新教材 人教版高中物理選擇性必修第一冊 第三章 機(jī)械波 知識點(diǎn)考點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)提煉匯總

第三章機(jī)械波1波的形成 -1-2波的描述 -7-3波的反射、折射和衍射 -15-4波的干涉 -15-5多普勒效應(yīng) -22-1波的形成一、波的形成和傳播1．組成介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)之間有相互作用，一個質(zhì)點(diǎn)的振動會引起相鄰質(zhì)點(diǎn)的振動．機(jī)械振動在介質(zhì)中傳播，形成機(jī)械波．2．介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時，介質(zhì)本身并不隨波一起傳播，因此它傳播的只是振動這種運(yùn)動形式．3．介質(zhì)中本來靜止的質(zhì)點(diǎn)，隨著波的傳來而發(fā)生振動，可見波是傳遞能量的一種方式．4．我們能用語言進(jìn)行交流，說明波可以傳遞信息．二、橫波與縱波1．橫波：質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向相互垂直的波，叫作橫波．在橫波中，凸起的最高處叫作波峰，凹下的最低處叫作波谷．2．縱波：質(zhì)點(diǎn)的振動方向與波的傳播方向在同一直線上的波，叫作縱波．在縱波中，質(zhì)點(diǎn)分布最密的位置叫作密部，質(zhì)點(diǎn)分布最疏的位置叫作疏部．3．聲波：發(fā)聲體振動時在空氣中產(chǎn)生的聲波是縱波．聲波不僅能在空氣中傳播，也能在液體、固體中傳播．但不管在哪種介質(zhì)中，聲波都是縱波．考點(diǎn)一波的形成和傳播1．波的概念振動的傳播稱為波動，簡稱波．2．波源引起波動的振動體叫波源．3．介質(zhì)能夠傳播機(jī)械振動的物質(zhì)叫介質(zhì)，它可以是固、液、氣三態(tài)中任意一種，可以把介質(zhì)看成由許多質(zhì)點(diǎn)構(gòu)成，各質(zhì)點(diǎn)跟相鄰質(zhì)點(diǎn)互相聯(lián)系．4．波的形成在介質(zhì)中，波源首先振動，帶動鄰近的質(zhì)點(diǎn)依次振動，形成向遠(yuǎn)處傳播的波動．【實(shí)例精講】當(dāng)手握繩端上下振動時，繩端帶動相鄰質(zhì)點(diǎn)，使它也上下振動．這個質(zhì)點(diǎn)又帶動更遠(yuǎn)一些的質(zhì)點(diǎn)……繩上的質(zhì)點(diǎn)都很快振動起來，只是后面的質(zhì)點(diǎn)總比前面的質(zhì)點(diǎn)遲一些開始振動．如圖所示．它有以下特點(diǎn)：(1)振動由振源逐步向遠(yuǎn)處傳播；(2)各質(zhì)點(diǎn)相繼發(fā)生振動，后一質(zhì)點(diǎn)將重復(fù)前一質(zhì)點(diǎn)的振動；(3)各質(zhì)點(diǎn)的起振方向均相同；(4)各質(zhì)點(diǎn)只在平衡位置附近做機(jī)械振動，而不隨波遷移．6．波的形成條件波源通過質(zhì)點(diǎn)間的彈力作用帶動周圍質(zhì)點(diǎn)振動，故波的傳播必須有彈性介質(zhì)存在，即有波源和介質(zhì)．【例1】(多選)如圖所示，沿水平方向的介質(zhì)中的部分質(zhì)點(diǎn)，每相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離相等，其中0為波源，設(shè)波源的振動周期為T.自波源通過平衡位置向下振動時開始計(jì)時，經(jīng)過eq\f(T,4)，質(zhì)點(diǎn)1開始振動，則下列說法中正確的是()A．介質(zhì)中所有的質(zhì)點(diǎn)的起振方向都豎直向下，但圖中質(zhì)點(diǎn)9起振最晚B．圖中所畫的質(zhì)點(diǎn)的起振時間都是相同的，起振的位置和起振的方向是不同的C．圖中質(zhì)點(diǎn)8的振動完全重復(fù)質(zhì)點(diǎn)7的振動，只是質(zhì)點(diǎn)8起振后，通過平衡位置或最大位移處的時間總是比質(zhì)點(diǎn)7通過相同位置時落后eq\f(T,4)D．只要圖中所有的質(zhì)點(diǎn)都已振動了，質(zhì)點(diǎn)1與質(zhì)點(diǎn)9的振動步調(diào)就完全一致，但如果質(zhì)點(diǎn)1發(fā)生的是第100次振動，則質(zhì)點(diǎn)9發(fā)生的是第98次振動【審題指導(dǎo)】1．波源起振后，假設(shè)介質(zhì)之間沒有相互作用，能形成波嗎？2．波源起振后，后面的質(zhì)點(diǎn)振動是由前面的質(zhì)點(diǎn)帶動引起的，因此各質(zhì)點(diǎn)起振方向有什么特點(diǎn)？3．形成波后，沿波傳播方向各質(zhì)點(diǎn)振動的周期有什么關(guān)系？4．在同一介質(zhì)中，波源振動的每個周期，波傳播的距離有什么關(guān)系？【解析】從圖中可知，質(zhì)點(diǎn)9是圖中距波源最遠(yuǎn)的點(diǎn)，盡管與振源起振方向相同，但起振時刻最晚，故A正確，B錯誤；質(zhì)點(diǎn)7與質(zhì)點(diǎn)8相比較，質(zhì)點(diǎn)7是質(zhì)點(diǎn)8的前一個質(zhì)點(diǎn)，7、8兩質(zhì)點(diǎn)的振動步調(diào)相差eq\f(T,4)，故C正確；波由質(zhì)點(diǎn)1傳播到質(zhì)點(diǎn)9正好是2個周期的時間，質(zhì)點(diǎn)9比質(zhì)點(diǎn)1晚2T開始起振，一旦質(zhì)點(diǎn)9起振后，質(zhì)點(diǎn)1、9振動步調(diào)完全一致，故D正確．【答案】ACD考點(diǎn)二橫波和縱波1．橫波(1)概念：質(zhì)點(diǎn)的振動方向跟波的傳播方向相互垂直的波，叫作橫波．(2)波形特點(diǎn)：凹凸相間．【說明】形成橫波的各質(zhì)點(diǎn)可在與波傳播方向垂直的任意方向上振動．(3)波峰和波谷：在橫波中，凸起的最高處叫作波峰，凹下的最低處叫作波谷．2．縱波(1)概念：質(zhì)點(diǎn)的振動方向跟波的傳播方向在同一直線上的波，叫作縱波．(2)波形特點(diǎn)：疏(疏部)密(密部)相間．(3)密部和疏部：在縱波中，質(zhì)點(diǎn)分布最密的位置叫作密部，質(zhì)點(diǎn)分布最疏的位置叫作疏部．3．橫波和縱波的區(qū)別橫波縱波概念在波動中，質(zhì)點(diǎn)振動方向和波的傳播方向互相垂直，這種波叫橫波在波動中，質(zhì)點(diǎn)的振動方向和波的傳播方向在同一直線上，這種波叫縱波介質(zhì)只能在固體介質(zhì)中傳播在固體、液體和氣體介質(zhì)中均能傳播特征在波動中交替、間隔出現(xiàn)波峰和波谷在波動中交替、間隔出現(xiàn)密部和疏部4.實(shí)際生活中的縱波與橫波聲波是縱波，地震波既有橫波又有縱波．水波比較復(fù)雜，水的內(nèi)部只能傳播縱波，由于表面張力作用，水的表面可以傳播橫波和縱波，因此水波既不是橫波，也不是縱波，稱為水紋波(如圖所示)．地震波既有橫波又有縱波，所以地震時房屋上下左右擺動．【例2】關(guān)于橫波和縱波，下列說法正確的是()A．振源上、下振動形成的波是橫波B．振源水平振動形成的波是縱波C．波沿水平方向傳播，質(zhì)點(diǎn)上下振動，這類波是橫波D．質(zhì)點(diǎn)沿水平方向振動，波沿水平方向傳播，這類波是縱波【審題指導(dǎo)】判斷橫波與縱波的方法是根據(jù)波的傳播方向與質(zhì)點(diǎn)振動方向的關(guān)系．【解析】根據(jù)縱波與橫波的概念，質(zhì)點(diǎn)振動方向與波傳播方向垂直者為橫波，同一直線者為縱波，并不是上、下振動與水平振動的問題．所以A、B兩項(xiàng)錯誤，C正確；對于D，水平傳播、水平振動還不足以說明是同一直線，則D項(xiàng)錯誤．【答案】C考點(diǎn)三機(jī)械波1．機(jī)械波機(jī)械振動在介質(zhì)中傳播，形成機(jī)械波．【說明】生活中常見的波大部分是機(jī)械波，如聲波、水波等，無線電波、光屬于電磁波．2．介質(zhì)與機(jī)械波的傳播介質(zhì)中有機(jī)械波傳播時，介質(zhì)中的物質(zhì)并不隨波一起傳播，傳播的只是振動這種運(yùn)動形式，同時傳播波源的能量和包含的信息．3．機(jī)械波的特點(diǎn)(1)各質(zhì)點(diǎn)都做受迫振動，其振動的頻率(或周期)都與波源的頻率(或周期)相同，各質(zhì)點(diǎn)的起振方向都與波源相同，但不同步，離波源越遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)振動越滯后．(2)機(jī)械波傳播的是波源的運(yùn)動形式和波源提供的能量，介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移，而是在自己的平衡位置附近振動．在橫波中，波動方向與振動方向垂直．均勻介質(zhì)中，波動是勻速運(yùn)動，振動是變速運(yùn)動．(3)介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)靠彈力相互作用，前一質(zhì)點(diǎn)帶動后一質(zhì)點(diǎn)振動，后一質(zhì)點(diǎn)跟著前一質(zhì)點(diǎn)振動，故可通過前一質(zhì)點(diǎn)的位置而確定后一質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向．此外，若不計(jì)能量損失，在均勻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)振動的振幅應(yīng)相同．(4)機(jī)械波在傳播時也傳遞了信息．【例3】沿繩傳播的一列機(jī)械波，當(dāng)波源突然停止振動時()A．繩上各質(zhì)點(diǎn)同時停止振動，橫波立即消失B．繩上各質(zhì)點(diǎn)同時停止振動，縱波立即消失C．離波源較近的各質(zhì)點(diǎn)先停止振動，較遠(yuǎn)的各質(zhì)點(diǎn)稍后停止振動D．離波源較遠(yuǎn)的各質(zhì)點(diǎn)先停止振動，較近的各質(zhì)點(diǎn)稍后停止振動【審題指導(dǎo)】1．由于波源的振動依次引起后面質(zhì)點(diǎn)的振動，從而形成機(jī)械波，試想有機(jī)械波一定存在機(jī)械振動嗎？2．機(jī)械波是由波源的振動引起的，那么有機(jī)械振動一定形成機(jī)械波嗎？3．如果波源停止振動，機(jī)械波能馬上消失嗎？為什么？4．機(jī)械波的形成是由前面的質(zhì)點(diǎn)依次帶動后面的質(zhì)點(diǎn)形成的，那么波源停止振動后，是離波源近的質(zhì)點(diǎn)先停止振動還是遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn)先停止振動？為什么？【解析】波形成后，如果波源停止振動，波不會立即消失，A、B錯；波源的能量不斷向遠(yuǎn)處傳播，故離波源較近的質(zhì)點(diǎn)先停止振動，C正確，D錯．【答案】C【例4】如圖所示是以質(zhì)點(diǎn)P為振源的機(jī)械波沿著一條固定的輕繩傳播到質(zhì)點(diǎn)Q的波形圖，則質(zhì)點(diǎn)P剛開始振動時的方向?yàn)?)A．向上B．向下C．向左D．向右【審題指導(dǎo)】1．由題中條件可知波向哪個方向傳播？2．傳到Q點(diǎn)時，Q點(diǎn)向哪個方向運(yùn)動？【解析】由于是波源帶動了后面的質(zhì)點(diǎn)依次振動，且后面的質(zhì)點(diǎn)總是重復(fù)前面質(zhì)點(diǎn)的振動狀態(tài)，所以介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)開始振動時的方向都與波源開始振動時的方向相同．此時波剛傳播至Q點(diǎn)，Q點(diǎn)此時的振動狀態(tài)即與波源P開始振動時的狀態(tài)相同．由波的傳播特點(diǎn)可知Q點(diǎn)此時是向上運(yùn)動的，所以波源P點(diǎn)剛開始振動時的方向也向上．正確選項(xiàng)為A.理解波的形成過程可以解決質(zhì)點(diǎn)振動方向、傳播特點(diǎn)等問題．【答案】A振動和波動的區(qū)別與聯(lián)系振動波動區(qū)別研究對象單個質(zhì)點(diǎn)在平衡位置附近的往復(fù)運(yùn)動，研究的是單個質(zhì)點(diǎn)的“個體行為”振動在介質(zhì)中的傳播，研究的是大量質(zhì)點(diǎn)將波源振動傳播的“群體行為”力的來源可以由作用在物體上的各種性質(zhì)力提供聯(lián)系介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)的彈力運(yùn)動性質(zhì)質(zhì)點(diǎn)做變加速運(yùn)動在均勻介質(zhì)中是勻速直線運(yùn)動(續(xù)表)振動波動聯(lián)系(1)振動是波動的原因，波動是振動的結(jié)果；有波動必然有振動，但有振動不一定有波動(2)波動的性質(zhì)、頻率和振幅都與振源相同【典例】(多選)下列有關(guān)機(jī)械振動與機(jī)械波的說法中正確的是()A．有機(jī)械振動就一定有機(jī)械波B．機(jī)械波中各質(zhì)點(diǎn)振幅一定相同C．機(jī)械波中各質(zhì)點(diǎn)均做受迫振動D．機(jī)械波中各質(zhì)點(diǎn)振動周期相同【思路分析】根據(jù)振動與波動的關(guān)系以及質(zhì)點(diǎn)振動的特點(diǎn)分析問題．【解析】有機(jī)械振動不一定有機(jī)械波，故選項(xiàng)A錯誤；機(jī)械波傳播中要消耗能量，所以振動幅度逐漸減小，各質(zhì)點(diǎn)的振幅不一定相等，選項(xiàng)B錯誤；機(jī)械波傳播中各質(zhì)點(diǎn)都要受到它前面質(zhì)點(diǎn)的作用，每個質(zhì)點(diǎn)都在做受迫振動，各質(zhì)點(diǎn)振動的周期相同，故選項(xiàng)C、D正確．【答案】CD2波的描述一、波的圖像1．波的圖像的作法(1)建立坐標(biāo)系：用橫坐標(biāo)x表示在波的傳播方向上各質(zhì)點(diǎn)的平衡位置，縱坐標(biāo)y表示某一時刻各質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移．(2)選取正方向：選取質(zhì)點(diǎn)振動的某一個方向?yàn)閥軸正方向，x軸一般向右為正．(3)描點(diǎn)：把某一時刻所有質(zhì)點(diǎn)的位移畫在坐標(biāo)系里．(4)連線：用一條平滑的曲線把坐標(biāo)系中的各點(diǎn)連接起來就是這一時刻的波形圖．2．波的圖像的特點(diǎn)(1)波的圖像也稱波形圖，簡稱波形，如果波形是正弦曲線，這樣的波叫作正弦波，也叫簡諧波．(2)介質(zhì)中有正弦波傳播時，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動．3．波的圖像與振動圖像的比較(1)波的圖像表示介質(zhì)中的“各個質(zhì)點(diǎn)”在“某一時刻”的位移．(2)振動圖像表示介質(zhì)中“某個質(zhì)點(diǎn)”在“各個時刻”的位移．二、波長(λ)1．定義：在波的傳播方向上，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離．2．特征：在橫波中，兩個相鄰波峰或兩個相鄰波谷之間的距離等于波長．在縱波中，兩個相鄰密部或兩個相鄰疏部之間的距離等于波長．三、波的波速、周期和頻率1．波速是指機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度．2．波的周期等于波上各質(zhì)點(diǎn)的振動周期．3．在波動中，各個質(zhì)點(diǎn)的振動周期(或頻率)是相同的，它們都等于波源的振動周期(或頻率)．4．周期T和頻率f互為倒數(shù)，即f＝1/T.5．在一個周期的時間內(nèi)，振動在介質(zhì)中傳播的距離等于一個波長．6．公式：v＝eq\f(λ,T)，它還等于波長和頻率的乘積，公式為v＝λf，這兩個公式雖然是從機(jī)械波得到的，但也適用于我們以后將會學(xué)到的電磁波．7．波速的決定因素：機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度由介質(zhì)本身的性質(zhì)決定，在不同的介質(zhì)中，波速是不同的．另外，聲速還與溫度有關(guān)．考點(diǎn)一波的圖像1．圖像的建立(1)波傳播時各質(zhì)點(diǎn)都在各自平衡位置附近振動，而且振動有先有后，某一時刻，各質(zhì)點(diǎn)處于一定的位置，如果用各質(zhì)點(diǎn)離開平衡位置的位移來表達(dá)它們所在的位置，就可以得到關(guān)于某時刻各質(zhì)點(diǎn)位置情況的一條圖線．(2)用橫坐標(biāo)x表示波的傳播方向上各介質(zhì)的平衡位置，縱坐標(biāo)y表示某一時刻各個質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移，在xOy平面上，畫出多個質(zhì)點(diǎn)的平衡位置x與多個質(zhì)點(diǎn)偏離平衡位置的位移y的各點(diǎn)(x，y)，用平滑的曲線把各點(diǎn)連接起來就得到了波的圖像，如圖所示．2．簡諧波(1)定義：波源做簡諧運(yùn)動時，介質(zhì)的各個質(zhì)點(diǎn)隨波源做簡諧運(yùn)動，所形成的波叫作簡諧波．(2)簡諧波的圖像：正弦或余弦曲線．(3)簡諧波是一種最基本、最簡單的波，其他的波可以看做是由若干簡諧波合成的．3．波的圖像的特點(diǎn)(1)波的圖像并不是實(shí)際運(yùn)動的波形圖，但某時刻橫波的圖像形狀與波在該時刻的實(shí)際波形很相似，波形中的波峰對應(yīng)波的圖像中的位移正向最大值，波谷對應(yīng)圖像中位移負(fù)向最大值．波形中的平衡位置也對應(yīng)圖像中的平衡位置．(2)波的圖像的周期性在波的傳播過程中，各質(zhì)點(diǎn)都在各自的平衡位置附近振動，不同時刻，質(zhì)點(diǎn)的位移不同，則不同時刻，波的圖像不同．質(zhì)點(diǎn)振動位移做周期性變化，則波的圖像也做周期性變化，經(jīng)過一個周期，波的圖像復(fù)原一次．相隔時間為周期整數(shù)倍的兩個時刻，波形相同．(3)波的傳播方向的雙向性如果只知道波沿x軸傳播，那么波的傳播方向有可能沿x軸正向，也有可能沿x軸負(fù)向．4．物理意義描述在波的傳播方向上的介質(zhì)中的各質(zhì)點(diǎn)在某一時刻離開平衡位置的位移．5．對波的圖像的理解(1)直接獲得的信息①從圖像上可直接讀出振幅，如圖所示，波的圖線上，縱坐標(biāo)的最大值的絕對值即為振幅A，A＝4cm.②可確定任一質(zhì)點(diǎn)在該時刻的位移，如圖所示，圖線上各點(diǎn)縱坐標(biāo)表示各質(zhì)點(diǎn)在該時刻的位移，例如圖中M點(diǎn)的位移為2cm.(2)間接獲得的信息①因加速度方向和位移方向相反，可確定任一質(zhì)點(diǎn)在該時刻的加速度方向．②若已知波的傳播方向，可確定各質(zhì)點(diǎn)在該時刻的振動方向，并判斷位移、加速度、速度、動能的變化．如上圖所示，如要確定圖線上N點(diǎn)的振動方向，可以根據(jù)波的傳播方向和波的形成過程，知道質(zhì)點(diǎn)N開始振動的時刻比它左側(cè)相鄰質(zhì)點(diǎn)M要滯后一些，所以質(zhì)點(diǎn)M在此時刻的位移值是質(zhì)點(diǎn)N在下一時刻的位移值，由此判斷出質(zhì)點(diǎn)N此時刻的速度方向應(yīng)沿y軸正方向，即向上振動．如果這列波的傳播方向改為自右向左，則質(zhì)點(diǎn)M開始振動的時刻比它右側(cè)相鄰質(zhì)點(diǎn)N要滯后一些，所以質(zhì)點(diǎn)N此時刻的位移值將是質(zhì)點(diǎn)M在晚些時刻的位移值，由此判斷出質(zhì)點(diǎn)M此時刻的速度方向應(yīng)沿y軸負(fù)方向，即向下振動．總之，利用波的傳播方向確定質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向的方法是要抓住波動的成因，即先振動的質(zhì)點(diǎn)(即相鄰兩點(diǎn)中離波源比較近的質(zhì)點(diǎn))總是要帶動后面的質(zhì)點(diǎn)(即相鄰兩點(diǎn)中離波源比較遠(yuǎn)的質(zhì)點(diǎn))運(yùn)動．6．振動圖像和波的圖像的比較振動圖像和波的圖像從形狀上看都是正弦曲線，但圖像的物理意義、坐標(biāo)中描述的物理量、研究的內(nèi)容等方面有著本質(zhì)的不同，現(xiàn)用圖表做如下比較.振動圖像波的圖像研究對象一個振動質(zhì)點(diǎn)沿波傳播方向上若干質(zhì)點(diǎn)坐標(biāo)橫軸表示時間，縱軸表示質(zhì)點(diǎn)的位移橫軸表示波線上各質(zhì)點(diǎn)平衡位置，縱軸表示各質(zhì)點(diǎn)對各自平衡位置的位移(續(xù)表)振動圖像波的圖像研究內(nèi)容一個質(zhì)點(diǎn)的位移隨時間的變化規(guī)律某時刻所有質(zhì)點(diǎn)的空間分布規(guī)律圖像圖像意義表示一個質(zhì)點(diǎn)在各個時刻的位移表示某時刻圖線上各質(zhì)點(diǎn)的位移圖像變化隨時間推移，原有圖像形狀不變，只是沿t軸延續(xù)(如圖中虛線)隨時間推移，圖像整體沿波的傳播方向平移，不同時刻波形不同(如圖中虛線)運(yùn)動情況質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動，屬非勻變速運(yùn)動波在同一均勻介質(zhì)中勻速傳播，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)做簡諧運(yùn)動圖像信息(1)由縱坐標(biāo)可知振幅，由橫坐標(biāo)可知周期；(2)由圖像的切線斜率可知速度的大小及方向的變化情況；(3)由位移的變化情況可知加速度的大小及方向的變化情況(1)由縱坐標(biāo)可知振幅，由橫坐標(biāo)可知波長(下節(jié)學(xué))；(2)可根據(jù)波的傳播方向確定各質(zhì)點(diǎn)某時刻的運(yùn)動方向；也可根據(jù)某質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動方向確定波的傳播方向；(3)由位移情況可確定質(zhì)點(diǎn)在某一時刻加速度的大小及方向情況【例1】如圖所示為某一時刻簡諧橫波的圖像，波的傳播方向沿x軸正方向，下列說法正確的是()A．此時刻C點(diǎn)振幅為負(fù)值B．此時刻質(zhì)點(diǎn)B、E的速度相同C．此時刻質(zhì)點(diǎn)C、F的加速度、速度都為零D．此時刻D點(diǎn)正沿y軸負(fù)方向運(yùn)動【審題指導(dǎo)】1．在簡諧橫波中，各質(zhì)點(diǎn)做什么運(yùn)動？2．從波的圖像中可獲取哪些信息？3．判斷波傳播方向與各質(zhì)點(diǎn)的振動方向的關(guān)系有哪些方法？【解析】振幅在波形圖上為縱坐標(biāo)最大值的絕對值，A錯；由同側(cè)法可判斷B沿＋y方向運(yùn)動，E、D均沿－y方向運(yùn)動，故B錯，D正確；又C、F加速度均為最大值，故C錯，只選D.【答案】D考點(diǎn)二波長、頻率和波速1．波長(1)定義：在波的傳播方向上，振動相位總是相同的兩個相鄰質(zhì)點(diǎn)間的距離叫作波長，用λ表示．(2)對波長的認(rèn)識①在波的傳播方向上相位相同(即狀態(tài)相同)的質(zhì)點(diǎn)有很多個，只有相鄰的兩質(zhì)點(diǎn)間的距離才等于波長．②對于橫波，兩個相鄰波峰或相鄰波谷之間的距離等于波長，相鄰的波峰和波谷所對應(yīng)的平衡位置相距半個波長(如圖所示)；對于縱波，兩個相鄰密部或相鄰疏部之間的距離等于波長，相鄰的密部和疏部相距半個波長．③因?yàn)橄噜彶ㄩL內(nèi)對應(yīng)點(diǎn)的狀態(tài)相同，所以在波的傳播方向上，質(zhì)點(diǎn)的振動狀態(tài)隨位置變化而出現(xiàn)周期性變化，波長實(shí)質(zhì)上反映了波的傳播在空間上的周期性．④相距λ整數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)振動步調(diào)總是相同的；相距λ/2的奇數(shù)倍的兩質(zhì)點(diǎn)振動步調(diào)總是相反的．2．周期和頻率(1)定義：在波動中，各個質(zhì)點(diǎn)的振動周期或頻率是相同的，它們都等于波源的振動周期或頻率，這個周期或頻率也叫作波的周期或頻率．周期用T表示，頻率用f表示．波源振動一個周期，其他被波源帶動的質(zhì)點(diǎn)也剛好完成一次全振動，且波在介質(zhì)中往前傳播一個波長．(2)波的空間周期性和時間周期性：每隔n個波長的距離，波形就重復(fù)出現(xiàn)；每隔n個周期的時間，波形恢復(fù)原來的形狀，這就是波的空間周期性和時間周期性．3．波速(1)定義：波傳播的速度稱為波速．波速反映了振動在介質(zhì)中傳播的快慢程度，可以用公式v＝eq\f(x,t)來計(jì)算，其中x為波傳播的距離，t為傳播這段距離所用的時間．(2)波速與質(zhì)點(diǎn)的振動速度不同波速是振動形式傳播的速度，始終沿著波的傳播方向，在同一均勻介質(zhì)中波速大小不變．質(zhì)點(diǎn)的振動速度是質(zhì)點(diǎn)在平衡位置附近振動的速度，大小和方向均隨時間發(fā)生周期性變化．(3)波速的大小的決定因素波速由介質(zhì)的性質(zhì)決定，同一列波在不同介質(zhì)中傳播速度不同，但同一類機(jī)械波在同一均勻介質(zhì)中傳播速度相同．如聲波，在空氣中不管哪種頻率的波傳播速度相同．【例2】(多選)下圖所示的是一列簡諧波在某一時刻的波形圖像，下列說法中正確的是()A．質(zhì)點(diǎn)A、C、E、G、I在振動過程中位移總是相同B．質(zhì)點(diǎn)B、F在振動過程中位移總是相等C．質(zhì)點(diǎn)D、H的平衡位置間的距離是一個波長D．質(zhì)點(diǎn)A、I在振動過程中位移總是相同，它們的平衡位置間的距離是一個波長【解析】從圖像中可以看出質(zhì)點(diǎn)A、C、E、G、I在該時刻的位移都是零，由于波的傳播方向是向右的，容易判斷出質(zhì)點(diǎn)A、E、I的速度方向是向下的，而質(zhì)點(diǎn)C、G的速度方向是向上的，因而這五個點(diǎn)的位移不總是相同，A項(xiàng)錯誤；質(zhì)點(diǎn)B、F是同處在波峰的兩個點(diǎn)，它們的振動步調(diào)完全相同，在振動過程中位移總是相等，B項(xiàng)正確；質(zhì)點(diǎn)D、H是處在相鄰的兩個波谷的點(diǎn)，它們的平衡位置之間的距離等于一個波長，C項(xiàng)正確；雖然質(zhì)點(diǎn)A、I在振動過程中位移總是相同，振動步調(diào)也完全相同，但由于它們不是相鄰的振動步調(diào)完全相同的兩個點(diǎn)，它們的平衡位置之間的距離不是一個波長(應(yīng)為兩個波長)，D項(xiàng)錯誤．【答案】BC考點(diǎn)三波長、頻率和波速之間的關(guān)系1．波長、頻率和波速之間的關(guān)系在一個周期的時間內(nèi)，振動在介質(zhì)中傳播的距離等于一個波長，因而可以得到波長λ、頻率f(或周期T)和波速v三者的關(guān)系為：v＝eq\f(λ,T).根據(jù)T＝eq\f(1,f)，則有v＝λf.【注意】①關(guān)系式v＝eq\f(λ,T)和v＝λf不僅對機(jī)械波適用，對后面要學(xué)習(xí)的電磁波及光波也適用．②波速的計(jì)算既可用v＝eq\f(x,t)求，也可以根據(jù)v＝eq\f(λ,T)或v＝λf求，計(jì)算時注意波的周期性所造成的多解．2．波長、頻率、波速之間的決定關(guān)系(1)周期和頻率，只取決于波源，而與v、λ無直接關(guān)系．(2)速度v取決于介質(zhì)的物理性質(zhì)，它與T、λ無直接關(guān)系．只要介質(zhì)不變，v就不變；反之如果介質(zhì)改變，v也一定改變．(3)波長λ取決于v和T(f)，或者說取決于波源和介質(zhì)．只要v和T(f)其中一個發(fā)生變化，由于v＝eq\f(λ,T)(v＝λf)，波長λ也一定發(fā)生變化．【注意】公式v＝eq\f(λ,T)和v＝λf只是幾個物理量之間的數(shù)量關(guān)系，而不是決定關(guān)系．【例3】(多選)對機(jī)械波，關(guān)于公式v＝λf，下列說法正確的是()A．v＝λf適用于一切波B．由v＝λf知，f增大，則波速v也增大C．v、λ、f三個量中，對同一列波來說，在不同介質(zhì)中傳播時保持不變的只有fD．由v＝λf知，波長是4m的聲音為波長是2m的聲音傳播速度的2倍【審題指導(dǎo)】公式v＝λf適用于一切波，公式中v、f都有其特定的決定因素，即介質(zhì)決定機(jī)械波的波速，波源決定頻率．由v＝λf可知，波速、頻率確定的同時，也確定了波長．【解析】機(jī)械波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)，波源沒變，波的頻率不變；介質(zhì)的變化導(dǎo)致了波速和波長的改變．波長也是波的周期性的體現(xiàn)，它體現(xiàn)的是波在空間上的周期性．【答案】AC機(jī)械波的多解問題造成波動問題多解的主要因素：1．周期性(1)時間的周期性：時間間隔Δt與周期T的關(guān)系不明確．(2)空間的周期性：波傳播距離Δx與波長λ的關(guān)系不明確．2．雙向性(1)傳播方向雙向性：波的傳播方向不確定．(2)振動方向雙向性：質(zhì)點(diǎn)振動方向不明確．由于波動問題的多解性的出現(xiàn)，從而導(dǎo)致了求解波動問題的復(fù)雜性，而最容易失誤的往往是漏解，因此在解決振動和波動問題時一定要考慮全面，尤其是對題設(shè)條件模糊，沒有明確說明的物理量，一定要考慮其所有可能性．如說質(zhì)點(diǎn)達(dá)到最大位移處，則有正向最大位移與負(fù)向最大位移兩種可能；質(zhì)點(diǎn)由平衡位置起振，起振方向有向上向下兩種可能；只告訴波速不說傳播方向，應(yīng)考慮沿兩個方向傳播的可能；若給出兩時刻的波形，則有可能是波形重復(fù)多次后又變至題目所給的相應(yīng)的后一種波形．解決此類問題時，往往采用從特殊到一般的思維方法，即找到一個周期內(nèi)滿足條件的特例，在此基礎(chǔ)上，時間關(guān)系加nT(n＝0,1,2，…)；空間關(guān)系加nλ(n＝0,1,2，…)．總之，只要有多解意識，再根據(jù)題意仔細(xì)分析，就能得到全部的解．【典例2】如圖所示，實(shí)線是某時刻的波形圖像，虛線是0.2s后的波形圖．(1)若波向左傳播，求它的可能周期和最大周期；(2)若波向右傳播，求它的可能傳播速度；(3)若波速是45m/s，求波的傳播方向．【解析】在已知兩個時刻的波形圖來求波的周期或波速時，一定要考慮到兩個方面：一個是波傳播的雙向性；一個是它的周期性帶來的多解性．(1)波向左傳播，傳播的時間為Δt＝eq\f(3,4)T＋nT(n＝0,1，2，…)，所以T＝eq\f(4Δt,4n＋3)＝4×eq\f(0.2,4n＋3)s＝eq\f(0.8,4n＋3)s(n＝0,1,2,3，…)，最大周期為Tmax＝eq\f(0.8,3)s≈0.27s.(2)波向右傳播Δt＝eq\f(T,4)＋nT(n＝0,1,2,3，…)所以T＝eq\f(0.8,4n＋1)s(n＝0,1,2，…)，而λ＝4m所以v＝eq\f(λ,T)＝5(4n＋1)m/s(n＝0,1,2，…)．(3)波速是45m/s，設(shè)波向右傳播，由上問求得的向右傳播的波速公式得45m/s＝5(4n＋1)m/s，解得n＝2.故假設(shè)成立，波向右傳播．【答案】(1)T＝eq\f(0.8,4n＋3)s(n＝0,1,2,3，…)Tmax＝0.27s(2)v＝5(4n＋1)m/s(n＝0,1,2，…)(3)向右傳播3波的反射、折射和衍射4波的干涉一、波的反射和折射1．當(dāng)波遇到障礙物時會發(fā)生反射．波的反射與光的反射遵循同樣的規(guī)律．反射線、法線與入射線在同一平面內(nèi)，反射線與入射線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角．2．光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時會發(fā)生折射，波也會發(fā)生折射．一列水波在深度不同的水域傳播時，在交界面處將發(fā)生折射．二、波的衍射1．定義波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象．2．發(fā)生明顯衍射的條件縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小．3．一切波都能發(fā)生衍射，衍射是波特有的現(xiàn)象．“聞其聲而不見其人”是聲波的衍射現(xiàn)象．三、波的干涉1．波的疊加原理(1)波的獨(dú)立傳播：幾列波相遇時能夠保持各自的運(yùn)動特征，繼續(xù)傳播．(2)波的疊加：在幾列波重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時引起的位移的矢量和．2．波的干涉(1)頻率相同、相位差恒定、振動方向相同的兩列波疊加時，某些區(qū)域的振動總是加強(qiáng)、某些區(qū)域的振動總是減弱的現(xiàn)象．形成的這種穩(wěn)定圖樣常常稱為干涉圖樣．(2)產(chǎn)生干涉的必要條件：兩列波的頻率和振動方向必須相同和兩個波源的相位差保持不變．(3)一切波都能發(fā)生干涉，干涉是波特有的現(xiàn)象．考點(diǎn)一波的衍射1．定義：波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫作波的衍射．2.兩種衍射現(xiàn)象(1)在水波槽中，在波源的前方放一個障礙物，使波源振動產(chǎn)生水波．當(dāng)障礙物較大時波被阻擋，在靠近障礙物后面沒有波，只是在障礙物較遠(yuǎn)處，波才稍微有些繞到“影子”區(qū)域里，如下圖甲所示，雖然發(fā)生衍射現(xiàn)象，但不明顯．當(dāng)障礙物較小時發(fā)現(xiàn)波能繞過障礙物繼續(xù)前進(jìn)，如同障礙物不存在一樣，如圖乙所示，衍射現(xiàn)象明顯．(2)在水波槽中，在波源前方放一個有孔的屏，使波源振動產(chǎn)生水波．當(dāng)孔較大時發(fā)現(xiàn)水波經(jīng)過孔后在連接波源與孔的兩邊的兩條直線所限制的區(qū)域里傳播，如圖丙所示．當(dāng)孔較小時發(fā)現(xiàn)孔后的整個區(qū)域里傳播著以孔為中心的圓形波，如圖丁所示，衍射現(xiàn)象明顯．3．發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件只有當(dāng)縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多，或者比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象．4.正確理解衍射現(xiàn)象(1)衍射是波特有的現(xiàn)象，一切波都會發(fā)生衍射現(xiàn)象，凡能發(fā)生衍射現(xiàn)象的一定是波．(2)衍射現(xiàn)象總是存在的，只有明顯與不明顯的差異，沒有“不發(fā)生衍射”之說．(3)障礙物或孔的尺寸大小，并不是決定衍射能否發(fā)生的條件，僅是使衍射現(xiàn)象明顯表現(xiàn)的條件．(4)一般情況下，波長較大的波容易產(chǎn)生顯著的衍射現(xiàn)象．(5)當(dāng)孔的尺寸遠(yuǎn)小于波長時，盡管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射現(xiàn)象不容易觀察到．5．衍射的成因波傳到小孔(或障礙物)時，小孔(或障礙物)仿佛是一個新的波源，由它發(fā)出與原來同頻率的波(稱為子波)，在孔(或障礙物)后傳播，于是就出現(xiàn)了偏離直線方向傳播的衍射現(xiàn)象．【例1】(多選)下列關(guān)于波的衍射的說法正確的是()A．衍射是一切波特有的現(xiàn)象B．對同一列波，縫、孔或障礙物越小，衍射現(xiàn)象越明顯C．只有橫波才能發(fā)生衍射現(xiàn)象，縱波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象D．聲波容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，由于聲波波長較長【審題指導(dǎo)】根據(jù)波的衍射特點(diǎn)和發(fā)生明顯衍射的條件去分析．【解析】衍射是一切波特有的現(xiàn)象，所以A正確，C錯誤；發(fā)生明顯衍射是有條件的，只有縫、孔、障礙物的尺寸跟波長差不多或比波長更小時，才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象，所以B正確；聲波的波長在1.7cm～17m之間，一般縫、孔、障礙物與之相比都較小，所以聲波容易發(fā)生衍射，D正確．衍射是波特有的現(xiàn)象，任何波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，但發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象應(yīng)滿足一定的條件．【答案】ABD考點(diǎn)二波的疊加1.波的獨(dú)立性兩列波相遇后，每列波將保持各自原來的波形繼續(xù)向前傳播，互不干擾．如圖甲、乙所示，在同一直線上，向右傳播的波1和向左傳播的波2相遇以后，各自還是按照相遇前的波速、振幅、頻率，繼續(xù)沿著各自的方向傳播，不會因?yàn)橄嘤龆l(fā)生任何變化．2．波的疊加原理(1)波的疊加原理幾列波相遇時能夠保持各自的運(yùn)動狀態(tài)，繼續(xù)傳播，在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)同時參與這幾列波引起的振動，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時引起的位移的矢量和．下圖表示了分別向右、向左傳播的兩列波1和2在相遇區(qū)域內(nèi)的疊加過程．(2)波的疊加原理是波具有獨(dú)立傳播性的必然結(jié)果，由于總位移是兩個位移的矢量和，所以疊加區(qū)域的質(zhì)點(diǎn)的位移可能增大，也可能減小．兩列同向的波疊加，振動加強(qiáng)，振幅增大．(如左下圖所示)兩列反向的波疊加，振動減弱，振幅減?。?如右下圖所示)【例2】如圖甲所示，兩列相同的波沿一直線相向傳播，當(dāng)它們相遇時，圖乙所示的波形中可能的是()A．a(chǎn)和b B．b和cC．c和d D．a(chǎn)和d【審題指導(dǎo)】1．兩列波相遇前、后，每列波各自的運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生變化嗎？2．兩列波相遇后，在它們重疊區(qū)域里質(zhì)點(diǎn)的位移與各列波單獨(dú)傳播時的位移有什么關(guān)系？【解析】當(dāng)兩列波的前半個波(或后半個波)相遇時，根據(jù)波的疊加原理，前半個波(或后半個波)重疊區(qū)所有質(zhì)點(diǎn)此刻的振動合位移為零，而兩列波的后半個波形(或前半個波形)不變，b圖正確；當(dāng)兩列波恰好完全重疊時，由波的疊加原理知所有質(zhì)點(diǎn)的位移大小均加倍，c圖正確，故正確答案為B.【答案】B在兩列波的重疊區(qū)域，介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的位移等于這兩列波單獨(dú)傳播時引起的位移的矢量和.利用這一關(guān)系，這類問題可分階段分別畫出重疊時兩列波各自的波形圖，再根據(jù)位移合成原理畫出重疊后的波形圖，再與題給選項(xiàng)對照.考點(diǎn)三波的干涉1.定義：頻率相同、相位差恒定、振動方向相同的兩列波疊加時，某些區(qū)域的振動總是加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動總是減弱，這種現(xiàn)象叫作波的干涉．2．產(chǎn)生干涉的必要條件(1)兩列波的頻率和振動方向必須相同；(2)兩個波源的相位差必須恒定．如果兩列波的頻率相同，則振動加強(qiáng)的區(qū)域總是加強(qiáng)，振動減弱的區(qū)域總是減弱，這樣才能形成穩(wěn)定的干涉圖樣．波的干涉是波的疊加中的一個特例．eq\a\vs4\al(【拓展延伸】)在什么條件下兩列波疊加時可以產(chǎn)生明顯的干涉圖樣？明顯的干涉圖樣和穩(wěn)定的干涉圖樣意義是不同的！明顯的干涉圖樣除了滿足相干條件外，還必須滿足兩列波振幅差別不大．振幅越是接近，干涉圖樣越明顯．3．振動加強(qiáng)點(diǎn)和振動減弱點(diǎn)如圖所示，用兩組同心圓表示從波源發(fā)出的兩列波．實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，相鄰的實(shí)線與虛線間的距離等于半個波長，相鄰的實(shí)線與實(shí)線或虛線與虛線間的距離等于一個波長．(1)振動加強(qiáng)點(diǎn)：如果在某一時刻，某點(diǎn)(如圖中M點(diǎn))處兩列波的波峰與波峰相遇，經(jīng)過半個周期，就變成波谷與波谷相遇，不論是波峰與波峰相遇，還是波谷與波谷相遇，質(zhì)點(diǎn)M的位移都最大，大小等于兩列波振幅的和．在M點(diǎn)，兩列波引起的振動始終是加強(qiáng)的．(2)振動減弱點(diǎn)：如果在某一時刻，某點(diǎn)(如圖中N點(diǎn))處兩列波的波峰與波谷相遇，經(jīng)過半個周期，就變成波谷與波峰相遇，不論是波峰與波谷相遇還是波谷與波峰相遇，質(zhì)點(diǎn)N的位移都最小，大小等于這兩列波的振幅之差．如果兩波振幅相同，則這點(diǎn)靜止．在N點(diǎn)，兩列波引起的振動始終是減弱的．振動減弱的質(zhì)點(diǎn)N并非一定不振動，只是振幅最小，等于兩列波的振幅之差的絕對值.(3)振動加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的特點(diǎn)把振動加強(qiáng)的區(qū)域用實(shí)線連接，振動減弱的區(qū)域用虛線連接，可以看出，振動加強(qiáng)的區(qū)域和振動減弱的區(qū)域相互間隔．4．對波的干涉現(xiàn)象的理解(1)波的疊加是無條件的，任何頻率的同種性質(zhì)的兩列波在空間相遇都會疊加．(2)穩(wěn)定干涉圖樣的產(chǎn)生是有條件的，必須是兩列波的頻率相同、相位差恒定、振動方向相同；如果兩列波的頻率不相同，在相遇的區(qū)域里不同時刻各質(zhì)點(diǎn)疊加的結(jié)果都不相同，看不到穩(wěn)定干涉圖樣．(3)振動加強(qiáng)的點(diǎn)和振動減弱的點(diǎn)始終以波源的頻率振動，其振幅不變(若是振動減弱點(diǎn)，振幅可為0)，但其位移隨時間發(fā)生變化．(4)同衍射一樣，波的干涉是波特有的現(xiàn)象．【例3】如圖所示是兩列波發(fā)生的干涉圖樣，圖中a、b、c、d、e各點(diǎn)的振動情況如何？(d在b、c的連線上)【審題指導(dǎo)】要知道各點(diǎn)的振動情況，應(yīng)明確這些點(diǎn)是加強(qiáng)的點(diǎn)還是減弱的點(diǎn)．【解析】a是振動減弱點(diǎn)；b、c是振動加強(qiáng)點(diǎn)；d處在振動加強(qiáng)區(qū)上，因此也是振動加強(qiáng)點(diǎn)，只是此時刻它恰好處在平衡位置上；e點(diǎn)既不在振動加強(qiáng)區(qū)上，也不在振動減弱區(qū)上，因此它的振幅不是最大，也不是零．【答案】見解析波的干涉中加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的判斷方法1．圖像法：在某時刻的波形圖上，波峰與波峰(或波谷與波谷)的交點(diǎn)，一定是加強(qiáng)點(diǎn)，波峰與波谷的交點(diǎn)一定是減弱點(diǎn)，各加強(qiáng)點(diǎn)或減弱點(diǎn)，各自連接而成以兩波源連線為中心向外輻射的連線，形成加強(qiáng)線或減弱線，兩種線互相間隔，形成干涉圖樣，加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)之間各質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)的振幅之間．2．公式法：當(dāng)兩個相干波源的振動步調(diào)一致時，到兩個波源的距離之差Δs＝nλ處是加強(qiáng)區(qū)，Δs＝(2n＋1)eq\f(λ,2)處是減弱區(qū)(其中，n取0,1,2,3，…)．【典例】S1、S2是兩個同向的相干波源，相距4m，激起兩列相干波的波長均為λ＝2m，則在以S2為圓心，S1、S2連線為半徑的圓周上共有幾處振動最弱的點(diǎn)？【思路分析】解答本題時首先確定圓周上任一點(diǎn)到兩波源距離之差的范圍，把物理問題轉(zhuǎn)化為不等式，然后根據(jù)加強(qiáng)或減弱的條件寫出距離之差與波長的關(guān)系，最后確定n的取值．【解析】兩列相干波在空間內(nèi)會發(fā)生穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象，某點(diǎn)振動加強(qiáng)或減弱由兩波源到該點(diǎn)的距離差及波長決定．當(dāng)距離差Δx＝nλ(n＝0,1,2，…)時，振動加強(qiáng)；當(dāng)Δx＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0,1,2，…)時，振動減弱．如圖所示，設(shè)圓周上某點(diǎn)P振動最弱，由干涉條件得S1P－S2P＝(2n＋1)eq\f(λ,2)(n＝0，±1，±2，…)，而λ＝2m，S2P＝4m，S1P的范圍為0～8m，分別代入后可得共有8處振動減弱的點(diǎn)(注意是整個圓周上)．【答案】8處1．干涉現(xiàn)象中那些振動加強(qiáng)的點(diǎn)或振動減弱的點(diǎn)是建立在兩波源產(chǎn)生的機(jī)械波波長相同，且兩波源的頻率也相同的基礎(chǔ)上的．2．如果兩列頻率相同而相位差不恒定的波相疊加，得到的圖樣是不穩(wěn)定的，而波的干涉是波疊加中的一個特例，即產(chǎn)生穩(wěn)定的疊加圖樣．3．如果兩列波頻率相同，但振幅相差很大，將不會有明顯的干涉現(xiàn)象．因?yàn)檎駝蛹訌?qiáng)區(qū)域與振動減弱區(qū)域都在振動，振幅差別不大.5多普勒效應(yīng)一、多普勒效應(yīng)1．多普勒效應(yīng)：波源與觀察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)離時，接收到的波的頻率都會發(fā)生變化的現(xiàn)象．2．波源與觀察者相對靜止時，1s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是一定的，觀察者接收到的頻率等于波源振動的頻率．3．當(dāng)波源與觀察者相互靠近時，1s內(nèi)通過觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目增加，接收到的頻率增加；反之，當(dāng)波源與觀察者互相遠(yuǎn)離時，接收到的頻率變?。?、多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1．測車輛速度：交警向行進(jìn)中的車輛發(fā)射頻率已知的超聲波，同時測量反射波的頻率，根據(jù)反射波頻率變化的多少就能知道車輛的速度．2．測血流速度：向人體內(nèi)發(fā)射頻率已知的超聲波，超聲波被血管中的血流反射后又被儀器接收，測出反射波的頻率變化，就可得血流速度．3．測星球速度：測量星球上某些元素發(fā)出的光波的頻率．然后與地球上這些元素靜止時發(fā)光的頻率對照，可得星球的速度．考點(diǎn)一多普勒效應(yīng)1．多普勒效應(yīng)波源與觀察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)離時，觀察者接收到的波的頻率都會發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫作多普勒效應(yīng)．波源完成一次全振動，向外發(fā)出一個波長的波，稱為一個完全波，頻率表示單位時間內(nèi)完成的全振動的次數(shù)．因此波源的頻率又等于單位時間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個數(shù)．觀察者聽到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接收到的頻率，即單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)決定的．2．形成多普勒效應(yīng)的原因以聲波為例分析如下：(1)波源與觀察者相對于介質(zhì)均為靜止的情況觀察者所接收到的頻率與波源的振動頻率相同，這時不會出現(xiàn)多普勒效應(yīng)．(2)波源靜止而觀察者運(yùn)動的情況若觀察者朝波源運(yùn)動，由于觀察者迎著波傳來的方向運(yùn)動，使得觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)大于波源發(fā)出的完全波的個數(shù)，即觀察者接收的頻率高于波源頻率；同理，若觀察者背離波源即順著波的傳播方向運(yùn)動，觀察者接收的頻率低于波源頻率．(3)觀察者靜止而波源運(yùn)動的情況當(dāng)波源S向觀察者O運(yùn)動時，波源在前進(jìn)過程中，不斷地發(fā)射出波，已經(jīng)發(fā)射出的波仍以波速v前進(jìn)，而后繼波的波源地點(diǎn)(球面的中心)向前移了，所以波源前面的波面被擠緊，因此波長減小了；波源后面的波面稀疏了，因此波長增大了，如圖所示．波在介質(zhì)中的傳播速度并沒有改變，觀察者在波源右方時，即波源接近觀察者時，觀察者在單位時間內(nèi)接收到的完全波的個數(shù)增多，即接收到的頻率增大．同樣道理，觀察者在波源左方時，即波源遠(yuǎn)離觀察者時，接收到的頻率減?。甧q\a\vs4\al(【拓展延伸】)(1)波源不動而觀察者運(yùn)動時，引起接收頻率的變化是由于觀察者接收到的波數(shù)增多或減少造成的．(2)當(dāng)觀察者不動而波源運(yùn)動時，引起接收頻率的變化是由于波長的改變而引起的．3．發(fā)生多普勒效應(yīng)的幾種情況相對位置圖示結(jié)論波源S和觀察者A相對于介質(zhì)不動f波源＝f觀察者，音調(diào)不變波源S不動，觀察者A運(yùn)動，由A→B或由A→C若靠近波源，由A→B，則f波源<f觀察者，音調(diào)變高；若遠(yuǎn)離波源，由A→C，則f波源>f觀察者，音調(diào)變低觀察者A、B不動，波源S運(yùn)動，由S1→S2對于觀察者A，f波源<f觀察者，音調(diào)變高；對于觀察者B，f波源>f觀察者，音調(diào)變低(1)多普勒效應(yīng)是所接收到的波的頻率與波源頻率不同的現(xiàn)象，并不是接收到的波的強(qiáng)度發(fā)生變化的現(xiàn)象，要正確區(qū)分頻率和強(qiáng)度這兩個物理量．(2)多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生不取決于波源和觀察者相距多遠(yuǎn)，而取決于波源和觀察者相對運(yùn)動速度的大小和方向．(3)波的傳播速度不因波源的移動而改變．(4)觀察者垂直于波的傳播方向移動時，不產(chǎn)生多普勒效應(yīng)．【例1】下面說法中不正確的是()A．發(fā)生多普勒效應(yīng)時，波源的頻率變化了B．發(fā)生多普勒效應(yīng)時，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化C．多普勒效應(yīng)是在波源與觀察者之間有相對運(yùn)動時產(chǎn)生的D．多普勒效應(yīng)是由奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的【審題指導(dǎo)】1．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)的原因是什么？2．產(chǎn)生多普勒效應(yīng)時，波源的頻率變化嗎？【解析】當(dāng)波源與觀察者之間有相對運(yùn)動時會發(fā)生多普勒效應(yīng)，選項(xiàng)C正確；發(fā)生多普勒效應(yīng)時，觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化，而波源的頻率沒有改變，故選項(xiàng)A錯誤，選項(xiàng)B正確；此現(xiàn)象是奧地利物理學(xué)家多普勒首先發(fā)現(xiàn)的．選項(xiàng)D正確．【答案】A考點(diǎn)二多普勒效應(yīng)的應(yīng)用1．超聲波測速交通警察向行進(jìn)中的汽車發(fā)射一個已知頻率的超聲波，波被運(yùn)動的汽車反射回來時，接收到的頻率發(fā)生變化，由此可知汽車的速度．2．根據(jù)光的多普勒效應(yīng)，在地球上接收到的遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波頻率，與地球上相應(yīng)元素靜止時發(fā)光的頻率對照，可以判斷遙遠(yuǎn)天體相對地球的運(yùn)動速度．3．醫(yī)用“彩