2013年高中物理 第2章 第3节 波的干涉和衍射 第4节 多普勒效应及其应用精品课件 鲁科版选修3-4.ppt
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1、第第3节波的干涉和衍射节波的干涉和衍射第第4节多普勒效应及其应用节多普勒效应及其应用课前自主学案课前自主学案核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课标定位课标定位知能优化训练知能优化训练第第4节节课标课标定位定位学学习习目目标标:1.理解波的叠加原理理解波的叠加原理2知道波的干涉衍射知道波的干涉衍射现现象及象及产产生生稳稳定干涉、明定干涉、明显显衍射的条件衍射的条件3知道干涉、衍射知道干涉、衍射现现象是波所特有的象是波所特有的现现象象4了解波的多普勒效了解波的多普勒效应现应现象象重点重点难难点:点:1.波的干涉波的干涉现现象及其象及其产产生条件,衍射生条件,衍射现现象象2波的叠加原理
2、波的叠加原理课前自主学案课前自主学案一、波的干涉一、波的干涉现现象象1波的叠加原理波的叠加原理大大量量研研究究表表明明,波波在在相相遇遇时时仍仍然然能能够够保保持持各各自自的的_继继续续传传播播,在在相相遇遇的的区区域域里里,介介质质内内部部的的质质点点同同时时参参与与相相遇遇的的波波列列的的_,质质点点的的位位移移等等于于相相遇遇波波列列单单独独存存在在时时到到达达该该处处引引起起的的_的的叠叠加加,相相遇遇的的波波一一旦旦脱脱离离接接触触又又会会按按照照原原来来的的运运动动状状态态继继续续传传播播这这在在物物理理学学中中称称为为波波的叠加原理的叠加原理运运动动状状态态振振动动位移位移2波的
3、干涉波的干涉(1)我我们们把把_和和振振动动方方向向相相同同的的两两列列波波叠叠加加后后,振振动动加加强强和和振振动动减减弱弱的的区区域域_,_的的现现象象,叫叫做做波波的的干干涉涉,形形成成的的图图样样叫叫做干涉做干涉图样图样(2)只只有有_和和_相相同同的的波波才才可可能能互互相相干干涉涉水水波波、声声波波、光光波波、电电磁磁波波等等都都能能产产生生干干涉涉,干涉干涉现现象是波的重要特征之一象是波的重要特征之一二、波的衍射二、波的衍射现现象象1波波绕绕过过_或或通通过过_继继续续传传播播的的现现象象,叫做波的衍射叫做波的衍射振振动频动频率率互相互相间间隔隔稳稳定分布定分布频频率率振振动动方
4、向方向障碍物障碍物孔隙孔隙2同一列水波同一列水波经过经过不同的狭不同的狭缝时缝时,当狭,当狭缝缝的的宽宽度度远远大于大于_时时,没有明,没有明显显的衍射的衍射现现象;当狭象;当狭缝缝的的宽宽度接近度接近_时时,水波在狭,水波在狭缝缝的的边缘发边缘发生了弯曲;当狭生了弯曲;当狭缝缝的的宽宽度更接近水波的波度更接近水波的波长长时时,水波通,水波通过过狭狭缝缝后成后成为为近似于近似于_衍射衍射现现象更加明象更加明显显3进进一步一步实验实验表明,当障碍物或狭表明,当障碍物或狭缝缝的尺寸跟的尺寸跟_时时,衍射,衍射现现象十分明象十分明显显4不不仅仅水波能水波能发发生衍射生衍射现现象象_波都能波都能发发生
5、生衍射衍射现现象,衍射是象,衍射是_特有的特有的现现象象水波的波水波的波长长水波的波水波的波长长波源波源发发出的球面波出的球面波波波长长相差不多相差不多一切一切波波三、多普勒效三、多普勒效应应1多普勒效多普勒效应应由于由于_与与_之之间间有相有相对对运运动动而使而使观观察察者接收到的者接收到的_发发生生变变化的化的现现象称象称为为多普勒效多普勒效应应2多普勒效多普勒效应产应产生的原因生的原因(1)波源与波源与观观察者相察者相对对静止静止时时,观观察者察者观测观测到的到的频频率率_波源振波源振动动的的频频率率(2)波源与波源与观观察者相互靠近察者相互靠近时时,观观察者察者观测观测到的到的频频率率
6、_波源的的波源的的频频率,即率,即观观察到的察到的频频率率变变大大(3)波源与波源与观观察者相互察者相互远远离离时时,观观察到的察到的频频率率变变小小波源波源观观察者察者频频率率等于等于大于大于四、多普勒效四、多普勒效应应的的应应用用1.多普勒多普勒测测速速仪仪2彩色超声多普勒心彩色超声多普勒心动图仪动图仪3用用电电磁波的多普勒效磁波的多普勒效应应可以确定目的物的距可以确定目的物的距离、方位、速度等,离、方位、速度等,这这在在军军事、航天、气象事、航天、气象预报预报等等领领域有着广泛的域有着广泛的应应用用核心要点突破核心要点突破一、对波的叠加原理的进一步认识一、对波的叠加原理的进一步认识1叠加
7、原理:几列波相遇时能够保持各自的形叠加原理:几列波相遇时能够保持各自的形状不变而继续传播,在它们重叠的区域里,介质状不变而继续传播,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移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和2波在叠加时的特点波在叠加时的特点(1)位移是几列波分别产生的位移的矢量和位移是几列波分别产生的位移的矢量和(2)各列波独立各列波独立传传播播两列同相波的叠加,振两列同相波的叠加,振动动加加强强,振幅增大,振幅增大(如如图图231所示所示)图图231两列反相波的叠加,振两列反
8、相波的叠加,振动动减弱,振幅减小减弱,振幅减小(如如图图232所示所示)图图2323波的独立性波的独立性几列波相遇后,仍像相遇前一几列波相遇后,仍像相遇前一样样,能,能够够保持各自保持各自原来的波形原来的波形继续传继续传播,播,这这就是波的独立性在空就是波的独立性在空间间里不管有多少列波相遇,里不管有多少列波相遇,对对任一列波而言,其任一列波而言,其他波就像不存在一他波就像不存在一样样即即时应时应用用(即即时时突破,小突破,小试试牛刀牛刀)1如如图图233所所示示,两两列列相相同同的的波波相相向向传传播播,当当它它们们相遇相遇时时,图图234中可能的波形是中可能的波形是()图图233图图234
9、解解析析:选选C.当当两两列列波波相相遇遇时时,达达到到图图甲甲所所示示的的状状态时态时,叠加以后的波形不可能是,叠加以后的波形不可能是选项选项B.当当两两列列波波相相遇遇时时,达达到到图图乙乙所所示示的的状状态态时时,叠叠加以后的波形应是选项加以后的波形应是选项C.二、波的干涉的理解和振二、波的干涉的理解和振动动加加强强点与减弱点的判点与减弱点的判断断1波的干涉的理解波的干涉的理解(1)波的叠加是无条件的,任何波的叠加是无条件的,任何频频率的两列波在空率的两列波在空间间相遇都会叠加,但干涉必相遇都会叠加,但干涉必须须是是满满足一定条件的足一定条件的两列波叠加后形成的两列波叠加后形成的现现象象
10、(2)稳定干涉图样的产生是有条件的,必须是两列同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、振动方向相同、相位类的波,并且波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定如果两列波的频率不相等,在同一种介质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图样,只能是一般的振动叠加现象(3)明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的,明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的,明显的干涉图
11、样除了满足相干条件外,还必须满足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相差不大振幅越是接近,干涉图样越两列波振幅相差不大振幅越是接近,干涉图样越明显明显(4)稳定干涉图样的特征稳定干涉图样的特征加强区和减弱区的位置固定不变,且相互间加强区和减弱区的位置固定不变,且相互间隔隔加强区始终加强,减弱区始终减弱加强区始终加强,减弱区始终减弱2振动加强点和减弱点的判断振动加强点和减弱点的判断(1)从振幅判断从振幅判断振幅为两列波的振幅之和的点为加强点,加强振幅为两列波的振幅之和的点为加强点,加强点连成的区域为加强区;振幅为两列波的振幅点连成的区域为加强区;振幅为两列波的振幅之差的点为减弱
12、点,减弱点连成的区域为减弱之差的点为减弱点,减弱点连成的区域为减弱区区(2)从条件上判断从条件上判断(3)从从现现象上判断象上判断若若某某时时刻刻某某点点是是波波峰峰与与波波峰峰(或或波波谷谷与与波波谷谷)相相遇遇,该该点点为为振振动动加加强强点点;若若某某时时刻刻某某点点是是波波峰峰与与波波谷谷相遇,相遇,则该则该点点为为振振动动减弱点减弱点特特别别提提醒醒:(1)只只有有当当两两相相干干波波的的振振幅幅相相等等时时,减减弱弱点点的的位位移移才才始始终终为为零零,即即不不振振动动,当当两两相相干干波波的的振振幅幅不不相相等等时时,减减弱弱点点的的位位移移随随时时间间做做周周期期性性变变化化(
13、2)加加强强点点的的位位移移随随时时间间在在A与与A的的范范围围内内变变化化,并不是每一并不是每一时时刻都最大刻都最大即即时应时应用用(即即时时突破,小突破,小试试牛刀牛刀)2如如图图235所所示示,S1和和S2是是两两个个相相干干波波源源,由由它它们们发发出出的的波波相相互互叠叠加加,实实线线表表示示波波峰峰,虚虚线线表表示示波波谷谷,对对于于a、b、c三三点点的的振振动动情情况况的的下下列列判判断断中,正确的是中,正确的是()图图235Ab处处的振的振动动永永远远减弱减弱Ba处处永永远远是波峰与波峰相遇是波峰与波峰相遇Cb处处永永远远是波谷与波谷相遇是波谷与波谷相遇Dc处处的振的振动动永永
14、远远减弱减弱解解析析:选选D.b点点此此刻刻是是波波谷谷和和波波谷谷相相遇遇,位位移移为为负负的的最最大大值值,振振动动是是加加强强的的,故故A、C错错;a处处此此刻刻是是波波峰峰与与波波峰峰相相遇遇,是是加加强强点点,再再过过半半个个周周期期后后变变成成波波谷谷和和波波谷谷相相遇遇,始始终终振振动动加加强强,但但并并非非永永远远在在波波峰峰或或波波谷谷,故故B错错;c处处此此刻刻是是波波峰峰与与波波谷谷相相遇遇,过过半半个个周周期期后后是是波波谷谷与与波波峰峰相相遇遇,c点点永永远远是是振振动动减减弱,故弱,故D正确正确三、波的衍射的理解三、波的衍射的理解1对明显衍射发生条件的理解对明显衍射
15、发生条件的理解(1)孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长的关系仅孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长的关系仅是衍射能否明显发生的条件,但发生波的衍射没是衍射能否明显发生的条件,但发生波的衍射没有条件有条件(2)明显衍射发生时,并不一定能清楚地感受到,明显衍射发生时,并不一定能清楚地感受到,如当孔远远小于水波波长时,衍射应当非常明显,如当孔远远小于水波波长时,衍射应当非常明显,但因孔很小,单位时间内通过孔的能量很小,又但因孔很小,单位时间内通过孔的能量很小,又分布到很大的区域上,水波将非常弱,将看不清分布到很大的区域上,水波将非常弱,将看不清楚楚2波的干涉与波的衍射的比波的干涉与波的衍射的比较较比比较较
16、内容内容名称名称定定义义现现象象可可观观察到察到现现象的条件象的条件相同点相同点波的衍射波的衍射波波绕过绕过障碍障碍物或通物或通过过孔孔继续传继续传播的播的现现象象波能偏离直波能偏离直线线而而传传播到直播到直线线以外以外的空的空间间缝缝、孔或障、孔或障碍物的尺寸碍物的尺寸跟波跟波长长相差相差不多或者小不多或者小于波于波长长干涉和干涉和衍射是衍射是波特有波特有的的现现象象波的干涉波的干涉振振动频动频率和率和振振动动方向相方向相同的两列波同的两列波叠加后,振叠加后,振动动加加强强和振和振动动减弱的区减弱的区域互相域互相间间隔、隔、稳稳定分布的定分布的现现象象振振动动强强弱相弱相间间的的区域,某些区
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