《2020届高考物理总复习教科版课件：选修3-4 第2课时 机械波 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高考物理总复习教科版课件：选修3-4 第2课时 机械波 .pdf（64页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第第2 2课时 机械波课时 机械波 基础回顾基础回顾 核心探究核心探究 演练提升演练提升 基础回顾基础回顾 自主梳理自主梳理融会贯通融会贯通 知识梳理知识梳理 一、机械波的产生和分类一、机械波的产生和分类 1.1.机械波的形成条件机械波的形成条件 (1)(1)有发生机械振动的有发生机械振动的 . . 介质介质 波源波源 (2)(2)有传播所需的有传播所需的 , ,如空气、水等如空气、水等. . 2.2.传播特点传播特点 (2)(2)在波动中在波动中, ,各个质点的振动周期和频率都与各个质点的振动周期和频率都与 振动周期和频率相同振动周期和频率相同. . 3.3.机械波的分类机械波的分类 (1)
2、(1)横波横波: :介质中质点的振动方向和波的传播方向介质中质点的振动方向和波的传播方向 的波的波, ,有有 ( (凸部凸部) ) 和和 ( (凹部凹部),),如绳波如绳波. . (2)(2)纵波纵波: :介质中质点的振动方向和波的传播方向介质中质点的振动方向和波的传播方向 的波的波, ,有有 和和 , , 如弹簧波、声波如弹簧波、声波. . 形式形式 迁移迁移 波源波源 垂直垂直波峰波峰 波谷波谷 平行平行密部密部 (1)(1)机械波传播的只是振动的机械波传播的只是振动的 、能量和信息、能量和信息, ,质点只在各自的平衡位置质点只在各自的平衡位置 附近振动附近振动, ,并不随波并不随波 .
3、. 疏部疏部 二、横波的图像二、横波的图像 1.1.坐标轴坐标轴: :横轴表示各质点的横轴表示各质点的 , ,纵轴表示该时刻各质点的纵轴表示该时刻各质点的 . .平衡位置平衡位置位移位移 2.2.物理意义物理意义: :表示在波的传播方向上表示在波的传播方向上, ,某时刻各质点离开某时刻各质点离开 的位移的位移. . 平衡位置平衡位置 3.3.图像应用图像应用: : (1)(1)直接读取直接读取 和和 , ,以及该时刻各质点的位移以及该时刻各质点的位移. . 振幅振幅A A波长波长 (2)(2)确定某时刻各质点加速度和速度的确定某时刻各质点加速度和速度的 , ,并能比较大小并能比较大小. . (
4、3)(3)结合波的传播方向可确定各质点的结合波的传播方向可确定各质点的 或由各质点的振动方向确或由各质点的振动方向确 定波的定波的 . . 方向方向 振动方向振动方向 传播方向传播方向 三、波速、波长和频率三、波速、波长和频率( (周期周期) )的关系的关系 1.1.波长波长:沿波的传播方向沿波的传播方向, ,任意两个任意两个 的同相振动的质点之间的距离的同相振动的质点之间的距离, , 是是 两个波峰两个波峰( (波谷波谷) )之间的距离之间的距离. . 相邻相邻 2.2.波速波速v:v:波在介质中的传播速度波在介质中的传播速度, ,机械波的波速仅由机械波的波速仅由 本身的性质决定本身的性质决
5、定. . 3.3.频率频率f:f:由波源决定由波源决定, ,等于等于 的振动频率的振动频率, ,与介质种类与介质种类 . . 相邻相邻 介质介质 4.4.波长、波速和频率波长、波速和频率( (周期周期) )的关系的关系 (1)v= ;(2)v=(1)v= ;(2)v= . . 振源振源 无关无关 T ff 四、波的干涉、衍射和多普勒效应四、波的干涉、衍射和多普勒效应 1.1.波的干涉和衍射波的干涉和衍射 _ 相同相同 容易容易 干涉图样干涉图样 绕到障碍物绕到障碍物 (2)(2)规律规律: : 波源与观察者如果相互靠近波源与观察者如果相互靠近, ,观察者接收到的观察者接收到的 ; ; 波源与观
6、察者如果相互远离波源与观察者如果相互远离, ,观察者接收到的观察者接收到的 ; ; 波源与观察者如果相对静止波源与观察者如果相对静止, ,观察者接收到的频率观察者接收到的频率 波源的频率波源的频率. . (3)(3)实质实质: :波源频率波源频率 , ,观察者接收到的频率观察者接收到的频率 . . 频率频率 频率增大频率增大 2.2.多普勒效应多普勒效应 (1)(1)定义定义: :当波源与观察者之间有相对运动时当波源与观察者之间有相对运动时, ,观察者测得的观察者测得的 与波源频与波源频 率不同的现象率不同的现象. . 频率减小频率减小 等于等于 不变不变变化变化 自主检测自主检测 1.1.思
7、考判断思考判断 (1)(1)在机械波传播过程中在机械波传播过程中, ,介质中的质点随波的传播而迁移介质中的质点随波的传播而迁移.(.( ) ) (2)(2)机械波在传播过程中机械波在传播过程中, ,各个质点振动的周期、频率都相同各个质点振动的周期、频率都相同.(.( ) ) (3)(3)衍射不需要条件衍射不需要条件, ,只有明显衍射才有条件只有明显衍射才有条件.(.( ) ) (4)(4)在波的干涉中在波的干涉中, ,加强点只是振幅增大加强点只是振幅增大, ,并非任一时刻位移都大并非任一时刻位移都大.(.( ) ) (5)(5)多普勒效应说明波源的频率发生变化多普勒效应说明波源的频率发生变化.
8、(.( ) ) 答案答案: : (1)(1) (2)(2) (3)(3) (4)(4) (5)(5) 2.2.(2018(2018福建莆田考前模拟福建莆田考前模拟)()(多选多选) )如图所示如图所示,a,b,c,k,a,b,c,k为连续的弹性介为连续的弹性介 质中间隔相等的若干质点质中间隔相等的若干质点,e,e点为波源点为波源,t=0,t=0时刻从平衡位置开始向上做简谐时刻从平衡位置开始向上做简谐 运动运动, ,振幅为振幅为4 cm,4 cm,周期为周期为0.2 s,0.2 s,在波的传播方向上在波的传播方向上, ,后一质点比前一质点迟后一质点比前一质点迟 0.05 s0.05 s开始振动开
9、始振动. .在在t=0.35 st=0.35 s时时,x,x轴上距轴上距e e点点6 m6 m的某质点第一次到达最高点的某质点第一次到达最高点, , 则则( ( ) ) A.A.该机械波的波长为该机械波的波长为4 m4 m B.B.该机械波在弹性介质中的传播速度为该机械波在弹性介质中的传播速度为10 m/s10 m/s C.C.图中相邻质点间距离为图中相邻质点间距离为1 m1 m D.D.当当c c点在平衡位置向上振动时点在平衡位置向上振动时,d,d点位于波谷点位于波谷 E.E.当当b b点经过的路程为点经过的路程为12 cm12 cm时时,g,g点经过的路程为点经过的路程为16 cm16 c
10、m ACEACE 3.3.(2018(2018贵州遵义航天中学模拟贵州遵义航天中学模拟)()(多选多选) )如图所示如图所示, ,图图( (甲甲) )为某一列简谐横波在为某一列简谐横波在t=0.5 st=0.5 s 时的波形时的波形, ,图图( (乙乙) )为介质中为介质中P P处质点的振动图像处质点的振动图像, ,则关于该波的说法正确的是则关于该波的说法正确的是( ( ) ) A.A.传播方向沿传播方向沿x x轴正方向传播轴正方向传播 B.B.波速为波速为16 m/s16 m/s C.PC.P处质点振动频率为处质点振动频率为1 Hz1 Hz D.PD.P处质点在处质点在5 s5 s内的路程为
11、内的路程为10 m10 m E.PE.P处质点在处质点在5 s5 s内的位移为内的位移为0.5 m0.5 m ACDACD 核心探究核心探究 分类探究分类探究各个击破各个击破 考点一 机械波的形成与传播考点一 机械波的形成与传播 机械波的传播特机械波的传播特点点 (1)(1)波传到任意一点波传到任意一点, ,该点的起振方向都和波源的起振方向相同该点的起振方向都和波源的起振方向相同. . (2)(2)介质中每个质点都做受迫振动介质中每个质点都做受迫振动, ,因此因此, ,任一质点的振动频率和周期都和波任一质点的振动频率和周期都和波 源的振动频率和周期相同源的振动频率和周期相同. . (3)(3)
12、波从一种介质进入另一种介质波从一种介质进入另一种介质, ,由于介质的情况不同由于介质的情况不同, ,它的波长和波速可它的波长和波速可 能改变能改变, ,但频率和周期都不会改变但频率和周期都不会改变. . (4)(4)振源经过一个周期振源经过一个周期T T完成一次全振动完成一次全振动, ,波恰好向前传播一个波长的距离波恰好向前传播一个波长的距离, , 所以所以v= =f.v= =f. T 【典例典例1 1】 (2016(2016全国全国卷卷,34)(,34)(多选多选) )由波源由波源S S形成的简谐横波在均匀介质形成的简谐横波在均匀介质 中向左、右传播中向左、右传播. .波源振动的频率为波源振
13、动的频率为20 Hz,20 Hz,波速为波速为16 m/s.16 m/s.已知介质中已知介质中P,QP,Q两两 质点位于波源质点位于波源S S的两侧的两侧, ,且且P,QP,Q和和S S的平衡位置在一条直线上的平衡位置在一条直线上,P,Q,P,Q的平衡位置到的平衡位置到 S S的平衡位置之间的距离分别为的平衡位置之间的距离分别为15.8 m15.8 m、14.6 m,P,Q14.6 m,P,Q开始振动后开始振动后, ,下列判断正下列判断正 确的是确的是( ( ) ) A.P,QA.P,Q两质点运动的方向始终相同两质点运动的方向始终相同 B.P,QB.P,Q两质点运动的方向始终相反两质点运动的方
14、向始终相反 C.C.当当S S恰好通过平衡位置时恰好通过平衡位置时,P,Q,P,Q两点也正好通过平衡位置两点也正好通过平衡位置 D.D.当当S S恰好通过平衡位置向上运动时恰好通过平衡位置向上运动时,P,P在波峰在波峰 E.E.当当S S恰好通过平衡位置向下运动时恰好通过平衡位置向下运动时,Q,Q在波峰在波峰 BDEBDE 方法总结方法总结 波的传播方向与质点振动方向的互判方法波的传播方向与质点振动方向的互判方法 平平 移移” 法法 微小的平移微小的平移,再由对应同再由对应同 一一x坐标的两波形曲线上坐标的两波形曲线上 的点来判断振动方向的点来判断振动方向 1.1. 机械波的产生与传播机械波的
15、产生与传播 (2016(2016全国全国卷卷,34)(,34)(多选多选) )某同学漂浮在海面上某同学漂浮在海面上, , 虽然水面波正平稳地以虽然水面波正平稳地以1.8 m/s1.8 m/s的速率向着海滩传播的速率向着海滩传播, ,但他并不向海滩靠近但他并不向海滩靠近. . 该同学发现从第该同学发现从第1 1个波峰到第个波峰到第1010个波峰通过身下的时间间隔为个波峰通过身下的时间间隔为15 s.15 s.下列说法下列说法 正确的是正确的是( ( ) ) A.A.水面波是一种机械波水面波是一种机械波 B.B.该水面波的频率为该水面波的频率为6 Hz6 Hz C.C.该水面波的波长为该水面波的波
16、长为3 m3 m D.D.水面波没有将该同学推向岸边水面波没有将该同学推向岸边, ,是因为波传播时能量不会传递出去是因为波传播时能量不会传递出去 E.E.水面波没有将该同学推向岸边水面波没有将该同学推向岸边, ,是因为波传播时振动的质点并不随波迁移是因为波传播时振动的质点并不随波迁移 多维训练多维训练 ACEACE 2.2. 波速公式的应用波速公式的应用(2015(2015四川卷四川卷,2),2)平静湖面传播着一列水面波平静湖面传播着一列水面波( (横波横波),),在在 波的传播方向上有相距波的传播方向上有相距3 m3 m的甲、乙两小木块随波上下运动的甲、乙两小木块随波上下运动, ,测得两小木
17、块每测得两小木块每 分钟都上下分钟都上下3030次次, ,甲在波谷时甲在波谷时, ,乙在波峰乙在波峰, ,且两木块之间有一个波峰且两木块之间有一个波峰. .这列水面这列水面 波波( ( ) ) A.A.频率是频率是30 Hz30 Hz B. B.波长是波长是3 m3 m C.C.波速是波速是1 m/s1 m/s D. D.周期是周期是0.1 s0.1 s C C 考点二 振动图像与波动图像的综合应用考点二 振动图像与波动图像的综合应用 1.1.波动图像的特点波动图像的特点 (1)(1)质点振动质点振动nT(nT(波传播波传播n)n)时时, ,波形不变波形不变. . (3)(3)波源质点的起振方
18、向决定了它后面的质点的起振方向波源质点的起振方向决定了它后面的质点的起振方向, ,各质点的起振方各质点的起振方 向与波源的起振方向相同向与波源的起振方向相同. . 2.2.振动图像与波动图像的比较振动图像与波动图像的比较 距离距离 【典例典例2 2】 (2015(2015天津卷天津卷,3),3)图图( (甲甲) )为一列简谐横波在某一时刻的波形图为一列简谐横波在某一时刻的波形图,a,b,a,b 两质点的横坐标分别为两质点的横坐标分别为x xa a=2 m=2 m和和x xb b=6 m,=6 m,图图( (乙乙) )为质点为质点b b从该时刻开始计时的从该时刻开始计时的 振动图像振动图像. .
19、下列说法正确的是下列说法正确的是( ( ) ) A.A.该波沿该波沿+x+x方向传播方向传播, ,波速为波速为1 m/s1 m/s B.B.质点质点a a经经4 s4 s振动的路程为振动的路程为4 m4 m C.C.此时刻质点此时刻质点a a的速度沿的速度沿+y+y方向方向 D.D.质点质点a a在在t=2 st=2 s时速度为零时速度为零 D D 核心点拨核心点拨 (1) (1)由振动图像确定由振动图像确定t=0t=0时刻质点时刻质点b b的振动方向的振动方向, ,再由质点再由质点b b 振动方向与波传播方向的互判方法即可确定波的传播方向振动方向与波传播方向的互判方法即可确定波的传播方向.
20、. (2)(2)质点质点a a与质点与质点b b相距半个波长相距半个波长, ,振动方向始终相反振动方向始终相反. . 解析解析: :t=0t=0时时,b,b质点向质点向+y+y方向运动方向运动, ,根据根据“下坡上下坡上”可判定波沿可判定波沿-x-x方向传方向传 播播, A, A错误错误;a;a总是与总是与b b的振动方向相反的振动方向相反,t=0,t=0时时,a,a向向-y-y方向运动方向运动,C,C错误错误; ;经经 过过4 s, a4 s, a回到平衡位置回到平衡位置, ,路程为路程为1 m,B1 m,B错误错误;t=2 s;t=2 s时时,a,a处于波谷处于波谷, ,速度为速度为 零零
21、,D,D正确正确. . 反思总结反思总结 “一分、一看、二找一分、一看、二找”巧解波的图像与振动图像综合问题巧解波的图像与振动图像综合问题 1.1. 已知振动图像确定波动图像已知振动图像确定波动图像 在均匀介质中在均匀介质中, ,一列沿一列沿x x轴正向传播的横波轴正向传播的横波, ,其其 波源波源O O在第一个周期内的振动图像如图所示在第一个周期内的振动图像如图所示, ,则该波在第一个周期末的波形图则该波在第一个周期末的波形图 是是( ( ) ) D D 多维训练多维训练 解析解析: :根据题图根据题图,t=0,t=0时刻时刻, ,波源经平衡位置向下运动波源经平衡位置向下运动, ,而波形图中
22、而波形图中, ,质点的质点的 起振方向均与波源开始振动时的方向相同起振方向均与波源开始振动时的方向相同, ,根据波的传播过程中根据波的传播过程中, ,“上坡下上坡下, , 下坡上下坡上”规律可知规律可知, ,波形图中刚刚开始振动的质点处于波形图中刚刚开始振动的质点处于“上坡上坡”位置位置,A,C,A,C 项错误项错误; ;由振动图像知由振动图像知, ,前半个周期振幅较小前半个周期振幅较小, ,故波形图中距波源较远的质故波形图中距波源较远的质 点的振幅较小点的振幅较小,B,B项错误项错误,D,D项正确项正确. . 2.2. 已知波的图像确定振动和波动关系已知波的图像确定振动和波动关系 (2016
23、(2016天津卷天津卷,7) (,7) (多选多选) )在均匀介在均匀介 质中坐标原点质中坐标原点O O处有一波源做简谐运动处有一波源做简谐运动, ,其表达式为其表达式为y=5sin ( t),y=5sin ( t),它在介质它在介质 中形成的简谐横波沿中形成的简谐横波沿x x轴正方向传播轴正方向传播, ,某时刻波刚好传播到某时刻波刚好传播到x=12 mx=12 m处处, ,波形图波形图 像如图所示像如图所示, ,则则( ( ) ) A.A.此后再经此后再经6 s6 s该波传播到该波传播到x=24 mx=24 m处处 B.MB.M点在此后第点在此后第3 s3 s末的振动方向沿末的振动方向沿y
24、y轴正方向轴正方向 C.C.波源开始振动时的运动方向沿波源开始振动时的运动方向沿y y轴负方向轴负方向 D.D.此后此后M M点第一次到达点第一次到达y=-3 my=-3 m处所需时间是处所需时间是2 s2 s ABAB 2 3.3. 两种图像的综合应用两种图像的综合应用 ( (多选多选) )图图(a)(a)为一列简谐横波在为一列简谐横波在t=2 st=2 s时的波形图时的波形图, ,图图 (b)(b)为媒质中平衡位置在为媒质中平衡位置在x=1.5 mx=1.5 m处的质点的振动图像处的质点的振动图像,P,P是平衡位置为是平衡位置为x=2 mx=2 m的的 质点质点, ,下列说法正确的是下列说
25、法正确的是( ( ) ) A.A.波速为波速为0.5 m/s0.5 m/s B.B.波的传播方向向右波的传播方向向右 C.0C.02 s2 s时间内时间内,P,P运动的路程为运动的路程为8 cm8 cm D.0D.02 s2 s时间内时间内,P,P向向y y轴正方向运动轴正方向运动 E.E.当当t=7 st=7 s时时,P,P恰好回到平衡位置恰好回到平衡位置 ACEACE 考点三 波的多解问题考点三 波的多解问题 1.1.造成波动问题多解的主要因素造成波动问题多解的主要因素 (1)(1)周期性周期性 时间周期性时间周期性: :时间间隔时间间隔tt与周期与周期T T的关系不明确的关系不明确. .
26、 空间周期性空间周期性: :波传播的距离波传播的距离xx与波长与波长的关系不明确的关系不明确. . (2)(2)双向性双向性 传播方向双向性传播方向双向性: :波的传播方向不确定波的传播方向不确定. . 振动方向双向性振动方向双向性: :质点振动方向不确定质点振动方向不确定. . (3)(3)波形的隐含性形成多解波形的隐含性形成多解 在波动问题中在波动问题中, ,往往只给出完整波形的一部分往往只给出完整波形的一部分, ,或给出几个特殊点或给出几个特殊点, ,而其余信而其余信 息均处于隐含状态息均处于隐含状态. .这样这样, ,波形就有多种情况波形就有多种情况, ,形成波动问题的多解性形成波动问
27、题的多解性. . 2.2.解决波的多解问题的思路解决波的多解问题的思路 一般采用从特殊到一般的思维方法一般采用从特殊到一般的思维方法, ,即找出一个周期内满足条件的关系即找出一个周期内满足条件的关系tt 或或x,x,若此关系为时间若此关系为时间, ,则则t=nT+t(n=0,1,2);t=nT+t(n=0,1,2);若此关系为距离若此关系为距离, ,则则x= x= n+x(n=0,1,2,).n+x(n=0,1,2,). 【典例典例3 3】 (2015 (2015全国全国卷卷,34),34)甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x x 轴正向和负向传播轴正向和
28、负向传播, ,波速均为波速均为v=25 cm/s.v=25 cm/s.两列波在两列波在t=0t=0时的波形曲线如图所时的波形曲线如图所 示示. .求求: : (1)t=0(1)t=0时时, ,介质中偏离平衡位置位移为介质中偏离平衡位置位移为16 cm16 cm的所有质点的的所有质点的x x坐标坐标; ; (2)(2)从从t=0t=0开始开始, ,介质中最早出现偏离平衡位置位移为介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16 cm-16 cm的质点的时间的质点的时间. . 解析解析: :(1)t=0(1)t=0时时, ,在在x=50 cmx=50 cm处两列波的波峰相遇处两列波的波峰相遇, ,该处质点偏
29、离平衡位置的该处质点偏离平衡位置的 位移为位移为16 cm.16 cm.两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16 cm.16 cm. 从图线可以看出从图线可以看出, ,甲、乙两列波的波长分别为甲、乙两列波的波长分别为 1 1=50 cm,=50 cm,2 2=60 cm =60 cm 甲、乙两列波波峰的甲、乙两列波波峰的x x坐标分别为坐标分别为 x x1 1=50+k=50+k1 11 1,k,k1 1=0,=0,1,1,2,2, x x2 2=50+k=50+k2 22 2,k,k2 2=0,=0,1,1,2,2, 由式得由式得, ,
30、介质中偏离平衡位置位移为介质中偏离平衡位置位移为16 cm16 cm的所有质点的的所有质点的x x坐标为坐标为 x=(50+300n)cm,n=0,x=(50+300n)cm,n=0,1,1,2,2, 答案答案: :(1)x=(50+300n)cm(1)x=(50+300n)cm n=0,n=0,1,1,2,2, (2)0.1 s (2)0.1 s 方法总结方法总结 求解波的多解问题的一般步骤求解波的多解问题的一般步骤 (1)(1)根据初、末两时刻的波形图确定传播距离与波长的关系通式根据初、末两时刻的波形图确定传播距离与波长的关系通式. . (2)(2)根据题设条件判断是唯一解还是多解根据题设
31、条件判断是唯一解还是多解. . 1.1. 周期性造成的多解问题周期性造成的多解问题 ( (多选多选) )最近两年以来最近两年以来, ,地震在世界各地频频发生地震在世界各地频频发生, ,让人感觉让人感觉 地球正处于很地球正处于很“活跃活跃”的时期的时期. .地震波既有横波地震波既有横波, ,也有纵波也有纵波, ,若我国地震局截获了一列若我国地震局截获了一列 沿沿x x轴正方向传播的地震横波轴正方向传播的地震横波, ,在在t(t(图中实线图中实线) )与与t+0.4 s(t+0.4 s(图中虚线图中虚线) )两个时刻两个时刻x x轴上轴上- - 3 3 3 km3 km区间内的波形图如图所示区间内
32、的波形图如图所示, ,则下列说法正确的是则下列说法正确的是( ( ) ) A.A.该地震波的波长为该地震波的波长为3 km3 km B.B.质点振动的最大周期为质点振动的最大周期为0.8 s0.8 s C.C.该地震波最小波速为该地震波最小波速为5 km/s5 km/s D.D.从从t t时刻开始计时时刻开始计时,x=2 km,x=2 km处的质点比处的质点比x=2.5 kmx=2.5 km处的质点先回到平衡位置处的质点先回到平衡位置 E.E.从从t+0.4 st+0.4 s时刻开始计时时刻开始计时,x=2 km,x=2 km处的质点比处的质点比x=2.5 km x=2.5 km 处的质点后回
33、到平衡位置处的质点后回到平衡位置 BCDBCD 多维训练多维训练 2.2. 双向性造成的多解问题双向性造成的多解问题 (2017(2017天津静海校级月考天津静海校级月考) )一列简谐横波沿一列简谐横波沿x x轴轴 传播传播, ,相距相距2.0 m2.0 m的两个质点的两个质点a a和和b b的振动图像分别为图示中的实线和虚线的振动图像分别为图示中的实线和虚线, ,实实 线为线为a a的振动图像的振动图像, ,虚线为虚线为b b的振动图像的振动图像. .求求: : (1)(1)这列波的波长和传播速度为多少这列波的波长和传播速度为多少? ? 答案答案: :见解析见解析 (2)(2)若该波的波长若
34、该波的波长2.0 m,2.0 m,则该波的传播速度为多少则该波的传播速度为多少? ? 答案答案: :见解析见解析 考点四 波的干涉、衍射和多普勒效应考点四 波的干涉、衍射和多普勒效应 1.1.波的干涉现象中振动加强点、减弱点的两种判断方法波的干涉现象中振动加强点、减弱点的两种判断方法 (1)(1)公式法公式法 某质点的振动是加强还是减弱某质点的振动是加强还是减弱, ,取决于该点到两相干波源的距离之差取决于该点到两相干波源的距离之差r.r. (2)(2)图像法图像法 在某时刻波的干涉的波形图上在某时刻波的干涉的波形图上, ,波峰与波峰波峰与波峰( (或波谷与波谷或波谷与波谷) )的交点的交点,
35、,一定是一定是 加强点加强点, ,而波峰与波谷的交点一定是减弱点而波峰与波谷的交点一定是减弱点, ,各加强点或减弱点各自连接而各加强点或减弱点各自连接而 成以两波源为中心向外辐射的连线成以两波源为中心向外辐射的连线, ,形成加强线和减弱线形成加强线和减弱线, ,两种线互相间隔两种线互相间隔, , 加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间加强点与减弱点之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间. . 2.2.多普勒效应的成因分析多普勒效应的成因分析 (1)(1)接收频率接收频率: :观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接收到的完全观察者接收到的频率等于观察者在单位时间内接
36、收到的完全 波的个数波的个数. . (2)(2)当波源与观察者相互靠近时当波源与观察者相互靠近时, ,观察者接收到的频率变大观察者接收到的频率变大, ,当波源与观察当波源与观察 者相互远离时者相互远离时, ,观察者接收到的频率变小观察者接收到的频率变小. . 【典例典例4 4】 (2018(2018沈阳模拟沈阳模拟)()(多选多选) )如图是水面上两列频率相同的波在某时如图是水面上两列频率相同的波在某时 刻的叠加情况刻的叠加情况, ,以波源以波源S S1 1,S,S2 2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列 波的波峰波的波峰( (实线实线) )和波谷
37、和波谷( (虚线虚线),S),S1 1的振幅的振幅A A1 1=3 cm,S=3 cm,S2 2的振幅的振幅A A2 2=2 cm,=2 cm,则下列则下列 说法正确的是说法正确的是( ( ) ) A.A.质点质点D D是振动减弱点是振动减弱点 B.B.质点质点A,DA,D在该时刻的高度差为在该时刻的高度差为10 cm10 cm C.C.再过半个周期再过半个周期, ,质点质点B,CB,C是振动加强点是振动加强点 D.D.质点质点C C的振幅为的振幅为1 cm1 cm E.E.质点质点C C此刻以后将向下振动此刻以后将向下振动 BDEBDE 解析解析: :两个波源的振动步调一致两个波源的振动步调
38、一致, ,图中图中A,DA,D到两个波源路程差为零到两个波源路程差为零, ,是振是振 动加强点动加强点, ,而而B,CB,C是波峰与波谷相遇是波峰与波谷相遇, ,是振动减弱点是振动减弱点, ,故故A A错误错误; ;图示时刻图示时刻, , 质点质点A A的位移为的位移为+3 cm+2 cm=+5 cm,+3 cm+2 cm=+5 cm,质点质点D D的位移为的位移为-3 cm-2 cm=-5 cm,-3 cm-2 cm=-5 cm, 故质点故质点A,DA,D在该时刻的高度差为在该时刻的高度差为10 cm,B10 cm,B正确正确; ;振动的干涉图像是稳定振动的干涉图像是稳定 的的,A,D,A,
39、D一直是振动加强点一直是振动加强点, ,而而B,CB,C一直是振动减弱点一直是振动减弱点,C,C错误错误; ;质点质点C C是振是振 动减弱点动减弱点, ,振幅为振幅为3 cm-2 cm=1 cm,3 cm-2 cm=1 cm,故故D D正确正确; ;质点质点C C是振动减弱点是振动减弱点, ,此刻此刻 在上方最大位移处在上方最大位移处, ,故质点故质点C C此刻以后将向下振动此刻以后将向下振动, ,故故E E正确正确. . 反思总结反思总结 正确理解振动加强点和减弱点正确理解振动加强点和减弱点 (1)(1)振动加强的点和振动减弱的点始终以振源的频率振动振动加强的点和振动减弱的点始终以振源的频
40、率振动, ,其振幅不变其振幅不变. . 振动加强点并不是始终处于波峰振动加强点并不是始终处于波峰, ,其位移随时间不断变化其位移随时间不断变化, ,只是振幅最只是振幅最 大大, ,等于两列波的振幅之和等于两列波的振幅之和. . (2)(2)振动减弱的质点并非一定不振动振动减弱的质点并非一定不振动, ,只是振幅最小只是振幅最小, ,等于两列波的振幅等于两列波的振幅 之差之差. . 1.1. 波的叠加波的叠加 (2017(2017山东青岛市二模山东青岛市二模)()(多选多选) )如图波源如图波源S S1 1在绳的左端发出频在绳的左端发出频 率为率为f f1 1, ,振幅为振幅为A A1 1的半个波
41、形的半个波形a,a,同时另一个波源同时另一个波源S S2 2在绳的右端发出频率为在绳的右端发出频率为f f2 2、 振幅为振幅为A A2 2的半个波形的半个波形b,(fb,(f1 10),t0),图中两图中两 波峰间距离波峰间距离x=7.0 m,x=7.0 m,求求: : (1)(1)波速大小和方向波速大小和方向; ; (2)(2)时间时间tt和从和从t=3 st=3 s时算起时算起M M点的位移第一次到达点的位移第一次到达2.5 cm2.5 cm所需时间所需时间. . 答案答案: : (2)6k+5.25(s)(k=0,1,2,3,) (2)6k+5.25(s)(k=0,1,2,3,) 0.5 s0.5 s