2.5波的干涉与衍射-2.6多普勒效应 学案(2020年沪科版高中物理选修3-4)

2.5 多普勒效应-沪科教版选修3-4教案一、知识目标1.了解多普勒效应的概念；2.掌握计算多普勒效应的公式；3.理解多普勒效应在实际应用中的意义。

二、教学内容1.多普勒效应的概念；2.多普勒效应的公式及计算；3.多普勒效应的应用。

三、教学重难点1.计算多普勒效应时注意正负号的问题；2.在实际应用中理解多普勒效应的意义。

四、教学过程1. 导入（10 分钟）讲解声源和听音者之间的相对运动，引出多普勒效应的概念。

2. 讲解（30 分钟）1.多普勒效应的定义，即声源、听音者间相对速度引起的声音频率的变化（即声音的“升调”或“降调”现象）；2.计算多普勒效应的公式及注意事项。

公式：$$ f=\\frac{c\\pm v_{b}}{c\\pm v_{s}}f_{0} $$其中，f0为静态接收到的声音频率，f为相对运动状态下声源发出的声音频率，v b和v s分别为听音者和声源相对于媒质的速度，c为媒质中声音的速度。

注意事项： 1. 当听音者和声源相向运动时，取加号； 2. 当听音者和声源同向运动时，取减号； 3. 当听音者和声源远离合并时，取减号； 4. 当听音者和声源接近合并时，取加号。

3.多普勒效应的应用：多普勒效应在实际应用中有着广泛的应用，例如气象雷达探测降雨强度、医学中声速检测人体血流速度、警车或救护车鸣笛声音的变化等。

3. 例题练习（20 分钟）1.某辆汽车行驶速度为60km/ℎ，发出频率为400Hz的警笛声，某行人听到的频率为440Hz，求行人与汽车相向并且相距30m时，汽车的速度是多少？答：$v_{b}=\\sqrt{v^{2}-v_{s}^{2}}=20m/s$，代入公式可得汽车的速度为22.2km/ℎ。

2.f0=10kHz的声源，向下运动速度为120m/s，成30°角与观察者静止，求声源向下和向上移动时，观察者听到的声音的频率。

答：向下运动时，$v_{s}=120\\cos30°=103.9m/s$，代入公式可得f=7.41kHz；向上运动时，$v_{s}=-120\\cos30°=-103.9m/s$，代入公式可得f=13.89kHz。

2.5 波的干涉和衍射●1.知道波的叠加原理。

2.知道什么是波的干涉现象和干涉图样。

3.知道干涉现象也是波特有的现象。

培养学生的空间想象能力。

通过波的叠加原理，使学生认识到事物之间的普遍联系。

●波的叠加原理和波的干涉现象。

●教学难点波的干涉中加强点和减弱点的位移和振幅的区别。

●实验法、电教法、训练法。

●教学用具实物投影仪、CAI课件、波的干涉实验仪。

●课时安排1●教学过程［投1.知道波具有独立传播的特性和两波叠加的位移规律。

2.知道波的干涉现象，知道干涉是波的特性之一。

3.理解波的干涉原理。

4.知道产生稳定干涉现象的条件。

●1.2.波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射。

只有缝、孔的宽度和障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能产生明显的衍射现象。

教师：波的衍射研究的是一个波源发出波的情况，那么两列或两列以上的波在同一介质(一)［设问］把两块石子在不同的地方投入池塘的水中，就有两列波在水面上传播，两列波取一根长绳，两位同学在这根水平长绳的两端分别向上抖动一下，学生观察现象。

现象一：抖动一下后，看到有两个凸起状态在绳上相向传播。

现象二：两列波相遇后，彼此穿过，继续传播，波的形状和传播的情形跟相遇前一样.两列波相遇后，每列波都像相遇前一样，保持各自原来的波形，继续向前传播，这是波的独立传播特性。

刚才，通过实验，我们知道了两列波在相遇前后，它们都保持各自的运动状态，彼此都在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和.当两列波在同一直线上振动时，这两种位移的矢量和简化为代数和，这叫做波的叠加原理。

［强化训练］两列振动方向相同的波叠加，振动加强，振幅增大。

两列振动方向相反的波叠加，振动减弱，振幅减小。

(二)把两根金属丝固定在同一个振动片上，当振动片振动时，两根金属丝周期性地触动水面，形成两个波源，观察在两列波相遇重叠的区域里出现的现象。

第3节波的干涉和衍射第4节多普勒效应及其应用1.理解波的叠加原理．(重点＋难点)2.知道什么是波的干涉现象及其产生的条件．(重点＋难点)3.知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射的条件．(重点)4.知道干涉、衍射是波所特有的现象，并能解释有关问题．5.了解什么是多普勒效应及其产生的原因和应用．一、波的干涉现象1．波的叠加原理(1)波的独立传播特性：波在相遇时仍然能够保持各自的运动状态继续传播，相遇的波一旦脱离接触又会按照原来的运动状态继续传播．(2)波的叠加原理：波在相遇的区域里，介质内部的质点同时参加相遇的波列的振动，质点的位移等于相遇波列单独存在时到达该处引起的位移的叠加(矢量和)，如图所示．2．波的干涉(1)实验及现象①实验：波源是固定在同一个振动棒上的两个小球，当振动棒带动两个小球振动时，将会产生振动方向和振动频率都相同的两列水波．②现象：在振动的水面上，出现了一条条从两个波源中间伸展开的相对平静的区域和剧烈振动的区域，这两种区域相互交替，并且出现的位置是固定的．(2)现象解释①加强区：在某些点两列波引起的振动始终加强，质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和．加强点形成的区域是加强区．②减弱区：在某些点两列波引起的振动始终消弱，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，减弱点形成的区域是减弱区．若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，水面保持平静．(3)波的干涉①定义：振动频率和振动方向相同的两列波叠加后，振动加强和振动减弱的区域互相间隔、稳定分布的现象．②干涉图样：波的干涉中所形成的图样．如图所示．③干涉条件：频率和振动方向相同的波．④一切波都能发生干涉，干涉是波特有的现象．1．(1)在操场上不同位置听到学校喇叭声音的大小不同，是声波的干涉现象．( )(2)两列频率不同的水波不能发生波的干涉现象．( )(3)不是所有的波都能发生干涉．( )提示：(1)×(2)√(3)×二、波的衍射现象1．定义：波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象．2．实验及现象(1)实验：在水槽里放两块挡板，挡板之间留一狭缝，改变狭缝宽度．在板后产生持续的平面波，并保持波长不变．(2)现象①狭缝宽度远大于水波波长时：没有明显的衍射现象．②当狭缝的宽度接近水波的波长时，水波在狭缝的边缘发生了弯曲．③当狭缝的宽度更接近水波的波长时，水波通过狭缝后成为近似于点波源发出的球面波，衍射现象更加明显．3．发生明显衍射的条件：障碍物、狭缝或小孔的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小．4．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象．2．(1)“闻其声而不见其人”，是指声波的衍射现象．( )(2)缝或孔的宽度较大时，不能发生衍射现象．( )(3)一切波都能发生衍射现象．( )提示：(1)√(2)×(3)√三、多普勒效应1．多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动而使观察者接收到的频率发生变化的现象．2．多普勒效应产生的原因(1)波源与观察者相对静止时，观察者观测到的频率等于波源振动的频率．(2)波源与观察者相互靠近时，观察者观测到的频率大于波源的的频率，即观察到的频率变大．(3)波源与观察者相互远离时，观察到的频率变小．3．多普勒效应的应用(1)多普勒测速仪．(2)彩色超声多普勒心动图仪．(3)用电磁波的多普勒效应可以确定目的物的距离、方位、速度等，这在军事、航天、气象预报等领域有着广泛的应用．3．(1)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应．( )(2)只有横波才能发生多普勒效应．( )(3)只有声波才能发生多普勒效应．( )提示：(1)×(2)×(3)×对波的干涉的理解1．波的干涉的理解(1)波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加，但干涉必须是满足一定条件的两列波叠加后形成的现象．(2)稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定．如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点．因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象．(3)干涉图样及其特征①干涉图样：如图所示．。

2019-2020学年高中物理第二章机械波 2.6 多普勒效应教案沪科版选修3-4一、教材分析本节课为一个课时，主要学习波的一种现象——多普勒效应二、教学目标1.知识目标(1)知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别．(2)知道什么是多普勒效应，知道它是波源与观察者之间有相对运动时产生的现象。

(3)了解多普勒效应的一些应用．2.能力目标通过对多普勒效应的学习，让学生体会到物理源于生活又服务于生活3.情感目标通过对多普勒效应的探究性学习，激发学生的合作意识和创新意识，树立正确的学习观．三、重点难点重点：1.知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别2.多普勒效应的定义及产生条件难点：1．波源的频率与观察者接收到的频率的区别2．对多普勒效应成因的探究论证四、学情分析本节内容较为抽象，但是和实际生活联系的比较密切，学生应该是比较容易感知和掌握的。

五、教学方法1．通过实验、多媒体课件演示激发学生学习物理的兴趣，培养学生观察能力，和从物理现象入手，通过理论演绎和实验验证研究物理问题的方法。

2．通过对物理问题的分析论证培养学生勤于思考的习惯和分析问题的能力。

3．通过多普勒效应应用的学习，培养学生查阅资料和整理资料的能力。

六、教具和课前准备1、蜂鸣器2、学生准备：把导学案的课前预习内容做完整并且核对答案3、教师的准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案，还有教具的准备。

七、课时安排一个课时八、教学过程：同学们，在前面我们学习了许多关于波的知识，例如，波的干涉、衍射是一切波特有的现象，今天我们在来学习另外一种有关波的物理现象。

请观察下面的实验。

【演示实验】(1)蜂鸣器静止,学生听声音有无变化(2)两个学生分别站在教室前后,手中牵一根绳,让发生器在绳上快速运动,其他学生注意听声音有无变化学生叙述听到的声音情况(1)静止时，听不到声音的变化；(2)发生器靠近时，声音变得尖锐(音调变高)；发生器远离时，声音变得低沉(音调变低). 【问题】生活中有无类似的现象？学生举例：行驶中的汽车鸣笛；火车鸣笛进站；飞机起飞等【录像】行驶中鸣笛的汽车和火车。

第4节波的衍射和干涉一、波的衍射1．定义：波绕过障碍物继续传播的现象。

2．两种衍射现象(1)在水波槽中，在波源的前方放一个障碍物，使波源振动产生水波。

当障碍物较大时波被阻挡，在靠近障碍物后面没有波，只是在障碍物较远处，波才稍微有些绕到“影子”区域里，如图12-4-1甲所示，虽然发生衍射现象，但不明显。

图12-4-1当障碍物较小时发现波能绕过障碍物继续前进，如同障碍物不存在一样，如图乙所示，衍射现象明显。

(2)在水波槽中，在波源前方放一个有孔的屏，使波源振动产生水波。

当孔较大时发现水波经过孔后在连接波源与孔的两边的两条直线所限制的区域里传播，如图丙所示。

当孔较小时发现孔后的整个区域里传播着以孔为中心的圆形波，如图丁所示，衍射现象明显。

3．发生明显衍射现象的条件只有当缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。

二、波的叠加1．波的叠加原理1.波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。

2．发生明显衍射的条件：缝孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多，或者比波长小。

3．波的干涉是指频率相同的两列波叠加，使某些区域的振幅加大，某些区域的振幅减小。

几列波相遇时能够保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区域里，介质中的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和。

图12-4-2表示了分别向右、向左传播的两列波1和2在相遇区域内的叠加过程。

2．波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果，由于总位移是两个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小。

两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大。

(如图12-4-2所示)两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小。

(如图12-4-3所示)图12-4-2 图12-4-3三、波的干涉1．定义频率相同的两列波叠加时，某些区域的振幅加大、某些区域的振幅减小的现象。

2．稳定干涉条件(1)两列波的频率必须相同。

2.5多普勒效应-沪科教版选修3-4教案
一、教学目标
1.了解多普勒效应的概念和表达式；
2.认识多普勒效应的实际应用；
3.掌握计算和分析多普勒效应的方法。

二、教学重点
1.多普勒效应的概念和表达式；
2.多普勒效应的实际应用。

三、教学难点
1.多普勒效应的实际应用；
2.计算和分析多普勒效应的方法。

四、教学过程
1. 导入新知识
•讲解音波的红移和蓝移现象；
•提问：你们在日常生活中是否遇到过这种现象？
2. 概念解释与公式导出
•讲解多普勒效应的概念，即物体相对于观察者运动时，其发出的波的频率和波长会发生变化；
•推导多普勒效应的表达式；
•提醒学生注意公式中变量所代表的物理意义。

3. 多普勒效应的实际应用
•卫星通信中的多普勒效应；
•多普勒雷达的原理和应用；
•医学中的多普勒效应。

4. 计算和分析多普勒效应的方法
•以卫星通信为例，讲解如何计算和分析多普勒效应；•提醒学生注意计算中的单位转换和公式的正确运用。

5. 练习与总结
•通过课堂练习，巩固学生对多普勒效应的掌握；•课堂总结，回顾本次授课的重点和难点。

五、教学方法
1.讲解法；
2.提问法；
3.组合法。

六、教学工具
1.教材；
2.PPT。

七、教学评价
1.学生的参与度；
2.学生对多普勒效应的掌握程度。

姓名，年级：时间：2．5 波的干涉与衍射2．6 多普勒效应1。

知道波具有独立传播的特性和两波叠加的位移规律．2。

知道什么是波的干涉现象及产生稳定干涉的必要条件,并理解波的干涉原理．(重点、难点) 3.知道什么是波的衍射现象，并理解发生明显衍射现象的条件．(重点）4。

知道什么是多普勒效应，知道它是在波源与观察者之间有相对运动时产生的现象．一、波的叠加原理1．波的独立性：大量事实证明,几列波相遇时能够保持各自的特性(频率、波长、振动方向等）继续传播、互不影响，这就是波的独立性．2．波的叠加原理：几列波相遇时，在相遇区域内，任一质点的位移是各列波单独存在时在该点所引起的位移的矢量和，这就是波的叠加原理．二、波的干涉现象1．实验：波源是固定在同一振动发生器上的两个振动小球，如图所示，当振动器上下振动时，两振动小球便周期性地触动水面，形成两个振动频率和振动步调相同的波源．这两个波源产生的是两列步调相同、频率也相同的波．2．现象：两列波相遇后,水面上出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域，并且这两种区域在水面上的位置是稳定的．3．规律（1）干涉条件：只要是振动频率相同、步调一致（相差恒定)的两列波叠加就会产生干涉现象．（2）干涉图样：发生干涉现象时，振动加强区和振动减弱区相互隔开,始终稳定．三、波的衍射1．定义：波可以绕过障碍物继续传播，这种现象叫做波的衍射．2．发生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或者比波长还小就能发生明显的衍射现象．四、感受多普勒效应1．定义：多普勒效应指由于波源与观察者之间有相对运动,使观察者感受到波的频率发生了变化的现象．2．现象分析（1)波源与观察者相对静止时,单位时间内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的,观察者感觉到的频率等于波源振动的频率．(2）波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的波峰（或密部）的数目增加,观察者感觉到的频率大于波源的频率，即感觉到的频率增加．(3）波源与观察者相互远离时,观察者感觉到的频率变小．波的干涉现象的理解1．波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加．2．稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波,并且波的频率相同、振动方向相同、相位差恒定．如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点．因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象．3．明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的，明显的干涉图样除了满足相干条件外，还必须满足两列波振幅差别不大．振幅越是接近，干涉图样越明显．4．振动加强的点和振动减弱的点始终在以振源的频率振动，其振幅不变(若是振动减弱点，振幅可为0），但其位移随时间变化．5．干涉图样及其特征（1)干涉图样：如图所示．(2）特征①加强区和减弱区的位置固定不变．②加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化）．③加强区与减弱区互相间隔．6．“加强点”或“减弱点”位置判断设S1、S2为两相干波源，介质中某点P到S1、S2的距离分别为PS1、PS2,波程差Δx＝PS1－PS2(1)Δx＝nλ(n＝0，±1，±2…），即波程差为波长整数倍时，P点为振动加强点．(2)Δx＝(2n＋1)错误!（n＝0，±1，±2…）,即波程差为半个波长的奇数倍时,P点为振动减弱点．振动加强的点的振动总是加强，但并不是始终处于波峰或波谷,它们都在平衡位置附近振动，有的时刻位移为零．只是振幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈．(多选)如图所示,S1、S2是两个相干波源，它们振动同步且振幅相同．实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷．关于图中所标的a、b、c、d四点，下列说法中正确的是（)A．该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱B．该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强C．a质点的振动始终是最弱的，b、c、d质点的振动始终是最强的D．再过错误!后的时刻a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置,因此振动最弱［思路点拨］解题的关键有两点:(1）干涉图样只是某一时刻的现象，所有质点都在不停的振动．(2)振动加强和减弱的区域的空间位置不变．[解析］该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，这不难理解．但是d既不是波峰和波峰叠加，又不是波谷和波谷叠加,如何判定其振动强弱,这就要用到充要条件：“到两波源的路程之差是波长的整数倍"时振动最强．从图中可以看出,d是S1、S2连线的中垂线上的一点，到S、S2的距离相等,所以必然为振动最强点．故正确选项为B、C。

波的干涉、衍射一、教学目标1.通过仿真实验了解波的叠加原理2.通过仿真实验认识波的干涉现象，知道干涉的必要条件，并能分析振动的加强点和减弱点3.通过仿真实验认识波的衍射现象及发生明显衍射的条件二、重点难点1.重点：波的干涉现象及衍射现象的理解2.难点：干涉现象中加强点、减弱点的理解及判断三、学情分析学生在学习本节课前已经学习了机械波的形成和传播有关知识,对矢量的和也有了一定的认识,本节课以仿真实验探究结合理论分析的方式引导学生自己获得波的两种基本现象。

四、教学仪器交互式电子白板、实物投影仪、NB仿真物理实验软件、PPT课件五、教学类型信息技术与物理教学整合型,导学案型六、教学方法仿真物理实验法(演示仿真实验),讨论法,归纳法, 小组合作探究七、板书2.5波的干涉、衍射1.波的干涉（1）内容:频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终加强，另一些区域的质点振动始终减弱，并且这两种区域互相间隔，位置保持不变的现象叫作波的干涉。

（2）产生干涉的必要条件：频率相同（3）同相相干波加强点、减弱点的判断方法：加强点：△S=nλ(n=0、±1、±2…）1）λ(n=0、±1、±2…）减弱点：△S=（n+22.波的衍射（1）内容:波能够绕到障碍物的后面传播的现象叫作波的衍射。

（2）发生明显衍射的条件：缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多或比波长小八、教学过程活动1问题导入(提问,学生举手回答,其他同学补充)问题一:两个皮球相遇会怎样？问题二:两列机械波相遇会怎样？活动2观察波的叠加视频演示实验观察视频演示实验，让学生形象认识两列波相遇后的情形，并引导学生进一步正确回答活动1的问题。

活动3NB仿真物理实验软件慢速演示两列波的叠加过程通过演示波峰跟波峰、波谷跟波谷两种情形的相遇进一步说明波的叠加遵循矢量和，并且相遇后各自保持原来的波形独立传播。

活动4NB物理仿真实验探究波的干涉通过NB物理仿真实验演示两列同相频率相同的水波在空间相遇叠加情况，观察形成的图样特点。

5 波的干涉、衍射6 多普勒效应[学习目标] 1.知道波的叠加原理，知道波的干涉现象实质上是波的一种特殊的叠加现象.2.知道波的干涉图样的特点，理解形成稳定干涉图样的条件.3.知道波的衍射现象，理解波发生明显衍射现象的条件.4.了解多普勒效应，能运用多普勒效应解释一些物理现象.一、波的叠加原理1.波的叠加原理在几列波传播的重叠区域内，质点要同时参与由几列波引起的振动，质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的矢量和.2.理解(1)如果介质中某些质点处于两列波波峰与波峰、波谷与波谷相遇处，则振动加强(填“加强”或“减弱”)，合振幅将增大(填“增大”“不变”或“减小”).(2)如果质点处于波峰与波谷相遇处，则振动减弱(填“加强”或“减弱”)，合振幅减小(填“增大”“不变”或“减小”).二、波的干涉现象1.波的干涉：频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动始终加强，另一些区域的质点振动始终减弱，并且这两种区域互相间隔、位置保持不变.这种稳定的叠加现象(图样)叫做波的干涉.2.产生干涉的一个必要条件是两列波的频率必须相同.3.波的干涉现象是在特殊条件下波的叠加.一切波只要满足一定条件都能发生干涉现象.三、波的衍射现象1.波的衍射波能够绕到障碍物的后面传播的现象.2.波发生明显衍射现象的条件当缝的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多或比波长小时，就能看到明显的衍射现象.3.波的衍射的普遍性一切波都可发生衍射现象.四、多普勒效应及其应用1.定义：当观测者和波源之间有相对运动时，观测者测得的频率与波源频率不同.2.成因(1)波源S与观测者A相对于介质都静止时，观测者单位时间内接收到的完整波的数目与单位时间内波源发出的相同，所以，观测者接收到的频率和波源的振动频率相同.(2)当观测者与波源两者相互靠近时，观测者在单位时间内接收到的完整波的数目增多，接收到的频率将大于波源振动的频率.(3)当观测者与波源两者相互远离时，观测者在单位时间内接收到的完整波的数目减少，接收到的频率将小于波源振动的频率.3.应用(1)测量心脏血流速度；(2)测定人造卫星位置的变化；(3)测定流体的流速；(4)检查车速；(5)判断遥远的天体相对于地球的运动速度.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)只有当障碍物的尺寸与波长差不多或比波长小时，才会发生衍射现象.( ×)(2)敲击音叉使其发声，然后转动音叉，听到声音忽强忽弱是声波的干涉现象.( √)(3)只有频率相同的两列波才可以叠加.( ×)(4)当波源和观察者向同一个方向运动时，一定发生多普勒效应.( ×)2.两个频率、振动方向、初始相位均相同的波源S1、S2，产生的波在同一介质中传播时，某时刻t形成如图1所示的干涉图样，图样中两波源S1、S2同时为波谷(实线表示波峰，虚线表示波谷)，在图中标有A、B、C三个点，则振动加强的点是________，振动减弱的点是________.图1答案A、B C解析 由题图可知A 点为波峰与波峰相遇，是振动加强点；B 点是波谷与波谷相遇，是振动加强点；C 点是波峰与波谷相遇，是振动减弱点.一、波的叠加[导学探究] (1)两个同学分别抓住绳子的两端，各自抖动一下，绳上产生两列凸起且相向传播的波，两列波相遇后是否还保持原来的运动状态继续传播？(2)当教室内乐队合奏时，我们听到的某种乐器的声音与这种乐器独奏时发出的声音是否相同？这种声音是否受到了其他乐器的影响？答案 (1)两列波相遇后仍然保持原来各自的运动状态继续传播，并没有受到另一列波的影响.(2)相同，没有受到其他乐器的影响.[知识深化] 对波的叠加的理解(1)波的独立传播特性：几列波相遇时各自的波长、频率等运动特征，不受其他波的影响.(2)波的叠加原理：在几列波重叠的区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和.例1 (多选)如图2所示，波源S 1在绳的左端发出频率为f 1、振幅为A 1的半个波形a ，同时另一个波源S 2在绳的右端发出频率为f 2、振幅为A 2的半个波形b ，且f 1<f 2，P 为两个波源连线的中点.已知机械波在介质中传播的速度只由介质本身的性质决定.下列说法正确的是( )图2A.两列波相比，a 波将先到达P 点B.两列波在P 点叠加时，P 点的位移最大可达A 1＋A 2C.b 的波峰到达P 点时，a 的波峰还没有到达P 点D.两列波相遇时，绳上位移可达A 1＋A 2的点只有一个，此点在P 点的左侧答案 CD解析 因两列波波速相等，故两列波能同时到达P 点，A 错误；因f 1<f 2，由λ＝v f可知，λ1>λ2，故当两列波同时到达P点时，a波的波峰离P点的距离比b波的波峰离P点的距离大，因此两波峰不能同时到达P点，两波峰应相遇在P点左侧，此位置对应的位移为A1＋A2，位移最大，综上所述，B错误，C、D正确.二、波的干涉[导学探究] 如图3所示，与振动发生器相连的两个小球，在振动发生器的带动下上下振动，形成两个振动频率和振动步调相同的波源，在水面上形成两列步调、频率相同的波，两列波在水面上相遇时，能观察到什么现象？如果改变其中一个小球振动的快慢，还会形成这种现象吗？图3答案在水面上出现一条条从两个波源中间伸展开的相对平静的区域和剧烈振动的区域.改变其中一个小球振动的快慢，这种现象将消失.[知识深化] 对波的干涉的理解(1)发生干涉的条件：①两列波的频率相同；②相位差恒定.(2)产生稳定干涉图样的两列波的振幅越接近，干涉图样越明显.(3)干涉图样及其特点①干涉图样：如图4所示.图4②特点a.加强区和减弱区的位置固定不变.b.加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化).c.加强区与减弱区互相间隔.(4)振动加强点和振动减弱点①振动加强点：振动的振幅等于两列波振幅之和，A ＝A 1＋A 2.②振动减弱点：振动的振幅等于两列波振幅之差，A ＝|A 1－A 2|.③振动加强点和振动减弱点的判断a.条件判断法：振动频率相同、振动情况完全相同的两波叠加时，设点到两波源的路程差为Δx ，当Δx ＝|x 2－x 1|＝k λ(k ＝0,1,2，…)时为振动加强点；当Δx ＝|x 2－x 1|＝(2k ＋1)λ2(k ＝0,1,2，…)时为振动减弱点.若两波源振动步调相反，则上述结论相反.b.现象判断法：若某点是波峰与波峰或波谷与波谷相遇，该点为振动加强点，若是波峰与波谷相遇，则为振动减弱点.例2 如图5所示，S 1、S 2是两个步调完全相同的相干波源，其中实线表示波峰，虚线表示波谷.若两列波的振幅均保持5cm 不变，关于图中所标的a 、b 、c 、d 四点，下列说法中正确的是( )图5A.d 点始终保持静止不动B.图示时刻质点c 的位移为零C.b 点振动始终加强，c 点振动始终减弱D.图示时刻，b 、c 两点的竖直高度差为10cmE.a 点振动介于加强点和减弱点之间答案 A解析 点d 是波峰与波谷相遇，振动减弱，振幅为零，故保持静止，故A 正确；b 点是波峰与波峰相遇，c 点是波谷与波谷相遇，它们均属于振动加强点，由于振幅是5cm ，则b 点相对平衡位置高10cm ，而c 点相对平衡位置低10cm ，所以b 、c 两点的竖直高度差为20cm ，故B 、C 、D 错误；a 点位于加强点的连线上，仍为加强点，E 错误.振动加强点和振动减弱点的理解：不能认为振动加强点的位移始终最大，振动减弱点的位移始终最小，而应该是振幅增大的点为振动加强点，其实这些点也在振动，位移可以为零；振幅减小的点为振动减弱点.例3如图6甲所示，在xOy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S1(0,4)和S2(0，－2).两波源的振动图线分别如图乙和图丙所示.两列波的波速均为1.00m/s.两列波从波源传播到点A(8，－2)的路程差为________m，两列波引起的B(4,1)处质点的振动相互__________(填“加强”或“减弱”)，C(0,0.5)处质点的振动相互________(填“加强”或“减弱”).图6答案 2 减弱加强解析由题图可知两波的波长都为λ＝vT＝2m.由几何关系可知两波源到A点的距离为AS1＝10m，AS2＝8m，所以两波的路程差为2m；同理可得，BS1－BS2＝0，为波长的整数倍，由振动图像知两振源振动情况相反，故B点振动减弱；两波源到C点的路程差为Δx＝CS1－CS2＝1m，所以C点振动加强.根据条件判断法来确定振动加强点和振动减弱点时，一定要注意两波源的振动情况是相同还是相反.三、波的衍射[导学探究] 如图7所示是一个可观察水波衍射的水波发生槽，振源的频率是可以调节的，槽中放置两块可移动的挡板形成宽度可调节的小孔，观察水波的传播，也可以在水槽中放置宽度不同的挡板，观察水波的传播.思考下列问题：图7(1)水波遇到小孔时，会观察到什么现象？逐渐减小小孔尺寸，观察到的现象有什么变化？(2)当水波遇到较大的障碍物时，会观察到什么现象？当障碍物较小时，会观察到什么现象？答案 (1) 水波遇到小孔时，水波能穿过小孔，并能到达挡板后面的“阴影区”，小孔的尺寸减小时，水波到达“阴影区”的现象更加明显.(2)当水波遇到较大的障碍物时，将会返回，当障碍物较小时，波能继续向前传播.[知识深化]1.关于衍射的条件：应该说衍射是没有条件的，衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射.衍射只有“明显”与“不明显”之分，障碍物或小孔的尺寸跟波长差不多，或比波长小是产生明显衍射的条件.2.波的衍射实质分析：波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向.波的直线传播只是在衍射现象不明显时的近似情况.例4 (多选)如图8所示是观察水面波衍射的实验装置.AC 和BD 是两块挡板，AB 是一个孔，O 是波源.图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是( )图8A.此时能观察到波明显的衍射现象B.挡板前后波纹间距离相等C.如果将孔AB 扩大，有可能观察不到明显的衍射现象D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更明显的衍射现象答案 ABC解析 由题图可知孔的尺寸与波长差不多，能观察到波明显的衍射现象，故选项A 对；因波的传播速度不变，频率不变，故波长不变，即挡板前后波纹间距离应相等，故选项B 对；若将孔AB 扩大，使孔的尺寸大于波长，则可能观察不到明显的衍射现象，故选项C 对；若f 增大，由λ＝v f，知λ变小，衍射现象变得不明显了，故选项D 错.四、多普勒效应[导学探究] 警车鸣笛从你身边飞速驶过，对于警车向你靠近和警车远离的过程，你会听到警笛的声音在变化.思考下列问题：(1)你听到警笛的音调有何不同？(2)实际上警笛的音调会变化吗？(3)听到音调发生变化的原因是什么？答案(1)警车驶来时，音调变高；警车远离时音调变低.(2)实际上警笛的音调不会变化.(3)警车与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大；如果二者相互远离，观察者接收到的频率减小，因此会感觉警笛音调发生变化.[知识深化] 对多普勒效应的理解(1)多普勒效应是波共有的特征，不仅机械波，光波和电磁波也都会发生多普勒效应.(2)发生多普勒效应时，波源发出的频率不变，变化的是观察者接收到的频率.(3)多普勒效应产生的原因分析①相对位置变化与频率的关系(规律)：②成因归纳：根据以上分析可以知道，发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动且他们之间的距离发生变化.例5关于多普勒效应，下列说法中正确的是( )A.发生多普勒效应时，波源频率发生了变化B.要发生多普勒效应，波源和观察者必须有相对运动且他们之间的距离发生变化C.火车向你驶来时，你听到的汽笛声音调变低，火车离你远去时，你听到的汽笛声音调变高D.只有声波才能发生多普勒效应答案 B解析发生多普勒效应时，波源频率并没有发生变化，波源和观察者必须有相对运动，且他们之间的距离发生变化，故A错误，B正确；根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高.当波源和观察者间距变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低，故C错误；所有波都能发生多普勒效应，故D错误.多普勒效应的判断方法1.确定研究对象(波源与观察者).2.确定波源与观察者两者间距是否发生变化.若有变化，能发生多普勒效应，否则不发生.3.判断：当两者远离时，观察者接收到的波的频率变小，当两者靠近时，观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变.针对训练(多选)火车上有一个声源发出频率一定的音乐.当火车静止，观察者也静止时，观察者听到并记住了这个音乐的音调.以下情况中，观察者听到这个音乐的音调比原来降低的是( )A.观察者静止，火车向他驶来B.火车静止，观察者乘汽车向着火车运动C.观察者静止，火车离他远去D.火车静止，观察者乘汽车远离火车运动答案CD解析根据多普勒效应可知，当波源和观察者间距离变小，观察者接收到的频率一定比波源频率高.当波源和观察者间距离变大，观察者接收到的频率一定比波源频率低.观察者听到这个音乐的音调比原来降低，即接收到的声波频率降低，说明观察者和火车之间的距离在变大.所以A、B错误，C、D正确.1.(波的叠加)(多选)两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以1.0m/s的速率沿同一直线相向传播，t＝0时刻的波形如图9所示，图中小方格的边长为0.1m.则不同时刻的波形正确的是( )图9答案ABD解析脉冲波在介质中传播，x＝vt，当t＝0.3s时，两脉冲波各沿波的传播方向传播0.3m，恰好相遇，故A正确.当t＝0.4s、0.5s、0.6s时，两脉冲波各沿波的传播方向传播0.4m、0.5m、0.6m，由波的叠加原理可知B、D正确，C错误.2.(波的干涉)(多选)图10表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇.图中实线表示波峰，虚线表示波谷，b、d、f在一条直线上，下列说法正确的是( )图10A.a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱B.e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间C.经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换D.经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰答案AD解析波的干涉示意图表示某一时刻两列相干波叠加的情况，形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着.但要注意，对稳定的干涉，振动加强区域和减弱区域的空间位置是不变的.a点是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强的点，而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱的点，A 正确；e点位于加强点的连线上，也为加强点，f点位于减弱点的连线上，也为减弱点，B 错误；相干波源叠加产生的干涉是稳定的，不会随时间变化，C错误；因形成干涉图样的介质质点也在不停地做周期性振动，故经半个周期步调相反，D正确.3.(波的衍射)一列波在传播过程中通过一个障碍物，发生了一定程度的衍射，一定能使衍射现象更明显的措施是( )A.增大障碍物尺寸，同时增大波的频率B.增大障碍物尺寸，同时减小波的频率C.缩小障碍物尺寸，同时增大波的频率D.缩小障碍物尺寸，同时减小波的频率答案 D解析波在介质中传播时波速是由介质决定的，与波的频率无关，所以改变波的频率不会改变波速，但由v＝λf可知，当波速一定时，减小频率则波长增大，而发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多，所以缩小障碍物的尺寸，同时减小波的频率会使衍射现象更明显，D选项正确.4.(对多普勒效应的理解)(多选)一频率为600Hz的声源以20rad/s的角速度沿一半径为0.80m的圆周做匀速圆周运动，一观察者站在离圆心很远的P点且相对于圆心静止，如图11所示，下列判断正确的是( )图11A.观察者接收到声源在A点发出声音的频率大于600HzB.观察者接收到声源在B点发出声音的频率等于600HzC.观察者接收到声源在C点发出声音的频率等于600HzD.观察者接收到声源在D点发出声音的频率小于600Hz答案AB一、选择题考点一波的叠加1.关于波的叠加和干涉，下列说法中正确的是( )A.两列频率不相同的波相遇时，因为没有稳定的干涉图样，所以波没有叠加B.两列频率相同的波相遇时，振动加强的点只是波峰与波峰相遇的点C.两列频率相同的波相遇时，介质中振动加强的质点在某时刻的位移可能是零D.两列频率相同的波相遇时，振动加强的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大答案 C解析两列波相遇时一定叠加，没有条件，A错误；振动加强是指振幅增大，而不只是波峰与波峰相遇，B错误；振动加强点的振幅增大，质点仍然在自己的平衡位置附近振动，故某时刻的位移可以是振幅范围内的任何值，C正确，D错误.2.(多选)如图1所示，沿一条直线相向传播的两列波的振幅和波长均相等，当它们相遇时可能出现的波形是下图中的( )图1答案BC解析当两列波的前半个波(或后半个波)相遇时，根据波的叠加原理，在前半个波(或后半个波)重叠的区域内所有的质点振动的合位移为零，而两列波的后半个波(或前半个波)的波形保持不变，所以选项B正确；当两列波完全相遇时(即重叠在一起)，由波的叠加原理可知，所有质点振动的位移均等于每列波单独传播时引起的位移的矢量和，使得所有的质点振动的位移加倍，所以选项C也是正确的.考点二波的干涉3.(多选)两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的相干简谐横波相遇.下列说法正确的是( )A.波峰与波谷相遇处质点的振幅为|A1－A2|B.波峰与波峰相遇处质点离开平衡位置的位移始终为A1＋A2C.波峰与波谷相遇处质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移D.波峰与波峰相遇处质点的振幅一定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅答案AD解析波峰与波谷相遇时，振幅相消，实际振幅为|A1－A2|，故选项A正确；波峰与波峰相遇处，质点的振幅最大，合振幅为A1＋A2，但此处质点仍处于振动状态中，其位移随时间按正弦规律变化，故选项B错误；振动减弱点和振动加强点的位移均随时间按正弦规律变化，选项C错误；波峰与波峰相遇时振动加强，波峰与波谷相遇时振动减弱，振动加强点的振幅大于振动减弱点的振幅，故选项D正确.4.两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图2所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则( )图2A.在两波相遇的区域中会发生干涉B.在两波相遇的区域中不会发生干涉C.P点的振动始终加强D.P点的振动始终减弱答案 B解析从题图中看出，两列波的波长不同，但同一介质中波速相等，根据v＝λf，知频率不同，所以在两波相遇的区域中不会发生干涉；因为不能发生干涉，所以虽然此时刻P点的振动加强，但不会始终加强，当然也不会始终减弱.5.(多选)如图3所示为两列同频率相干水波在t＝0时刻的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷，已知两列波的振幅均为2cm，波速为2m/s，波长为0.4m，E点是BD连线和AC连线的交点，下列说法正确的是( )图3A.A、C两点是振动减弱点B.E点是振动加强点C.B、D两点在该时刻的竖直高度差为4cmD.t＝0.05s，E点离开平衡位置2cm答案AB解析A、C两点为波峰和波谷相遇点，为振动减弱点，选项A正确；E点为平衡位置与平衡位置相遇点且振动一致，所以为振动加强点，选项B正确；D点为波峰与波峰相遇点，B点为波谷与波谷相遇点，为振动加强点，振幅为4cm，所以此时刻B、D两点竖直高度差为8cm，选项C 错误；两列波的周期T ＝λv＝0.2s ，所以t ＝0.05s 时，即经过了四分之一周期，E 点离开平衡位置的位移大小为4cm ，选项D 错误.考点三 波的衍射6.(多选)以下说法中正确的是( )A.波的衍射现象必须具备一定的条件，否则不可能发生衍射现象B.要观察到水波明显的衍射现象，必须使狭缝的宽度远大于水波波长C.波长越长的波，越容易发生明显的衍射现象D.只有波才有衍射现象答案 CD解析 衍射是波特有的现象，即任何波都会发生衍射现象，只不过存在明显与不明显的差别而已，只有当障碍物或孔的尺寸跟波长差不多或者比波长小时，才会观察到明显的衍射现象.选项C 、D 正确.7.(多选)如图4所示，一小型渔港的防波堤两端MN 相距约60m ，在防波堤后A 、B 两处有两个小船进港躲避风浪.某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播，下列说法中正确的有( )图4A.假设波浪的波长约为10m ，则A 、B 两处小船基本上不受波浪影响B.假设波浪的波长约为10m ，则A 、B 两处小船明显受到波浪影响C.假设波浪的波长约为50m ，则A 、B 两处小船基本上不受波浪影响D.假设波浪的波长约为50m ，则A 、B 两处小船明显受到波浪影响答案 AD解析 A 、B 两处小船明显受到波浪影响是因为水波发生明显的衍射现象，波浪能传播到A 、B 处的结果，当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长差不多的时候，会发生明显的衍射现象.8.如图5所示为两列不同频率的水波通过相同的小孔形成的衍射图样，由图可知，两列波的波长和频率的大小关系是( )图5A.λ甲>λ乙，f甲>f乙B.λ甲<λ乙，f甲<f乙C.λ甲>λ乙，f甲<f乙D.λ甲<λ乙，f甲>f乙答案 C解析题图甲中衍射现象比题图乙中明显，所以甲中波长大于乙中波长，而相同的介质中，水波的传播速度相同，根据v＝λf可知，波长越长，则频率越低，故C正确，A、B、D错误.考点四多普勒效应9.(多选)下列哪些现象是多普勒效应( )A.远去的汽车声音越来越小B.炮弹迎面飞来，声音刺耳C.火车向你驶来时，音调变高；离你而去时，音调变低D.大风中，远处人的说话声时强时弱答案BC解析A项和D项中所说的现象是能量传递的问题，不是多普勒效应.B、C两项所发生的现象是多普勒效应.10.(多选)下面哪些应用是利用了多普勒效应( )A.利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度B.交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理C.铁路工人把耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况D.有经验的战士从炮弹飞行的尖啸声判断飞行炮弹是接近还是远去答案ABD。