波的干涉和衍射学案.doc

波的干涉和衍射学案 _
【学习目标】
1、知道什么是波的衍射现象；知道波发生明显衍射现象的条件；知道衍射是波的特有现象。
2、知道波的叠加原理。知道波的干涉现象是特殊条件下的叠加现象；知道两列频率相同的波才能发生干涉现象；知道什么是波的干涉现象和干涉图样，知道干涉现象的特点；知道干涉现象也是波特有的现象。
【自主探究】
知识点一、波的衍射 阅读课本P32，完成下列问题
实验：水槽里放一块挡板作为障碍物，改变障碍物大小。观察水波是否可以绕过障碍物。
波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做________ ____。
实验表明：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长__________，或者比波长_____时，才能观察到明显的衍射现象．这就是波发生明显衍射现象的条件。
【说明】
①衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异。障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是使衍射现象明显表现的条件；波长越 ，衍射现象越明显。
②一切波都能发生衍射，衍射是波________的现象。在满足一定条件时，一切波都可以发生明显的衍射。“特有”是指凡是波都有。因此，衍射现象是判断是否具有波动性的依据之一。
③当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于能量的减弱，衍射现象不容易观察到。

例1. 以下关于波的衍射的说法，正确的是 （ ）
A．波遇到障碍物时，一定会发生明显的衍射现象
B．当障碍物的尺寸比波长大的多时，衍射现象很明显
C．当孔的大小比波长小时，衍射现象很明显
D．对通常的讲话声来说，尺寸为1m左右的障碍物能发生明显的衍射现象

练习1. 请你解释“闻其声而不见其人”是什么原因？

知识点二、波的叠加 阅读课本P33第1-3自然段及实验思考并回答下列问题
1、波的独立性特点：两列波相遇后彼此_______,仍然___________的运动状态,继续传播,就象________跟另一列水波_________一样。
2、位移特点：几列波相遇时,在其重叠的区域里,介质质点同时参与几列波引起的_____,质点的______等于这几列波单独传播时引起的_____________。
3、波的叠加原理：几列波相遇时能够保持各自的运动状态，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。
说明：①两列波相遇后，每列波都像相遇前一样，保持各自原来的状态，互不干扰，这是波的独立传播特性，波的独立性是波的叠加的基础。其中“原来的状态”指各自的周期、频率、振幅和振动方向；“互不干扰”指互不影响。
②在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和。当两列波在同一直线上振动时，这两种位移的矢量和简化为代数和，这叫做波的叠加原理。
③两列振动方向相同的波叠加，振动加强，振幅增大；两列振动方向相反的波叠加，振动减弱，振幅减小。
知识点三、波的干涉：阅读课本P34演示并回答下列问题
1、波的干涉：____________的两列波叠加，使某些区的振动________，某些区域的振动________，且振动加强和振动减弱的区域___________，这种现象叫波的干涉。形成的图样叫做波的干涉图样。
2、波产生稳定干涉的条件:
必要条件：____________________。
相干波源：能使波产生干涉的波源叫相干波源。
说明：频率不相同的两列波叠加，不能产生稳定的干涉现象。要产生明显的干涉现象, 两列波的频率应尽量接近。
3、振动加强减弱的判断
提问：稳定的干涉区域内的某一质点到两波源的距离满足什么关系时，该质点是振动加强的或是减弱的？
设两波源为S1、S2，干涉区域内有任意一点P。
若|S2P-S1P|=nλ则P点振动加强 若|S2P-S1P|=（2n+1）则P点振动减弱
明确：干涉也是波特有的特征。

例2．当两列振动情况完全相同的水波发生干涉时，如果两列波的波峰在P点相遇，下列说法正确的是（ ）
A.质点P的振动始终是加强的 B．质点P的振幅最大

C．质点P的位移始终最大 D. 质点P的位移有时为零

练习2.关于两列波的稳定干涉现象，下列说法正确的是（ ）
A.任意两列波都能产生稳定干涉现象
B.发生稳定干涉现象的两列波，它们的频率一定相同
C.在振动减弱的区域，各质点都处于波谷
D.在振动加强的区域，有时质点的位移等于零

课堂小结：

【当堂检测】
1．下列关于波的衍射的说法正确的是（ ）
A．衍射是一切波特有的现象
B．对同一列波，缝、孔或障碍物的尺寸越小衍射现象越明显
C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象
D．声波容易发生衍射是由于声波波长较长

2．如图所示，是观察水面波衍射的实验装置，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，每两条相邻的波纹(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，下面描述正确的是 （ ）
A．此时能观察到明显的衍射现象
B．如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
C．挡板前后波纹间距离相等
D．如果孔的大小不变，使波源的频率增大，能更明显地观察到衍射现象

3. 在两列波发生干涉的区域内( )

A.振动加强的区域振幅一直很大 B.振动加强的区域位移一直很大
C振动减弱的区域振幅一直很小 D.振动减弱的区域位移一直很小

4. 两列波在同一介质中传播，发生相遇时( )
A.只会相互改变对方传播速度的方向 B.只会相互改变对方传播速度的大小
C.会相互改变对方传播速度的方向和大小 D.不会相互改变对方传播速度的方向和大小

5. 如图表示两列频率相同的横波相遇时某一时刻的情况，实线表示波峰，虚线表示波谷。
（1）请描述1个周期内M、N两个质点的运动情况
M质点 。
N质点 。
(2) 把图中比较“平静”的地方用虚线标出来。

【课后练习】 A组
1、关于波的衍射现象，下列说法正确的是（ ）
A．某些波在遇到障碍物时，会有衍射现象   
B．某些波在遇到障碍物时，不会产生衍射现象
C．一切波在遇到障碍物时，都有衍射现象   
D．以上说法都不对

2、水波通过小孔，发生一定程度的衍射，为使衍射现象更不明显，可（ ）
A．增大小孔尺寸，同时增大水波频率
B．增大小孔尺寸，同时减小水波频率
C．缩小小孔尺寸，同时增大水波频率 
D．缩小小孔尺寸，同时减小水波频率

3、两列频率相同的波相遇时，如果某时刻P点正好是两列波的波谷相遇，则下列说法中正确的是（ ）
A.经过1/4周期，质点P回到平衡位置，P点的振动减弱
B.经过半个周期，P点是两列波的波峰相遇，P点的振动加强
C.P点的振动加强和减弱将周期性地交替出现
D.P点的振动将始终是加强的

B组
4、如图，S1、S2是两个相干波源，由它们发出的波相互叠加，实线表示波峰，虚线表示波谷。则对a、b、c三点振动情况的下列判断中，正确的是 )
A.b处振动永远互相减弱 B.a处永远是波峰与波峰相遇
C.b处在这时刻是波谷与波谷相遇 D.c处的振动永远互相减弱

5、把M、N两块挡板中的空隙当做一个“小孔”做水波的衍射实验，出现了如图所示的图样，位置P处的水没有振动起来。现要使挡板左边的振动传到P处，在不改变挡板M的左右位置和P点位置的情况下，可以采用的办法有：_________________ _或___________ ________。

C组
6、在下列四种情况中，能够使声波发生明显衍射的情况是（ ）
A．声源频率为330Hz，声音在空气中传播，声速为340m/s，障碍物尺寸60m×60m
B．声源频率为330Hz，声音在水中传播，声速为1500m/s，障碍物尺寸60m×60m
C．声源频率为3000Hz，在空气中传播，声速为340m/s，障碍物尺寸1m×1m
D．声源频率为3000Hz，在水中传播，声速为1500m/s，障碍物尺寸1dm×1dm

7、如图，空间平面上有A、B、C三点，AB=5m，BC=4m，AC=3m，A、C两点处有完全相同的波源，振动的频率为1360Hz，波速为340m/s，则BC连线上振动最弱的位置有 处。

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