2017-2018學(xué)年高中物理 第二章 機(jī)械波 第5、6講 波的干涉、衍射 多普勒效應(yīng)課件 教科版選修3-4.ppt

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1、第5講波的干涉、衍射 第6講多普勒效應(yīng),目標(biāo)定位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(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的振動(dòng)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.,一、波的疊加原理 在幾列波傳播的重疊區(qū)域內(nèi)，質(zhì)點(diǎn)要同時(shí)參與由幾列波引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的________等于各列波單獨(dú)存在時(shí)在該處引起的振動(dòng)位移的________,總位移,矢量和,二、波的干涉現(xiàn)象 1定義：__________的兩列波疊加，使介質(zhì)中某些區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)始終______

2、，另一些區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)始終______，并且這兩種區(qū)域互相間隔、位置__________這種穩(wěn)定的疊加現(xiàn)象(圖樣)叫做波的干涉 2產(chǎn)生干涉的一個(gè)必要條件是兩列波的______必須相同 3波的干涉現(xiàn)象是在特殊條件下波的______________只要滿足一定條件，都能發(fā)生干涉現(xiàn)象,頻率相同,加強(qiáng),減弱,保持不變,頻率,疊加,一切波,想一想在波的干涉中，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)和振動(dòng)減弱的點(diǎn)的振動(dòng)情況是怎樣的？是不是振動(dòng)減弱的點(diǎn)始終位于平衡位置不動(dòng)？ 答案在波的干涉中，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)是指兩列波在該點(diǎn)的振動(dòng)方向始終相同，因而使該點(diǎn)以兩列波的振幅之和作為新的振幅做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；而振動(dòng)減弱的點(diǎn)是指兩列波在該點(diǎn)的振動(dòng)方向始

3、終相反，因而使該點(diǎn)以兩列波的振幅之差作為新的振幅做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)只有當(dāng)兩列波的振幅相等時(shí)，所形成的干涉中的振動(dòng)減弱的點(diǎn)的振幅才為零，此時(shí)該點(diǎn)表現(xiàn)為始終處于平衡位置不動(dòng),三、波的衍射現(xiàn)象 1定義：波能夠繞到________的后面?zhèn)鞑サ默F(xiàn)象 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尺寸大小與______相差不多或比______小時(shí)，就能看到明顯的衍射現(xiàn)象 3________都可發(fā)生衍射現(xiàn)象 想一想在日常生活中我們常遇到“聞其聲而不見(jiàn)其人”的現(xiàn)象，你能用學(xué)過(guò)的知識(shí)解釋一下嗎？ 答案聲波的波長(zhǎng)比較長(zhǎng)，容易衍射，而光波波長(zhǎng)短，不容易衍射，所以會(huì)有“聞其聲而不見(jiàn)其人”的現(xiàn)象,障礙物,波長(zhǎng),波長(zhǎng),一切波,

4、四、多普勒效應(yīng) 1定義：當(dāng)觀測(cè)者與波源之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀測(cè)者測(cè)得的頻率與波源頻率______ 2成因 (1)波源S與觀測(cè)者A相對(duì)于介質(zhì)都靜止時(shí)，觀測(cè)者單位時(shí)間內(nèi)接收到的完整波的數(shù)目與單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的______，所以，觀測(cè)者接收到的頻率和波源的振動(dòng)頻率______,不同,相同,相同,(2)當(dāng)觀測(cè)者與波源兩者相互接近時(shí)，它在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完整波的數(shù)目______，接收到的頻率將______波源振動(dòng)的頻率 (3)當(dāng)觀測(cè)者與波源兩者遠(yuǎn)離時(shí)，它在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完整波數(shù)目______，接收到的頻率將______波源振動(dòng)的頻率,增多,大于,減少,小于,3應(yīng)用 (1)測(cè)心臟血流速度；(2)測(cè)人

5、造衛(wèi)星位置的變化；(3)測(cè)定流體流速；(4)檢查車速；(5)判斷遙遠(yuǎn)的天體相對(duì)于地球的運(yùn)動(dòng)速度 想一想當(dāng)汽車遠(yuǎn)離觀察者時(shí)，聽(tīng)到的汽車的聲音越來(lái)越小，這種現(xiàn)象就是多普勒效應(yīng)嗎？ 答案不是多普勒效應(yīng)指的是接收到的頻率的變化情況，即音調(diào)的變化情況，而聲音大小指的是響度,1波的疊加是無(wú)條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都會(huì)疊加 2穩(wěn)定干涉圖樣的產(chǎn)生是有條件的，必須是兩列波的頻率相同、步調(diào)一致(相差恒定),一、對(duì)干涉現(xiàn)象的理解,3干涉圖樣及其特點(diǎn) (1)干涉圖樣：如圖1所示,(2)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)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(shí)間變化) 加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔,4

6、振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn) (1)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)：振動(dòng)的振幅等于兩列波振幅之和，AA1A2. (2)振動(dòng)減弱點(diǎn)：振動(dòng)的振幅等于兩列波振幅之差，A|A1A2|. (3)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和振動(dòng)減弱點(diǎn)的判斷 若某點(diǎn)總是波峰與波峰或波谷與波谷相遇，該點(diǎn)為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；若總是波峰與波谷相遇，則為振動(dòng)減弱點(diǎn),【例1】(多選)兩列振動(dòng)方向相同、振幅分別為A1和A2的相干簡(jiǎn)諧橫波相遇下列說(shuō)法正確的是() A波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅為|A1A2| B波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)離開(kāi)平衡位置的位移始終為A1A2 C波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移總是小于波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的位移 D波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅一定大于波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)的振幅,

7、解析兩列振動(dòng)方向相同的相干波相遇疊加，在相遇區(qū)域內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)仍做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，其振動(dòng)位移在0到最大值之間，B、C項(xiàng)錯(cuò)誤；在波峰與波谷相遇處質(zhì)點(diǎn)振幅為兩波振幅之差，在波峰與波峰相遇處質(zhì)點(diǎn)振幅為兩波振幅之和，故A、D項(xiàng)正確 答案AD 借題發(fā)揮不管是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，還是振動(dòng)減弱點(diǎn)，還是一般位置的質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)時(shí)，其位移都在隨時(shí)間做周期性變化，位移均可為0.,針對(duì)訓(xùn)練兩列頻率、振動(dòng)方向、初始相位均相同的波S1、S2，在同一介質(zhì)中傳播時(shí)，某時(shí)刻t形成如圖2所示的干涉圖樣，圖樣中兩波源S1、S2同時(shí)為波谷(實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷)，在圖中標(biāo)有A、B、C三個(gè)點(diǎn)，則振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)是___，振動(dòng)減弱點(diǎn)是____,解析由圖可知A

8、點(diǎn)為波峰與波峰相遇，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；B點(diǎn)是波谷與波谷相遇，是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)；C點(diǎn)是波峰與波谷相遇，是振動(dòng)減弱點(diǎn) 答案A、BC,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“明顯”與“不明顯”的差異，“障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或跟波長(zhǎng)差不多”只是發(fā)生明顯衍射的條件 3波傳到小孔(障礙物)時(shí)，小孔(障礙物)仿佛一個(gè)新波源，由它發(fā)出與原來(lái)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(shí)的近似情況,二、對(duì)衍射現(xiàn)象的理解,答案ABC,1多普勒效應(yīng)是波共有的特征，不僅機(jī)械波，光波和電磁波也都會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng) 2發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源發(fā)出的頻率不變，變

9、化的是觀察者接收到的頻率,三、對(duì)多普勒效應(yīng)的理解,3當(dāng)波源與觀察者相互接近時(shí)，f觀察者變大，音調(diào)變高如圖4甲中波源S不動(dòng)，觀察者A向B運(yùn)動(dòng)和圖乙中觀察者A不動(dòng)，波源由S1向S2運(yùn)動(dòng)； 當(dāng)波源與觀察者相互遠(yuǎn)離時(shí)，f觀察者變小，音調(diào)變低如圖甲中波源S不動(dòng)，觀察者A向C運(yùn)動(dòng),【例3】(多選)下面說(shuō)法中正確的是() A發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率變化了 B發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，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(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的 D多普勒效應(yīng)是由奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的 解析當(dāng)波源與觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生多普勒效應(yīng)，故選項(xiàng)C正確；發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，而波源的頻率并沒(méi)有改變，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確；此現(xiàn)象是奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的，故選項(xiàng)D正確 答案BCD,借題發(fā)揮判斷觀察者接收的頻率是怎么樣變化的，就是看波源與觀察者間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況.,