干涉圖樣(2)如果頻率不同，兩列波也可以疊加，但不能如果頻率不同，兩列波也可以疊加，但不能發(fā)生干涉現象而形成干涉圖樣發(fā)生干涉現象而形成干涉圖樣2加強區(qū)和減弱區(qū)的形成加強區(qū)和減弱區(qū)的形成(1)兩列波疊加時質點的位移等于兩列波單獨傳兩列波疊加時質點的位移等于兩列波單獨傳播時位移的矢量和，若位移方向總是相同，則播時位移的矢量和，若位移方向總是相同，則振動加強位移方向總是相反，則振動減弱振動加強位移方向總是相反，則振動減弱(2)頻率相同的波干涉后，加強區(qū)振幅最大，等頻率相同的波干涉后，加強區(qū)振幅最大，等于兩列波振幅之和減弱區(qū)振幅最小等于振幅之于兩列波振幅之和減弱區(qū)振幅最小等于振幅之差，
7、加強區(qū)和減弱區(qū)的位置是固定的差，加強區(qū)和減弱區(qū)的位置是固定的(3)如果兩列波振幅相等，則減弱區(qū)的質點位移如果兩列波振幅相等，則減弱區(qū)的質點位移總是為零但加強區(qū)并不是位移總保持最大，而總是為零但加強區(qū)并不是位移總保持最大，而是以兩列波是以兩列波2倍的振幅振動，也會出現波峰、波倍的振幅振動，也會出現波峰、波谷和位移為零的時刻谷和位移為零的時刻3加強區(qū)和減弱區(qū)的變化規(guī)律加強區(qū)和減弱區(qū)的變化規(guī)律(1)波峰與波峰波峰與波峰(或波谷與波谷或波谷與波谷)相遇處，一定是加相遇處，一定是加強的，用一條平滑的曲線將以上各點連接起來，強的，用一條平滑的曲線將以上各點連接起來，這條線上的點都是加強的；這條線上的點都是
8、加強的；(2)波峰與波谷相遇處，一定是減弱的，把以上各波峰與波谷相遇處，一定是減弱的，把以上各點用平滑的曲線連接起來，這條線上的點都是減點用平滑的曲線連接起來，這條線上的點都是減弱的；弱的；(3)加強點和減弱點之間各個質點的振幅介于加強加強點和減弱點之間各個質點的振幅介于加強點和減弱點的振幅之間點和減弱點的振幅之間4干涉加強點與減弱點的判斷方法干涉加強點與減弱點的判斷方法(2)現象判斷法：若某點總是波峰與波峰現象判斷法：若某點總是波峰與波峰(或波谷或波谷與波谷與波谷)相遇，則該點為加強點；若總是波峰與波相遇，則該點為加強點；若總是波峰與波谷相遇，則為減弱點不能認為加強點的位移永谷相遇，則為減弱
9、點不能認為加強點的位移永遠最大，減弱點的位移永遠最小遠最大，減弱點的位移永遠最小用一條曲線將加強點連接起來，這條曲線上的點用一條曲線將加強點連接起來，這條曲線上的點都是加強點；把減弱點用曲線連接起來，曲線上都是加強點；把減弱點用曲線連接起來，曲線上的點都是減弱點加強點與減弱點之間各質點的的點都是減弱點加強點與減弱點之間各質點的振幅介于加強點與減弱點的振幅之間振幅介于加強點與減弱點的振幅之間1.如圖如圖731所示表示兩列相所示表示兩列相干水波某時刻的波峰和波谷位干水波某時刻的波峰和波谷位置，實線表示波峰，虛線表示置，實線表示波峰，虛線表示波谷，相鄰實線與虛線間的距波谷，相鄰實線與虛線間的距離為離
10、為0.2 m，波速為，波速為1 m/s，在，在圖示范圍內可以認為這兩列波圖示范圍內可以認為這兩列波的振幅均為的振幅均為1 cm，C點是相鄰點是相鄰實線與虛線間的中點，則實線與虛線間的中點，則()圖圖731A圖示時刻圖示時刻A、B兩點的豎直高度差為兩點的豎直高度差為2 cmB圖示時刻圖示時刻C點正處于平衡位置且向水面上運動點正處于平衡位置且向水面上運動CF點到兩波源的路程差為零點到兩波源的路程差為零D經經0.1 s，A點的位移為零點的位移為零解析：解析：選選BD.圖示時刻點圖示時刻點A、B、D振動加強，振動加強，A、B間高度差間高度差hAB4A4 cm，A、D間高度差為零；間高度差為零；圖示時刻
11、點圖示時刻點C在水面，根據上下坡法，點在水面，根據上下坡法，點C由水面由水面向上運動；圖示時刻向上運動；圖示時刻E、F振動減弱，位移為零，振動減弱，位移為零，到兩波源的路程差為半波長的奇數倍；波長為到兩波源的路程差為半波長的奇數倍；波長為0.4 m，周期為，周期為0.4 s，經過時間，經過時間t0.1 s0.25T，兩，兩列波的平衡位置傳到列波的平衡位置傳到A點，則位移為零點，則位移為零二、多普勒效應的成因分析二、多普勒效應的成因分析1接收頻率的實質：觀察者接收到的頻率等接收頻率的實質：觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時間內接收到的完全波的個于觀察者在單位時間內接收到的完全波的個數當波以速度
12、數當波以速度v通過接收者時，時間通過接收者時，時間t內通過內通過的完全波的個數為的完全波的個數為N ，單位時間內通過接，單位時間內通過接收者的完全波的個數，即接收頻率收者的完全波的個數，即接收頻率2波源不動：觀察者朝向波源以某一速度運波源不動：觀察者朝向波源以某一速度運動，由于相對速度增大而使得單位時間內通過動，由于相對速度增大而使得單位時間內通過觀察者的完全波的個數增多，接收頻率增大觀察者的完全波的個數增多，接收頻率增大了同理可知，當觀察者背離波源運動時，接了同理可知，當觀察者背離波源運動時，接收頻率將減小收頻率將減小3觀察者不動：波源朝向觀察者以某一速度觀察者不動：波源朝向觀察者以某一速度
13、運動，由于波長變短，而使得單位時間內通過運動，由于波長變短，而使得單位時間內通過觀察者的完全波的個數增多，接收頻率亦增大，觀察者的完全波的個數增多，接收頻率亦增大，同理可知，當波源背離觀察者運動時，接收頻同理可知，當波源背離觀察者運動時，接收頻率將減小率將減小2.站在火車站臺上的旅客聽到路過火車鳴笛聲的音站在火車站臺上的旅客聽到路過火車鳴笛聲的音調調(注：音調由頻率決定，頻率大時音調高，頻率注：音調由頻率決定，頻率大時音調高，頻率小時音調低小時音調低)變化情況，以下說法正確的是變化情況，以下說法正確的是()A當火車進站時，鳴笛聲的音調變低當火車進站時，鳴笛聲的音調變低B當火車進站時，鳴笛聲的音
14、調變高當火車進站時，鳴笛聲的音調變高C當火車離站時，鳴笛聲的音調變低當火車離站時，鳴笛聲的音調變低D當火車離站時，鳴笛聲的音調變高當火車離站時，鳴笛聲的音調變高解析：解析：選選BC.根據多普勒效應，火車進站時，波源根據多普勒效應，火車進站時，波源向觀察者靠近，旅客聽到的鳴笛聲的音調變高；當向觀察者靠近，旅客聽到的鳴笛聲的音調變高；當火車離站時，旅客聽到的鳴笛聲的音調變低，故火車離站時，旅客聽到的鳴笛聲的音調變低，故B、C正確正確經典題型探究經典題型探究 (2011年豐臺區(qū)模擬年豐臺區(qū)模擬)甲、乙兩列完全相同甲、乙兩列完全相同的橫波，分別從波源的橫波，分別從波源A、B兩點沿兩點沿x軸相向傳播，軸
15、相向傳播，已知在已知在t0時的波形如圖時的波形如圖732所示若兩列所示若兩列波的波速均為波的波速均為1 m/s，則，則C、E、F、G、D五個質五個質點中點中()波的疊加波的疊加圖圖732At0.2 s時，只有時，只有F點的位移最大點的位移最大Bt0.2 s時，時，E、G兩點的位移最大兩點的位移最大Ct0.5 s時，時，C、F、D三點的位移最大三點的位移最大Dt0.5 s時，只有時，只有F點的位移最大點的位移最大【思路點撥思路點撥】兩列波疊加后，各質點的位移等兩列波疊加后，各質點的位移等于兩列波各自產生位移的矢量和于兩列波各自產生位移的矢量和【解析解析】t0.2 s時，甲、乙兩列波均傳到時，甲、
16、乙兩列波均傳到F點處兩列波還沒有疊加到一起，點處兩列波還沒有疊加到一起，F點的位移點的位移為零，為零，E、G兩點的位移為負的最大，故兩點的位移為負的最大，故A錯，錯，B對對t0.5 s時，甲、乙兩列波疊加的波形如時，甲、乙兩列波疊加的波形如圖圖733，故，故D對，對，C錯錯【答案答案】BD圖圖733加強點、減弱點的判斷加強點、減弱點的判斷 (滿分樣板滿分樣板6分分)(2010年高考課標全國卷年高考課標全國卷)波波源源S1和和S2振動方向相同，頻率均為振動方向相同，頻率均為4 Hz，分別置，分別置于均勻介質中于均勻介質中x軸上的軸上的O、A兩點處，兩點處，OA2 m，如圖如圖734所示兩波源產生
17、的簡諧橫波沿所示兩波源產生的簡諧橫波沿x軸軸相向傳播，波速為相向傳播，波速為4 m/s.已知兩波源振動的初始已知兩波源振動的初始相位相同求：相位相同求：圖圖734(1)簡諧橫波的波長；簡諧橫波的波長；(2)OA間合振動振幅最小的點的位置間合振動振幅最小的點的位置解題樣板解題樣板【答案答案】見解析見解析 變式訓練變式訓練如圖如圖735所示，為兩列所示，為兩列波在空間相遇疊加，其中實波在空間相遇疊加，其中實線代表的甲波向右傳播，虛線代表的甲波向右傳播，虛線代表的乙波向左傳播，則線代表的乙波向左傳播，則()AA、B點是振動加強點點是振動加強點BA、D點是振動加強點點是振動加強點CB、E點是振動減弱點
18、點是振動減弱點DD、F點是振動減弱點點是振動減弱點答案：答案：BC圖圖735 對波的衍射現象的理解對波的衍射現象的理解 如圖如圖736所示，所示，S是是波源，波源，M、N是兩擋板，其中是兩擋板，其中M板固定，板固定，N板可以左右移板可以左右移動兩板中間有一狹縫，此時動兩板中間有一狹縫，此時圖圖736A點沒有明顯振動，為使點沒有明顯振動，為使A點發(fā)生明顯振動，可點發(fā)生明顯振動，可采取的方法是采取的方法是()A增大波源振動頻率增大波源振動頻率B減小波源振動頻率減小波源振動頻率C將將N板向右平移一些板向右平移一些D將將N板向左平移一些板向左平移一些【思路點撥思路點撥】本題要求使本題要求使A點處的波動
19、更明點處的波動更明顯，即應使經狹縫發(fā)生的衍射現象更顯著，根顯，即應使經狹縫發(fā)生的衍射現象更顯著，根據發(fā)生明顯衍射現象的條件進行判斷據發(fā)生明顯衍射現象的條件進行判斷【解析解析】當狹縫尺寸固定時，應使波的波長當狹縫尺寸固定時，應使波的波長變長，根據變長，根據vf知，波速是一定的，要使知，波速是一定的，要使增增大，只有使大，只有使f減小，故減小，故A項錯誤，項錯誤，B項正確；當項正確；當波長一定時，只有使縫的尺寸與波長差不多或波長一定時，只有使縫的尺寸與波長差不多或者比波長更小，故者比波長更小，故C項錯誤，項錯誤，D項正確項正確【答案答案】BD【規(guī)律總結規(guī)律總結】只有孔的尺寸或障礙物大小跟只有孔的尺
20、寸或障礙物大小跟波長相差不多或者比波長小，衍射現象才明顯，波長相差不多或者比波長小，衍射現象才明顯，在實際中可以改變孔的大小或波長來實現這一在實際中可以改變孔的大小或波長來實現這一條件條件 多普勒效應多普勒效應 根據多普勒效應，下列說法中正確的有根據多普勒效應，下列說法中正確的有()A醫(yī)生檢查身體用的醫(yī)生檢查身體用的“B超超”是根據超聲波的多是根據超聲波的多普勒效應制成的普勒效應制成的B一位有經驗的戰(zhàn)士聽到飛行的炮彈尖叫聲越來一位有經驗的戰(zhàn)士聽到飛行的炮彈尖叫聲越來越尖銳，判斷炮彈正向他靠近越尖銳，判斷炮彈正向他靠近C根據光波的多普勒效應，由地球接收到遙遠天根據光波的多普勒效應，由地球接收到遙
21、遠天體發(fā)出的光波的頻率越來越小，可以判斷此天體正體發(fā)出的光波的頻率越來越小，可以判斷此天體正遠離地球遠離地球D當波源和觀察者間有相對運動時，觀察者接收當波源和觀察者間有相對運動時，觀察者接收到的頻率一定和波源發(fā)出的頻率不同到的頻率一定和波源發(fā)出的頻率不同【解析解析】超聲波檢查人體時，不同組織反射的超聲波檢查人體時，不同組織反射的超聲波的量是不同的，從而形成超聲波的量是不同的，從而形成B超影像，超影像，A不不正確；當波源與觀察者間相對靠近時，觀察者感正確；當波源與觀察者間相對靠近時，觀察者感到頻率變大，所以聽到飛行的炮彈尖叫聲越來越到頻率變大，所以聽到飛行的炮彈尖叫聲越來越尖銳，聲音的頻率增大，可以判斷炮彈正向他靠尖銳，聲音的頻率增大，可以判斷炮彈正向他靠近，近，B正確；光波和機械波一樣，也有多普勒效正確；光波和機械波一樣，也有多普勒效應，地球接收到遙遠天體發(fā)出的光波的頻率越來應，地球接收到遙遠天體發(fā)出的光波的頻率越來越小，可以判斷此天體正遠離地球，越小，可以判斷此天體正遠離地球，C正確；設正確；設想如果人繞波源做圓周運動，那么，觀察者接收想如果人繞波源做圓周運動，那么，觀察者接收到的頻率和波源發(fā)出的頻率相同，到的頻率和波源發(fā)出的頻率相同，D不正確不正確【答案答案】BC
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