124波的衍射和干涉 学案含答案.docx
- 文档编号:24855791
- 上传时间:2023-06-02
- 格式:DOCX
- 页数:6
- 大小:18.85KB
124波的衍射和干涉 学案含答案.docx
《124波的衍射和干涉 学案含答案.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《124波的衍射和干涉 学案含答案.docx(6页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
124波的衍射和干涉学案含答案
12.4波的衍射和干涉学案(含答案)
4波的衍射和干涉波的衍射和干涉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科学思维掌握波的干涉图样的特点,会寻找振动加强点.减弱点科学探究通过水波的衍射.干涉实验,了解衍射.干涉现象,知道其特点和发生的条件
一.波的衍射1定义波可以绕过障碍物继续传播的现象2发生明显衍射现象的条件只有缝.孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多,或者比波长更小时,才能观察到明显的衍射现象3波的衍射的普遍性一切波都能发生衍射,衍射是波特有的现象
二.波的叠加原理几列波相遇时能够保持各自的运动特征,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,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和
三.波的干涉1定义频率相同的两列波叠加时,某些区域的振幅加大.某些区域的振幅减小的现象2稳定干涉条件1两列波的频率必须相同2两个波源的相位差必须保持不变3干涉的普遍性一切波都能够发生干涉,干涉是波所特有的现象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在振动减弱的区域,各质点都处于波谷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解析方法一由题图可以知道,A点距波源S
1.S2的距离均为
1.5,即x
11.5,x
21.5,故A到S
1.S2的距离差xx1x20;B点距S1的距离为x1,距S2的距离为x22,故B到S
1.S2的距离差x;C点距S1的距离为x12,距S2的距离为x
21.5,故C到两波源S
1.S2的距离差为xx1x
20.5.因为两波源的振动情况完全相同,所以
A.B点均为振动加强点,C点为振动减弱点方法二
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.波的衍射如图所示是一个可观察水波衍射的水波发生槽,振源的频率是可以调节的,槽中放置两块可移动的挡板形成宽度可调节的小孔,观察水波的传播,也可以在水槽中放置宽度不同的挡板,观察水波的传播思考下列问题1水波遇到小孔时,会观察到什么现象依次减小小孔尺寸,观察到的现象有什么变化2当水波遇到较大的障碍物时,会观察到什么现象当障碍物较小时,会观察到什么现象答案1水波遇到小孔时,水波能穿过小孔,并能到达挡板后面的“阴影区”,小孔的尺寸减小时,水波到达“阴影区”的现象更加明显2当水波遇到较大的障碍物时,将会返回,当障碍物较小时,波能继续向前传播1关于衍射的条件应该说衍射是没有条件的,衍射是波特有的现象,一切波都可以发生衍射衍射只有“明显”与“不明显”之分,障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多,或比波长小是产生明显衍射的条件2波的衍射实质分析波传到小孔障碍物时,小孔障碍物仿佛是一个新波源,由它发出的与原来同频率的波在小孔障碍物后传播,就偏离了直线方向波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况例1多选如图2所示是观察水波衍射的实验装置AC和BD是两块挡板,AB是一个孔,O是波源图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻波纹图中曲线之间的距离表示一个波长,则关于波经过孔之后的传播情况,下列描述中正确的是图2A此时能观察到波明显的衍射现象B挡板前后波纹间距离相等C如果将孔AB扩大,有可能观察不到明显的衍射现象D如果孔的大小不变,使波源频率增大,能观察到更明显的衍射现象答案ABC解析观察题图可知道孔的尺寸与波长差不多,能观察到波明显的衍射现象,故选项A对;因波的传播速度不变,频率不变,故波长不变,即挡板前后波纹间距离应相等,故选项B对;若将孔AB扩大,且孔的尺寸远大于波长,则可能观察不到明显的衍射现象,故选项C对;若f增大,由vf,知变小,衍射现象变得不明显了,故选项D错针对训练如图3所示,在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN,在墙的一侧有一个正在播放男女合唱歌曲的声源O,某人从A点走到墙后的B点,在此过程中,如从衍射的角度来考虑,则会听到图3A声音变响,男声比女声更响B声音变响,女声比男声更响C声音变弱,男声比女声更弱D声音变弱,女声比男声更弱答案D解析由题意可知,某人从题图中A点走到墙后的B点,能听到声音,是由于波的衍射现象,但强度变弱由于男声的频率低于女声的频率,在同一介质中声音的传播速度相同,则男声的波长比女声的波长长,更容易发生衍射故
A.
B.C错误,D正确
二.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对波的叠加的理解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2多选如图4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4A两列波比较,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A1A2Cb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
三.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中间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,这种现象将消失对波的干涉的理解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5所示图52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
2.2振动减弱点振动的振幅等于两列波振幅之差,A|A1A2|.3振动加强点和振动减弱点的判断条件判断法振动频率相同.振动情况完全相同的两波叠加时,设点到两波源的路程差为x,当x|x2x1|kk0,1,2,时为振动加强点;当x|x2x1|2k12k0,1,2,时为振动减弱点若两波源振动步调相反,则上述结论相反现象判断法若某点总是波峰与波峰或波谷与波谷相遇,该点为振动加强点,若总是波峰与波谷相遇,则为振动减弱点4振动加强的点和振动减弱的点始终保持与波源同频率振动,其振幅不变减弱的点的振幅可能为零,其位移随时间变化例3如图6所示,S
1.S2是两个步调完全相同的相干波源,其中实线表示波峰,虚线表示波谷若两列波的振幅均保持5cm不变,关于图中所标的a.b.c.d四点,下列说法中正确的是图6Ad点始终保持静止不动B图示时刻c点的位移为零Cb点振动始终加强,c点振动始终减弱D图示时刻,b.c两点的竖直高度差为10cmEa点振动介于加强点和减弱点之间答案A解析d点是波峰与波谷相遇,振动减弱,振幅为零,故保持静止,故A正确;b点是波峰与波峰相遇,c点是波谷与波谷相遇,它们均属于振动加强点,由于振幅是5cm,则b点相对平衡位置高10cm,而c点是波谷与波谷相遇,则c点相对平衡位置低10cm,所以b.c两点的竖直高度差为20cm,故
B.
C.D错误;a点位于加强点的连线上,仍为加强点,E错误例4xx全国卷如图7a,在xOy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S10,4和S20,2两波源的振动图线分别如图b和图c所示两列波的波速均为
1.00m/s.两列波从波源传播到点A8,2的路程差为________m,两列波引起的点B4,1处质点的振动相互__________填“加强”或“减弱”,点C0,0.5处质点的振动相互________填“加强”或“减弱”图7答案2减弱加强解析由几何关系可知两波源到A点的距离为AS110m,AS28m,所以两波的路程差为2m;同理可得,BS1BS20,为波长的整数倍,由振动图象知两振源振动方向相反,故B点振动减弱;两波源到C点的路程差为xCS1CS21m,波长vT2m,所以C点振动加强学科素养本题通过条件判断法来确定振动加强点和振动减弱点,一定要注意两波源的振动情况是相同还是相反在这个过程中,提高了学生获取和处理信息的能力,体现了“物理观念”和“科学思维”的学科素养.1波的衍射一列波在传播过程中通过一个障碍物,发生了一定程度的衍射,一定能使衍射现象更明显的措施是A增大障碍物尺寸,同时增大波的频率B增大障碍物尺寸,同时减小波的频率C缩小障碍物尺寸,同时增大波的频率D缩小障碍物尺寸,同时减小波的频率答案D解析波在介质中传播时波速是由介质决定的,与波的频率无关,所以改变波的频率不会改变波速,由vf可知,当波速一定时,减小频率则波长增大,而发生明显衍射的条件是障碍物或孔.缝的尺寸比波长小或相差不多,所以缩小障碍物的尺寸,同时减小波的频率会使衍射现象更明显,D选项正确2波的叠加多选两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以
1.0m/s的速率沿同一直线相向传播,t0时刻的波形如图8所示,图中小方格的边长为0.1m则不同时刻的波形正确的是图8答案ABD解析脉冲波在介质中传播,xvt,当t0.3s时,两脉冲波各沿波的传播方向传播0.3m,恰好相遇,故A正确当t0.4s.0.5s.0.6s时,两脉冲波各沿波的传播方向传播0.4m.0.5m.0.6m,由波的叠加原理可知
B.D正确,C错误3波的干涉多选图9表示两个相干波源S
1.S2产生的波在同一种均匀介质中相遇图中实线表示波峰,虚线表示波谷,a.c.e共线,b.d.f共线,下列说法正确的是图9Aa.c两点的振动加强,b.d两点的振动减弱Be.f两点的振动介于加强点和减弱点之间C经适当的时间后,加强点和减弱点的位置互换D经半个周期后,原来位于波峰的点将位于波谷,原来位于波谷的点将位于波峰答案AD解析波的干涉示意图表示某一时刻两列相干波叠加的情况,形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着,其位移的大小和方向都在不停地变化着但要注意,对稳定的干涉,振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的a点是波谷和波谷相遇的点,c点是波峰和波峰相遇的点,都是振动加强的点,而b.d两点都是波峰和波谷相遇的点,都是振动减弱的点,A正确;e点位于加强点的连线上,也为加强点,f点位于减弱点的连线上,也为减弱点,B错误;相干波源叠加产生的干涉是稳定的,不会随时间变化,C错误;因形成干涉图样的介质质点也在不停地做周期性振动,故经半个周期步调相反,D正确4波的干涉多选如图10所示为甲.乙两列简谐横波在同一绳上传播时某时刻的波形图,甲波向右传播,乙波向左传播质点M位于x0.2m处,则下列说法正确的是图10A这两列波会发生干涉现象BM点是振动加强点,所以其位移总是最大C此时M点位移为零,故M点是振动减弱点D由图示时刻开始,再经过14甲波周期,M点将位于波谷EM点将做振幅为30cm的简谐振动答案ADE解析两列简谐横波在同一均匀介质内传播,波速相等,由题图可知两列波的波长相等,由vf可知,频率相等,所以两列波能产生干涉,故A正确;质点M是两列波的波峰与波峰相遇处,振动总是加强,振幅等于两列波振幅之和,为A20cm10cm30cm,则M点将做振幅为30cm的简谐振动,此时M点位移为零,故
B.C错误,E正确;从题图所示时刻开始,再经过14T,两列波的波谷在M点相遇,所以M点到达波谷,故D正确
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 124波的衍射和干涉 学案含答案 124 衍射 干涉 学案含 答案