《2025年优化探究同步导学案高中物理选择性必修第一册人教版》

［针对训练］
1. 如图，两列简谐横波分别沿$x$轴正方向和负方向传播，波速均为$0.4 m/s$，两个波源分别位于$x = -0.2 m$和$x = 1.2 m$处，波源的振幅均为$3 cm$。图为$t = 0$时刻两列波的图像，此刻平衡位置在$x = 0.2 m$和$x = 0.8 m$的$P$、$Q$两质点恰好开始振动。质点$M$的平衡位置处于$0.5 m$处。关于各质点运动情况判断正确的是　　(D)


A.质点$P$、$Q$起振方向相反
B.$t = 0.75 s$时刻，质点$P$、$Q$都运动到$M$点
C.$t = 1.5 s$时刻，质点$M$的位移为$3 cm$
D.在$0$～$1.5 s$时间内，质点$M$运动的路程为$18 cm$

答案： [针对训练]
1.D 根据同侧法可以判断，质点$P$起振方向沿$y$轴负方向，质点$Q$起振方向也沿$y$轴负方向，两质点的起振方向相同，A 错误；质点不随波传播，B 错误；$1.5s$时间内机械波传播的距离为$\Delta x = 1.5s×0.4m/s = 0.6m$，即图示$t = 0$时刻$x = - 0.1m$和$x = 1.1m$处质点的振动情况在$t = 1.5s$传播到$M$点，结合图像可知，此时$M$点的位移为$y = 3cm + 3cm = 6cm$，C 错误；机械波的波长为$\lambda = 0.4m$，则机械波的周期为$T=\frac{\lambda}{v}=1s$，质点$P$、$Q$起振方向相同，且两质点到$M$的距离相等，可知$M$点为振动加强点，$M$点的振幅为$A_M = 3cm + 3cm = 6cm$，从$t = 0$时刻经$\Delta t_1$时间机械波传播至$M$点，$\Delta t_1=\frac{0.3}{0.4}s = 0.75s$，由此可知，在$0\sim1.5s$时间内，质点$M$振动了$0.75s=\frac{3}{4}T$，则在$0\sim1.5s$时间内，质点$M$运动的路程为$s = 3×6cm = 18cm$，D 正确。

要点 $2$ 波的干涉
$1$. 波的干涉的定义
频率相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是加强，某些区域的振动总是减弱，这种现象叫作波的干涉，形成的稳定图样叫作干涉图样。
$2$. 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)两列波的振动方向必须相同。
$3$. 干涉的普遍性
一切波在一定条件下都能够发生干涉，干涉是波特有的现象。

答案： 1.频率 相位差 振动方向 干涉图样 2.
(1)频率
(2)相位差
(3)振动方向

水槽中的波源是固定在同一个振动片上的两根细杆，当振动片振动时，两根细杆周期性地触动水面，形成两个波源，稳定后的水面如图所示。
(1)这两个波源发出的波频率相同吗？振动方向相同吗？相位差如何？
(2)这两列波相遇后，在它们重叠的区域形成的图样的特点是怎样的？

答案： 提示：
(1)频率相同,同步振动,所以它们振动的相位差保持不变,且总是0。
(2)水面上出现一条条相对平静的区域和激烈振动的区域,这两类区域在水面上的位置是稳定不变的。