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12.4波的干涉衍射上课


导学案
【学习目标】

12.4 波的衍射、干涉

1.认识衍射现象的特征及产生明显衍射现象的条件。 2.了解波的叠加原理。 。 3.认识波的干涉现象和波的干涉图样及产生明显干涉现象的必要条件。 4.知道衍射和干涉现象是波所特有的现象。 学习重点难点 1.衍射现象及产生明显衍射现象的条件 2.波的叠加原理及干涉现象 【互动探究】

一:发生明显衍射现象的条件 归纳: 1.波的衍射: 波可以绕过障碍物继续传 播,这种现象叫做__________. 2.发生明显衍射现象的条件:

3.一切波都能发生衍射, 衍射是波特有 的现象。 二、波的叠加 1.观察动画 2.现象结论: 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矢量和。 3.问题:如果希望某些点的振动总能被加强,应有什么条件?如果希望某些点的振动总能被减弱,应有 什么条件? 三、波的干涉 1.观察现象 2.波的干涉: 3.任何两列波进行叠加都可以产生干涉现象吗?为什么? 产生稳定干涉图样的条件: (1) 4.波的干涉图样: 深度理解:参考右图回答下列问题 (1) a 点振幅为________,位移为________; b 点振幅为________,位移为________; e 点振幅为________,位移为________; (2)波峰与波峰相遇,振动________; 波谷与波谷相遇,振动________; (3)a 点振动________,到波源 S1 的距离 为_________到波源 S2 的距离为_________; d e (2) f c

b 点振动________,到波源 S1 的距离为_________,到波源 S2 的距离为_________; c 点振动________,到波源 S1 的距离为_________到波源 S2 的距离为_________; d 点振动________,到波源 S1 的距离为_________到波源 S2 的距离为_________; e 点振动________,到波源 S1 的距离为_________到波源 S2 的距离为_________; f 点振动________,到波源 S1 的距离为_________到波源 S2 的距离为_________; 半个周期后,振动加强的点是________________,振动减弱的点是___________________。 归纳提高: 对于完全相同的两个波源形成的干涉图样, 如何判断干涉区域内哪个是振动加强点?哪 个是振动减弱点? 5.一切波都能发生干涉,干涉也是波所特有的现象。 四、应用 请学生思考和讨论在我们生活中是否遇到过波的干涉现象,举例说明: 【学以致用】 1、 以下关于波的衍射的说法中正确的是( ) 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得多时,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.只有当障碍物的尺寸与波长相差不多时,才会发生明显的衍射现象 2、下列说法正确的是( ) A.只有横波能发生衍射,纵波不能发生衍射 B.当波长比孔的宽度小得越多时,波的衍射越明显 C.声波能发生衍射现象,光不能发生衍射现象 D.声波易发生明显的衍射现象,光不易发生明显的衍射现象 3、下列说法正确的是( ) A.衍射是一切波特有的现象 B.对同一列波,障碍物或孔越小衍射越明显 C.听到回声是声波的衍射现象 D.听到墙外人的说话声是衍射现象 4、 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, 以下哪种情况能使衍射现象更明显? ( ) 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 5、如图甲,两列相同的波相向传播,当它们相遇时波形可能是 ( )



A

B )

C

D

6、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

7、在同一介质中两列频率相同,振动步调一致的横波互相叠加,则 A.波峰与波谷叠加的点振动一定是减弱的 B.振动最强的点经过

(

)

1 T 后恰好回到平衡位置,因而该点的振动是先加强,后减弱 4

C.振动加强区和减弱区相间隔分布,且加强区和减弱区不随时间变化 D.加强区的质点某时刻位移可能是零 8、如图所示,为两列波在空间相遇叠加,其中实线代表的甲波向右传播,虚线代表的乙波向左传播,则 ( ) A. A,B 点是振动加强点 B. A,D 点是振动加强点 C. B,E 点是振动减弱点 D. D,F 点是振动减弱点 9、如图表示两个相干波源 S1、S2 产生的波在同一种均匀介质中相遇.图中实线表示某时刻的波峰,虚线 表示的是波谷,下列说法正确的是 A.a、c 两点的振动加强,b、d 两点的振动减弱 B.e、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 10、如图所示,实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和 波谷.此刻,M 是波峰与波峰相遇点,下列说法中正确的是( ) A.该时刻质点 O 正处在平衡位置 B. P、 N 两质点始终处在平衡位置 C.随着时间的推移,质点 M 向 O 点处移动 D.从该时刻起,经过四分之一周期,质点 M 到达平衡位置

11、 如图所示是观察水波衍射的实验装置,AC 和 BD 是两块挡板,AB 是一个小孔,图中已画出波源所 在区域的情况,则对于波经过孔之后的传播情况,下列说法正确的是( ) A.能明显观察到波的衍射现象 B.若将 AB 孔扩大,可能观察不到明显的衍射现象 C.挡板前后波纹间距相等 D. AB 孔不变,使波源频率变大,能更明显地观察到衍射现象

导学案 12.5-6 多普勒效应 惠更斯原理

学习要求 1.知道什么是多普勒效应,了解一些多普勒效应的实际应用 2.了解多普勒效应的产生原因 3.知道什么是波面和波线,了解惠更斯原理 4.认识波的反射现象,并能用惠更斯原理进行解释认识波的折射现象,并能用惠更斯原理进行解释 学习重难点 重点:惠更斯原理 难点:波面、波线的概念和用惠更斯原理对波的反射和折射规律进行解释 学习过程 一、多普勒效应 【观看图片及 flash】提出问题:当一辆汽车鸣着喇叭从你身边疾驰而过的时候,你会听到声音有什么 变化? 现象:当汽车向你驶来时,你感觉声音__________;当汽车离你远去时,你感觉声音_______ 看课本 P37 3.什么是多普勒效应? 4.多普勒效应的成因(了解) 声源完成一次全振动,向外发出一个波长的波,频率表示单位时间内完成的全振动的次数,因此波源的 频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数, 而观察者听到的声音的音调, 是由观察者接收到的频率, 即单位时间接收到的完全波的个数决定的.

总结: 当波源与观察者有相对运动时 如果二者相互接近,观察者接收到的频率 增大; 如果二者远离, 观察者接收到的频率减小. 在多普勒效应中, 波源的频率是不改变的, 只 是由于波源和观察者之间有相对运动, 观察者 感到频率 发生了变化. 多普勒效应是波动过程共有的特征, 不仅机械 波,电磁波和光波也会发生多普勒效应.

5.多普勒效应的应用
1.有经验的铁路工人可以从火车的汽笛声判断火车的运动方向和快慢. 2.有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断飞行的炮弹是接近还是远去. 3.交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波,波被运动的汽车反射回来时,接收到的频率发生变化,由此可 指示汽车的速度. 4.由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远天体相对于地球的运动速度. 5.彩超:医生向人体内发射频率已知的超声波,超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收。测出反射波频率的变化就 知血流的速度。 (可检查心脏、大脑、眼底血管的病变)

多普勒水流测速仪 多普勒导航系统 GPS 技术 二、惠更斯原理 一.了解两个基本概念 波面:同一时刻,介质中处于波峰或波谷的质点所构成的面叫做波面 波线:用来表示波的传播方向的跟各个波面垂直的线叫做波线

波线

波面

二.惠更斯原理 看课本 P40 1.惠更斯原理内容:

2.用惠更斯原理解释波的衍射

注意:惠更斯原理只能解释波的传播方向,不能解释波的强度,无法说明衍射现象与狭缝或障碍物的大 小的关系

三、用惠更斯原理确定波的反射和折射方向 1.波的反射(用惠更斯原理确定反射波的传播方向)

2.波的折射(用惠更斯原理预言波从一种介质进入另一种介质时会发生什么现象)

【课堂探究练习】
1、关于多普勒效应,下列说法正确的是_________ A.多普勒效应是由于波的干涉引起的 B.多普勒效应说明波源的频率发生改变 C.多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的 D.只有声波才可以产生多普勒效应 2.当火车进站鸣笛时,我们可听到的声调________ A.变高 B.不变高 C.越来越沉 D.不知声速和火车车速,不能判断 3.关于多普勒效应下列说法中正确的是 A、只有声波才有多普勒效应 B、光波也有多普勒效应 C、只有机械波才有多普勒效应 D、电磁波不能发生多普勒效应 4.频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动. u 以表示声源的速度,V 表示声波的速度(u < V),f 表示接收器接收到的频率.若 u 增大,则: A.f 增大, V 增大 B. f 增大, V 不变 C. f 不变, V 增大 D. f 减少, V 不变 5.下面哪些应用是利用了多普勒效应?( ) A、利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度 B、交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波,波被运动的汽车反射回来,根据接受到的 频率发生的变化来知道汽车的速度 C、铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运行情况 D、有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声确定飞行炮弹是接近还是远去 6.某波源的频率是 100Hz,波速是 100m/s, 观察者以 10m/s 的速度快速靠近波源,那么观察者接收到的波 的频率是高了还是低了?是多少 Hz?若远离呢?


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