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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) 　　【基礎知識誘思】 日常生活中我們最常見最熟悉的機械波便是聲波了，對于聲波大家也最了解．下面請大家考慮一個問題，如果你對著高山喊一聲，過一會兒你便會聽到回聲，此時若在山的另一邊有一個人，但此人不會聽到你的聲音；倘若你對著的不是高山，而是一棵大樹，則此時樹后面的人會聽到你的聲音，原因何在？山后面的人聽不到你的聲音是因為聲波沒有傳到山的后面，大樹后的人聽到了你的聲音是因為聲波傳到了樹的后面，像聲波這樣傳播過程中繞過障礙物傳到障礙物后面的這種現(xiàn)象為波的衍射現(xiàn)象． 　　【重點難點解讀】 問題一：發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件 解讀：（1）當障礙物或孔的尺寸比波長小時，一定能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，如圖10.4－1所示；當障礙物或孔的尺寸比波長大時，只有當“大得不多（差不多）”時，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，因為障礙物的大小，關系到衍射現(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． 問題二：波的衍射特征 解讀：機械波遇到障礙物或孔隙，波就會偏離原來的傳播方向而繞到障礙物的后面去．我們設想從波源處向外射出的小球，當小球碰到障礙物時就會反彈，穿過孔后也不會繞到“陰影”中去，這說明遇到障礙物時，小球不可能像波那樣產生衍射現(xiàn)象，因此衍射是波所特有而宏觀實物粒子所不具有的性質． 　　【解題技法點撥】 該部分知識主要利用“明顯衍射條件”進行衍射現(xiàn)象的分析判斷和對某些衍射現(xiàn)象進行解釋，因此，正確理解、應用明顯衍射條件時尤其注意： （1）一切波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，有時明顯，有時不明顯；只有波才會發(fā)生衍射現(xiàn)象． （2）波長較長的波更容易發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象 例 以下關于波的衍射的說法中正確的是（ ） A．波遇到障礙物時，一定會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 B．當障礙物的尺寸比波長大得多時，衍射現(xiàn)象很明顯 C．當孔的大小比波長小時，衍射現(xiàn)象很明顯 D．只有當障礙物的尺寸與波長相差不多時，才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象 點撥：凡是波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，不過有時衍射現(xiàn)象明顯，有時衍射現(xiàn)象不明顯．只有當縫、孔或障礙物的尺寸跟波長相差不多或比波長更小時，才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象． 答案：C 　　【經典名題探究】 考點一：明顯衍射條件和衍射特征 例1 下列說法正確的是（ ） A．只有橫波能發(fā)生衍射，縱波不能發(fā)生衍射 B．當波長比孔的寬度小得越多時，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，一切波都能產生衍射現(xiàn)象，所以A錯；光也是一種波，因而光也能發(fā)生衍射現(xiàn)象，所以C錯；只有當障礙物或小孔的尺寸跟波長差不多或更小時，才會發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，所以B錯誤；由于聲波的波長較大，所以易發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象，而光波的波長較小，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 下列說法正確的是（ ） A．衍射是一切波特有的現(xiàn)象 B．對同一列波，障礙物或孔越小衍射越明顯 C．聽到回聲是聲波的衍射現(xiàn)象 D．聽到墻外人的說話聲是衍射現(xiàn)象答案：ABD 考點二：靈活運用明顯衍射的條件 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，為了使原來不振動的A點振動起來，可采用的辦法是（ ） A．增大S的振動頻率 B．減小S的振動頻率 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振動起來，則S振動產生的波必須經小孔發(fā)生明顯衍射，原來A未振動，說明孔的尺寸太大，所以應使孔減小，C選項正確；當然A未振動的另一個原因是波長太小，在v一定的前提下，要增大波長則必須減小S的振動頻率，所以B正確． 答案：BC 探究：現(xiàn)在水波槽中只有一個振源，要想獲得兩個波源，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相同的小孔所能到達區(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?。? 答案：c a 考點三：綜合考查對明顯衍射條件的理解 例3 已空車氣中的聲速為340m/s，現(xiàn)有幾種聲波：（1）周期為s；（2）頻率為104Hz;（3）波長為10m．它們傳播時若遇到寬度約為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＝計算各種波的波長．題中三種聲波的波長分別為1＝vT＝340m＝17m；2==0.034m；3=10m．因為1大于障礙物的寬度，所以能發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，2遠小于障礙物的寬度，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”過障礙物或小孔？（障礙物或小孔的尺寸與波長相差不多或比波長更小時） 姊妹題 在用水波槽做衍射實驗時，若打擊水面的振子振動頻率是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應為（ ） A．10cm B．5cm C．d＞1cm D．d＜1cm 答案：D 　　【思維誤區(qū)診斷】 易錯點：產生明顯衍射現(xiàn)象的條件是障礙物或小孔的尺寸和波長相差不多或比波長更小，而不是波長和障礙物或小孔相差最小時． 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．波長為40m的波 B．波長為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） [誤點診斷] 錯解：B．波長為9．9m的波的波長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，而其余波長都小于障礙物的尺寸，所以A正確． 答案：A