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2019-2020年高中物理 波的干涉教案 新人教版選修3 (1) 　　【基礎(chǔ)知識(shí)誘思】 日常生活中我們最常見(jiàn)最熟悉的機(jī)械波便是聲波了，對(duì)于聲波大家也最了解．下面請(qǐng)大家考慮一個(gè)問(wèn)題，如果你對(duì)著高山喊一聲，過(guò)一會(huì)兒你便會(huì)聽(tīng)到回聲，此時(shí)若在山的另一邊有一個(gè)人，但此人不會(huì)聽(tīng)到你的聲音；倘若你對(duì)著的不是高山，而是一棵大樹(shù)，則此時(shí)樹(shù)后面的人會(huì)聽(tīng)到你的聲音，原因何在？山后面的人聽(tīng)不到你的聲音是因?yàn)槁暡](méi)有傳到山的后面，大樹(shù)后的人聽(tīng)到了你的聲音是因?yàn)槁暡▊鞯搅藰?shù)的后面，像聲波這樣傳播過(guò)程中繞過(guò)障礙物傳到障礙物后面的這種現(xiàn)象為波的衍射現(xiàn)象． 　　【重點(diǎn)難點(diǎn)解讀】 問(wèn)題一：發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件 解讀：（1）當(dāng)障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小時(shí)，一定能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，如圖10.4－1所示；當(dāng)障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)大時(shí)，只有當(dāng)“大得不多（差不多）”時(shí)，如圖10.4－2所示，才發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象． （2）“障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或差不多”是發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件，但并不是發(fā)生衍射的條件，因?yàn)檎系K物的大小，關(guān)系到衍射現(xiàn)象是否明顯，而不是決定衍射現(xiàn)象能否發(fā)生． （3）如果障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)大得多，則衍射現(xiàn)象不明顯，如圖10.4－3所示，波近似直線傳播． 問(wèn)題二：波的衍射特征 解讀：機(jī)械波遇到障礙物或孔隙，波就會(huì)偏離原來(lái)的傳播方向而繞到障礙物的后面去．我們?cè)O(shè)想從波源處向外射出的小球，當(dāng)小球碰到障礙物時(shí)就會(huì)反彈，穿過(guò)孔后也不會(huì)繞到“陰影”中去，這說(shuō)明遇到障礙物時(shí)，小球不可能像波那樣產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，因此衍射是波所特有而宏觀實(shí)物粒子所不具有的性質(zhì)． 　　【解題技法點(diǎn)撥】 該部分知識(shí)主要利用“明顯衍射條件”進(jìn)行衍射現(xiàn)象的分析判斷和對(duì)某些衍射現(xiàn)象進(jìn)行解釋?zhuān)虼?，正確理解、應(yīng)用明顯衍射條件時(shí)尤其注意： （1）一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，有時(shí)明顯，有時(shí)不明顯；只有波才會(huì)發(fā)生衍射現(xiàn)象． （2）波長(zhǎng)較長(zhǎng)的波更容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象 例 以下關(guān)于波的衍射的說(shuō)法中正確的是（ ） A．波遇到障礙物時(shí)，一定會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 B．當(dāng)障礙物的尺寸比波長(zhǎng)大得多時(shí)，衍射現(xiàn)象很明顯 C．當(dāng)孔的大小比波長(zhǎng)小時(shí)，衍射現(xiàn)象很明顯 D．只有當(dāng)障礙物的尺寸與波長(zhǎng)相差不多時(shí)，才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 點(diǎn)撥：凡是波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，不過(guò)有時(shí)衍射現(xiàn)象明顯，有時(shí)衍射現(xiàn)象不明顯．只有當(dāng)縫、孔或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)相差不多或比波長(zhǎng)更小時(shí)，才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象． 答案：C 　　【經(jīng)典名題探究】 考點(diǎn)一：明顯衍射條件和衍射特征 例1 下列說(shuō)法正確的是（ ） A．只有橫波能發(fā)生衍射，縱波不能發(fā)生衍射 B．當(dāng)波長(zhǎng)比孔的寬度小得越多時(shí)，波的衍射越明顯 C．聲波能發(fā)生衍射現(xiàn)象，光不能發(fā)生衍射現(xiàn)象 D．聲波易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，光不易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 分析：衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都能產(chǎn)生衍射現(xiàn)象，所以A錯(cuò)；光也是一種波，因而光也能發(fā)生衍射現(xiàn)象，所以C錯(cuò)；只有當(dāng)障礙物或小孔的尺寸跟波長(zhǎng)差不多或更小時(shí)，才會(huì)發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，所以B錯(cuò)誤；由于聲波的波長(zhǎng)較大，所以易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，而光波的波長(zhǎng)較小，所以很難觀察到光波的明顯衍射現(xiàn)象，D正確． 答案：D 探究：一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，只有明顯與不明顯之分，波長(zhǎng)較大的波易觀察到明顯衍射現(xiàn)象．日常中能觀察到哪些波的衍射現(xiàn)象？（例：聲波、水波） 姊妹題 下列說(shuō)法正確的是（ ） A．衍射是一切波特有的現(xiàn)象 B．對(duì)同一列波，障礙物或孔越小衍射越明顯 C．聽(tīng)到回聲是聲波的衍射現(xiàn)象 D．聽(tīng)到墻外人的說(shuō)話(huà)聲是衍射現(xiàn)象答案：ABD 考點(diǎn)二：靈活運(yùn)用明顯衍射的條件 例2 如圖10.4－4所示，S是振源，MN是帶孔的擋板，其中M固定，N可以上下移動(dòng)，為了使原來(lái)不振動(dòng)的A點(diǎn)振動(dòng)起來(lái)，可采用的辦法是（ ） A．增大S的振動(dòng)頻率 B．減小S的振動(dòng)頻率 C．N上移 D．N下移 分析：本題以比較靈活的形式考查明顯衍射條件．要使A振動(dòng)起來(lái)，則S振動(dòng)產(chǎn)生的波必須經(jīng)小孔發(fā)生明顯衍射，原來(lái)A未振動(dòng)，說(shuō)明孔的尺寸太大，所以應(yīng)使孔減小，C選項(xiàng)正確；當(dāng)然A未振動(dòng)的另一個(gè)原因是波長(zhǎng)太小，在v一定的前提下，要增大波長(zhǎng)則必須減小S的振動(dòng)頻率，所以B正確． 答案：BC 探究：現(xiàn)在水波槽中只有一個(gè)振源，要想獲得兩個(gè)波源，你用什么辦法可以做到？（提示：從波的衍射角度思考，如將一雙孔木板置于水槽中） 姊妹題 如圖10．4－5所示是不同頻率的水波通過(guò)相同的小孔所能到達(dá)區(qū)域的示意圖， 情況中水波的頻率最大； 情況中水波的頻率最小． 答案：c a 考點(diǎn)三：綜合考查對(duì)明顯衍射條件的理解 例3 已空車(chē)氣中的聲速為340m/s，現(xiàn)有幾種聲波：（1）周期為s；（2）頻率為104Hz;（3）波長(zhǎng)為10m．它們傳播時(shí)若遇到寬度約為13m的障礙物，發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的是（ ） A．（1）和（2） B．（2）和（3） C．（1）和（3） D．都可以 分析：考查發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件．首先由v=f＝計(jì)算各種波的波長(zhǎng)．題中三種聲波的波長(zhǎng)分別為1＝vT＝340m＝17m；2==0.034m；3=10m．因?yàn)?大于障礙物的寬度，所以能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，2遠(yuǎn)小于障礙物的寬度，因而不能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象；3與障礙物的寬度相差不多，也能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，所以C正確． 答案：C 探究：如何判斷一列波能否“繞”過(guò)障礙物或小孔？（障礙物或小孔的尺寸與波長(zhǎng)相差不多或比波長(zhǎng)更小時(shí)） 姊妹題 在用水波槽做衍射實(shí)驗(yàn)時(shí)，若打擊水面的振子振動(dòng)頻率是5Hz，水波在水槽中的傳播速度為0.05rn／s，為觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，小孔的直徑d應(yīng)為（ ） A．10cm B．5cm C．d＞1cm D．d＜1cm 答案：D 　　【思維誤區(qū)診斷】 易錯(cuò)點(diǎn)：產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或小孔的尺寸和波長(zhǎng)相差不多或比波長(zhǎng)更小，而不是波長(zhǎng)和障礙物或小孔相差最小時(shí)． 例 有一障礙物的高度為10m，下列波衍射現(xiàn)象最朋顯的是（ ） A．波長(zhǎng)為40m的波 B．波長(zhǎng)為9．9m的波 C．頻率為40Hz的聲波 D．頻率為5000MHz的電磁波（v＝3.0108m／s） [誤點(diǎn)診斷] 錯(cuò)解：B．波長(zhǎng)為9．9m的波的波長(zhǎng)與障礙物的尺寸相差最小，所以衍射最明顯，故B正確． [名師批答] 題中幾列波的波長(zhǎng)分別是A＝40m，B＝9．9m，C=m＝8.5m，D＝m=0.06m．由波明顯衍射條件知，A= 40m，大于障礙物的尺寸，而其余波長(zhǎng)都小于障礙物的尺寸，所以A正確． 答案：A