2.5波的干涉、衍射-2.6多普勒效应 学案(2020年教科版高中物理选修3-4)

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波的干涉与衍射波的干涉与衍射2.6多普勒效应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，掌握振动加强点.减弱点的振动情况.3.知道什么是波的衍射现象，知道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1波的叠加原理在几列波传播的重叠区域里，质点要同时参与由几列波引起的振动，质点的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波的干涉现象1定义振动频率相同.步调一致的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，而且振动加强的区域和振动减弱的区域相互隔开，始终稳定，这种现象叫做波的干涉2条件两列波的频率相同.步调一致3波的衍射现象1定义波可以绕过障碍物继续传播的现象，叫做波的衍射2波发生明显衍射现象的条件当缝的宽度或障碍物的大小与波长相差不多或比波长小时，就能发生明显的衍射现象4由于波源跟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，叫做多普勒效应一.波的叠加导学探究你知道“风声.雨声.读书声.声声入耳”体现了波的什么性质答案声波在相互交错.叠加之后互不影响，仍能保持原来的性质向前传播，这种现象体现了波的传播具有独立性知识深化1波的独立性大量事实证明，几列波相遇时能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引起的位移的矢量和这就是波的叠加原理例1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列选项中的图1答案BC解析该题考查波的叠加原理当两列波的前半个波形或后半个波形相遇时，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，使得所有质点的振动的位移加倍，C正确二.波的干涉导学探究1如图2所示，操场上两根电线杆上各有一只扬声器，接在同一扩音机上，一位同学沿着MN方向走来，他听到的声音会有什么变化为什么图2答案声音忽强忽弱，因为声波发生了干涉现象2如图3所示，水波干涉实验装置上，作为波源的两个小球为什么固定在同一振动发生器上图3答案为了获得两个振动频率和振动步调相同的波源3如图4所示为水波干涉图样，你发现有什么显著特点图4答案存在着一条条从两波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域，而且两区域间隔出现知识深化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干涉图样的特征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例2多选图5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时产生的干涉图样图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，b.d.f共线，下列说法正确的是图5Aa.c两点的振动加强，b.d两点的振动减弱Be.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解析题图中波的干涉示意图所示的仅是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，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的a点是波谷和波谷相遇的点，c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位于加强点的连线上，仍为加强点，f位于减弱点的连线上，仍为减弱点，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不停地做周期性振动，经半个周期步调相反，D正确三.波的衍射导学探究大家都熟悉“闻其声不见其人”的物理现象，你能说出是什么原因吗答案声波在传播过程中遇到障碍物时，可以绕过障碍物，不沿直线传播；而光沿直线传播，不能绕过障碍物这样就发生了“闻其声不见其人”的现象知识深化1产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比波长小2理解1衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射2波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，不会出现“不发生衍射现象”的说法3波传到小孔障碍物时，小孔障碍物仿佛是一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔障碍物后传播，就偏离了直线方向因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况例3多选如图6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的波的传播情况，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6A此时能明显观察到波的衍射现象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，能更明显地观察到衍射现象答案ABC解析本题主要考查发生明显衍射现象的条件观察题图可知孔的尺寸与波长差不多，能明显观察到波的衍射现象，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应相等，故选项B对；若将孔AB扩大，且孔的尺寸远大于波长，则可能观察不到明显的衍射现象，故选项C对；若f增大，由vf知，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有经验的铁路工人可以从火车汽笛声判断火车的运行方向和运行快慢，请你说一说怎样判断答案火车靠近时，音调变高；火车远离时，音调变低；由音调变化的高低和快慢可判断火车运行的方向和快慢知识深化1多普勒效应如果波源或观察者相对于介质运动时，使观察者所接收到的频率与波源的振动频率不同这一效应称为多普勒效应2规律1波源和观察者无相对运动时，观察者接收到的频率等于波源的频率；2当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率大于波源的频率；3当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率小于波源的频率例4多选关于多普勒效应，以下说法中正确的是A发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化B发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化C多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动距离变化时产生的D只有声波才能产生多普勒效应答案BC1.波的干涉波的叠加干涉产生稳定干涉的条件频率相同振动情况相同稳定干涉图样特点加强区和减弱区的位置固定不变加强区与减弱区互相间隔2波的衍射定义波可以绕过障碍物继续传播的现象产生明显衍射的条件障碍物孔.缝的尺寸比波长小或者相差不多波特有的现象一切波都能发生衍射3多普勒效应定义规律波源与观察者无相对运动时，观察者接收到的频率等于波源频率波源与观察者相互接近，观察者接收到的频率增大波源与观察者相互远离，观察者接收到的频率减小应用1多选下列关于波的衍射的说法正确的是A衍射是一切波特有的现象B对同一列波，缝.孔或障碍物越小，衍射现象越明显C只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D声波容易发生衍射现象是由于声波波长较长答案ABD解析衍射是一切波特有的现象，所以选项A正确，选项C错；发生明显的衍射现象是有条件的，只有缝.孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长小时，才能观察到明显的衍射现象，所以选项B是正确的；声波的波长在1.7cm到17m之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波波长较长，因此声波容易发生衍射现象，所以选项D也是正确的故正确答案为A.B.D.2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；振动加强是指振幅增大，而不只是波峰与波峰相遇，B错；加强点的振幅增大，质点仍然在自己的平衡位置两侧振动，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3.多选如图7所示，波源S1在绳的左端发出频率为f1.振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2.振幅为A2的半个波形b，且f1f2，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7A两列波比较，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A1A2Cb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A1A2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f12，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A1A2，位移最大，综上所述，B错误，C.D正确故正确答案为C.D.。

高中物理第5节波的干涉、衍射多普勒效应导学案新人教版选修多普勒效应●●●目标导航●●●知道波的叠加原理。

知道波的干涉现象，学会观察水波的干涉图样。

理解干涉产生的条件，知道干涉现象也是波特有的现象。

4、了解多普勒效应现象、5、能运用多普勒效应解释一些物理现象、★★★课堂突破★★★〖探究1〗波的叠加原理1、波的独立传播特性介质中几列波相遇后，仍将保持着它们各自原有的特征( 、、、传播方向等)继续传播，并不因为有其他波的存在而发生变化、2、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〖探究2〗波的干涉1、干涉的条件：两列波的频率，振动方向在同一直线上，恒定、2、加强点(区)和减弱点(区)(1)加强点：质点振动的振幅等于两列波的振幅之和，A＝A1＋A2、(2)减弱点：质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，A＝|A1－A2|，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零、(3)判断加强点和减弱点的方法①条件判断法振动频率相同、振动情况相同的两列波叠加时、某点到两列波的路程差为Δs＝|s2－s1|＝kλ时为振动加强点；当Δs＝(2k＋1)(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、②现象判断法若某点总是波峰与波峰或波谷与波谷叠加，该点为加强点；若总是波峰与波谷叠加，则为减弱点、3、干涉图样及其特征(1)干涉图样：如图所示、(2)特征① ② ③ 〖探究3〗波的衍射1、波的衍射:2、产生明显衍射现象的条件：缝的宽度或障碍物的尺寸大小与或3、理解(1)衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射、(2)波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，不会出现“不发生衍射现象”的说法、(3)波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出与原来的波在孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向、因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况、〖探究4〗多普勒效应1、多普勒效应2、多普勒效应成因（1）波源不动，观察者运动（2）波源运动，观察者不动（3）波源与观察者间有相对运动结论：3、多普勒效应的应用〖典例1〗如图所示，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列选项中的()〖典例2〗如图所示，S是水面波的波源，x、y是挡板，S1、S2是两个狭缝(SS1＝SS2，狭缝的尺寸比波长小得多)，试回答以下问题：(1)若闭上S1，只打开S2，会看到什么现象？(2)若S1、S2都打开，会发生什么现象？(3)若实线和虚线分别表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D四点中，哪些点是振动加强点，哪些点是振动减弱点？(4)若两列波单独传播时的振幅相等，都为A，现两列波同时传播、关于加强点的理解，小明认为：由于加强点始终加强，故加强点的位移始终是2A、他的说法对吗？为什么？〖典例3〗如图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()A、此时能明显观察到波的衍射现象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，能更明显地观察到衍射现象〖典例4〗如图所示产生机械波的波源O做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰、(1)该图表示的是()A、干涉现象B、衍射现象C、反射现象D、多普勒效应(2)波源正在向哪处移动()A、AB、BC、CD、D(3)观察到波的频率最低的位置是()A、AB、BC、CD、D▲▲▲当堂展示▲▲▲1、下列关于波的衍射的说法正确的是()A、衍射是一切波特有的现象B、对同一列波，缝、孔或障碍物越小，衍射现象越明显C、只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D、声波容易发生衍射现象是由于声波波长较长2、图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇、图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是该时刻的波谷，下列说法正确的是( )A、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3、利用发波水槽得到的水面波形如图a、b所示，则()A、图a、b均显示了波的干涉现象B、图a、b均显示了波的衍射现象C、图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象D、图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象4、关于多普勒效应，以下说法中正确的是()A、发生多普勒效应时，波源的频率发生了变化B、发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化C、多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的D、只有声波才能产生多普勒效应。

选修3-4第十二章第7节多普勒效应学案课前预习学案一、预习目标预习课本上的演示实验，从感性上认识一下多普勒效应。

二、预习内容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.3）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4）音调的高低由什么决定?答案：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).3）学生举例：行驶中的汽车鸣笛；火车鸣笛进站；飞机起飞等4）音调的高低由声源频率的决定，频率越高，音调越高。

三、提出疑惑同学们，通过你的自主学习，你还有哪些疑惑，请把它填在下面的表格中课内探究学案一、学习目标（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．二、学习过程探究（一）多普勒效应成因分析【问题】（一）多普勒效应是生活中常见的一种现象，在平时我们也观察到了这种现象，那么大家有无想过，为什么会产生多普勒效应，在产生多普勒现象时有无可以遵循的物理规律存在？【问题】（二）在多普勒效应中，观察者感受到声音的频率发生了变化，那么，人耳听到的声音的频率与声源的频率相同吗？答案：声源的频率：声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数．因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数；观察者的接受到的频率：单位时间接收到的完全波的个数的。

【问题】（三）多普勒效应是由于波源和观察者之间有相对运动产生的，那么波源的频率和观察者的频率二者与运动有什么关系？答案：实际的多普勒效应比较复杂，我们只研究最简单的现象，即当波源和观察者在同一条直线上的相对运动时的情况。

【问题】（四）那么在同一条直线上观察者和波源的运动情况可能有哪些？下面我们就通过研究这几种情况下的普勒效应来探究其成因。

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．。

2020-2021学年高中物理第十二章机械波5 多普勒效应教案2 新人教版选修3-4年级：姓名：多普勒效应【教材分析】使用教材是人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书《物理》选修3-4第十二章第5节。

多普勒效应是波的一种重要现象，在生活中具有广泛的应用。

本节课通过对多普勒效应的形成过程进行分析，提高学生对机械波的认识水平，培养学生的分析能力与科学探究能力。

【学情分析】教学主体——学生是普通高中二年级学生，此前已经学习了声音及机械波的相关知识，了解声音的特性及其影响因素。

学生具有一定的实验观察能力及科学探究的能力，学习欲望较强，乐于将所学知识运用于实际生活中。

多普勒效应的现象在生活中很常见，但学生不能应用物理知识进行分析。

通过本节课的学习，使学生感受并探究多普勒效应现象，理解其产生原因，并了解其在生活中的应用。

【教学目标】(一)知识与技能: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。

(二)过程与方法: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。

(三)情感、态度与价值观:1．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；2．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。

【教学重点】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。

【教学难点】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。

【教学方法】理论探究、讲授法、演示实验【教学用具】多媒体辅助教学设备【教学设计】知识回顾：提问1：声音是如何产生的？——振动发声提问2：声音的高低与什么有关？——与频率有关播放录像：看下面几段录像，注意仔细听声音除音量大小以外的变化生活实例：第五节多普勒效应板书：一、多普勒效应由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接受到的频率发生变化的现象。

2019-2020年高中物理 12.7《多普勒效应》学案新人教版选修3-4【知识目标】1、知识与技能：①知道什么是多普勒效应。

②了解多普勒效应的产生原因。

③了解多普勒效应的实际应用。

2、过程与方法：小组合作探究，大胆拓展质疑3、情感态度与价值观：以积极的热情投入学习，体验成功的快乐。

【基础知识】一、多普勒效应1、音调：音调由决定，高则音调高，低则音调低。

2、多普勒效应：波源与观察者相互靠近或者远离时，接收到的都会发生变化的现象。

二、多普勒效应产生的原因1、波源与观察者相对静止时，1s内通过观察者的波峰（或密部）的数目是的，观察者观测到的频率波源振动的频率。

2、当观察者和波源相互靠近时，1s内通过观察者的波峰（或密部）的数目，观察者观测到的频率；反之，当观察者和波源相互远离时，观察者观测到的频率。

三、多普勒效应的应用1、测车辆速度2、测星球速度3、测血流速度四、超声波及其应用1、超声波（1）定义：频率高于 Hz的声波。

（2）特点：与可闻声波相比，超声波有两个特点：可以较容易地产生的超声波；它几乎沿传播。

2、应用超声波加湿器、击碎结石、超声波、B超等。

【基础训练】1、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，远离你时，音调变低D、大风中，远处人的说话声时强时弱2、关于多普勒效应的叙述，下列说法中正确的是：A、多普勒效应说明波源的频率发生了变化B、多普勒效应是由于波的干涉引起的C、多普勒效应是波共有的特征D、科学家通过哈勃望远镜发现来自遥远的星系上的某种原子光谱，与地球上同种原子的光谱比较，波长均变长，说明该星系正在远离地球而去3、下列关于多普勒效应的说法中正确的是：A、只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应B、当声源静止、观察者运动时，也可以观察到多普勒效应C、只要声源在运动，观察者总是感到声音的频率变高D、当声源相对于观察者的距离变化时，观察者听到的声音的音调可能变高，也可能变低4、有经验的战士可以从炮弹飞行时的尖叫声判断炮弹的飞行方向，他所利用的是：A、声波的干涉现象B、声波的衍射现象C、声波的多普勒效应D、声波的反射现象5、频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动，以u表示声源的速度，以v表示声波的速度（u＜v），表示接收器接收到的频率。

多普勒效应本节教材分析：多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的现象.这比波动现象又复杂了一些.本节以声波为例介绍多普勒效应，原因是声波比较常见，易于为学生接受.本节教学中应注意：1.只要求对多普勒效应做定性的分析说明.使学生对多普勒效应有初步的了解，教学中注意不要引申.2.教学时为理解多普勒效应，必须使学生知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别.教学中可多举一些例子，结合学生的实际进行讲解.3.多普勒效应在现代生产和生活中有广泛的应用，除了课本中提到的，还可根据实际情况补充介绍一些应用实例，以开阔眼界和引起兴趣.教学目标：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，知道它是在波源和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.教学重点：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，知道它是在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.教学难点：波源的频率与观察者接收到的频率的区别.教学方法：讲练法、阅读法、分析法.教学用具：课件教学过程一、引入［视频］汽车、飞机经过时的声音.注意提醒学生听声音的区别.［学生叙述听到的声音情况］［教师］同是汽笛发声，为什么会产生两种不同的现象呢？本节课我们就来研究这种现象.［板书］多普勒效应二、新课教学（一）多普勒效应的实例当波源和观察者之间有相对运动时，观察者会感到频率发生变化的现象，叫多普勒效应。

这一效应是奥地利物理学家多普勒在1842年首先发现的，所以称为多普勒效应。

多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的现象.(二)多普勒效应的解释1. 波源的频率与观察者接收到的频率⑴波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数。

这时因为声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数。

⑵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波的个数。

学 习 资 料 汇编第5、6节 波的干涉、衍射__多普勒效应对应学生用书P31[自读教材·抓基础]1．波的叠加原理(1)波的独立传播特性：两列波在相遇后相互穿过，仍然保持各自的运动状态继续传播，彼此之间好像未曾相遇。

(2)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。

图2－5－12．波的干涉现象(1)实验及现象：1.当几列波相遇时，质点的总位移等于各列波单独存在时所产生的振动位移的矢量和，这就是波的叠加原理。

2．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叫做波的干涉。

产生干涉现象的必要条件之一是两列波的频率相同。

3．当缝的宽度或障碍物的尺寸比波长小或与波长相差不多时，将发生明显的衍射现象，波发生衍射是无条件的，发生明显的衍射是有条件的。

4．当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的波的频率高于波源的频率，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的波的频率低于波源的频率。

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展开来的相对平静的区域和振动较强的区域，这两种区域的分布固定而且相互隔开。

(2)现象解释：①加强区：在某一时刻，两列波的波峰(或波谷)同时到达某一点，该质点的振动最剧烈，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：某一时刻，两列波的波峰和波谷同时到达某一点，该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。

(3)波的干涉：①定义：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，并且这两种区域相互间隔、位置保持不变，这种稳定的叠加现象叫做波的干涉。

第二章机械波第5、6节波的干涉、衍射多普勒效应【学习目标】1.通过自主学习，让学生知道波的叠加原理、干涉现象,的衍射现象，了解什么是多普勒效应及其产生的原因和应用.。

2.小组合作，掌握波的干涉条件，波发生明显衍射现象的条件.3.激情投入，理解干涉现象、衍射现象都是波所特有的现象。

【重难点】重点：1.波的叠加原理.2.波的干涉条件、干涉现象和干涉图样.3.波发生明显衍射现象的条件.难点：1.波的叠加原理.2.对波的干涉的理解.3.对多普勒效应的理解.【课程内容标准】1、通过实验，认识波的干涉现象、衍射现象。

2、对多普勒效应的理解..【课前预习案】【使用说明】1．同学们要先通读教材，然后依据课前预习案再研究教材；通过梳理掌握：知道波的叠加原理、干涉现象,的衍射现象.知道它们之间的关系.解什么是多普勒效应及其产生的原因和应用.2．勾划课本并写上提示语．标注序号；完成学案，熟记基础知识，用红笔标注疑问。

（一）教材助读一、波的干涉1.波的叠加原理(1)波的独立传播特性：两列波在相遇后相互穿过，仍然保持各自的_________继续传播，彼此之间好像未曾相遇.(2)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___________在该处引起的振动位移的矢量和.2.波的干涉现象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_____和振动_____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展开来的水面相对平静的区域和振动较强的区域，这两种区域的分布_____而且相互隔开.①加强区：在某一时刻，两列波的_____________同时到达某一点，该质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的_________.加强点形成的区域是加强区.②减弱区：某一时刻，两列波的___________同时到达某一点，该质点振动的振幅等于两列波的_________，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.(3)波的干涉①定义：频率相同的两列波叠加，使介质中某些区域的质点振动_________，另一些区域的质点振动始终减弱，并且这两种区域_________、位置保持不变的稳定的叠加现象.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：_____相同的两列波叠加.④一切波都能发生干涉，干涉是波_____的现象.二、波的衍射现象1.定义：波能够绕到_____________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：①保持波源的振动频率不变，改变缝的_____.②保持缝的宽度不变，通过改变波源的振动频率来改变波长.(2)现象①狭缝宽度远大于水波波长时：_____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_____.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_____.3.发生明显衍射的条件： 缝的宽度或障碍物的尺寸大小跟波长_________或比波长小.4.一切波都能发生衍射，衍射是波_____的现象.三、多普勒效应及其应用1.多普勒效应当波源和观测者之间有相对运动时，观测者测得的频率与波源频率_____的现象.2.多普勒效应产生的原因(1)波源与观测者相对静止时，单位时间内通过观测者的完全波的个数是_____的，观测者观测到的频率_____波源振动的频率.(2)波源与观测者相互靠近时，单位时间内通过观测者的完全波的个数_____，观测者观测到的频率_____波源的频率，即观测到的频率变大.(3)波源与观测者相互远离时，观测者观测到的频率_____.（二）预习自测1、两列振幅和波长都相同而传播方向相反的波（如甲图所示），在相遇的某一时刻（如乙图所示），两列波消失，此时介质中的x 、y 两质点的运动方向是： A ．x 向上，y 向下 B ．x 向下，y 向上C ．x 、y 都向上D ．x 、y 都静止 2、两列振动情况完全相同的振源。

2.5波的干涉、衍射-2.6多普勒效应学案（2020年教科版高中物理选修3-4）5波的干涉波的干涉..衍射衍射6多普勒效应多普勒效应学科素养与目标要求物理观念1.理解什么是波的衍射现象，知道波发生明显衍射现象的条件.2.理解波的叠加原理，知道波的干涉是波叠加的结果.3.知道形成稳定干涉图样的条件.4.了解多普勒效应.科学思维1.掌握波的干涉图样的特点，会寻找振动加强点.振动减弱点.2.能运用多普勒效应解释一些物理现象.科学探究1.通过水波的衍射.干涉实验，了解衍射.干涉现象，知道其特点和发生的条件.2.通过水波的多普勒效应实验，让学生了解多普勒效应的特点.科学态度与责任在实验过程中很好地保持交流与合作，敢于发表自己对探究过程与实验结论的理解或想法，并且能正确表达自己的观点.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.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.BC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.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S1在绳的左端发出频率为f1.振幅为A1的半个波形a，同时另一个波源S2在绳的右端发出频率为f2.振幅为A2的半个波形b，且f1f2，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A1A2C.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A1A2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f12，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A1A2，位移最大，综上所述，B错误，C.D正确.二.波的干涉如图所示，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答案在水面上出现一条条从两个波源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.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3所示.图32特点加强区和减弱区的位置固定不变.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.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，AA1A2.2振动减弱点振动的振幅等于两列波振幅之差，A|A1A2|.3振动加强点和振动减弱点的判断条件判断法振动频率相同.振动情况完全相同的两列波叠加时，设点到两波源的路程差为x，当x|x2x1|kk0,1,2时为振动加强点；当x|x2x1|2k12k0,1,2时为振动减弱点.若两波源振动步调相反，则上述结论相反.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.4振动加强点和振动减弱点始终保持与波源同频率振动，其振幅不变振动减弱点的振幅可能为零，其位移随时间变化处于振动减弱点且两列波的合振幅为零的情况除外.例2如图4所示，S1.S2是两个振动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4A.d点始终保持静止不动B.图示时刻c点的位移为零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d点是波峰与波谷相遇，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点是波谷与波谷相遇，则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.例3xx全国卷如图5a，在xOy平面内有两个沿z方向做简谐振动的点波源S10,4和S20，2.两波源的振动图线分别如图b和图c所示.两列波的波速均为1.00m/s.两列波从波源传播到点A8，2的路程差为______m，两列波引起的点B4,1处质点的振动相互_____填“加强”或“减弱”，点C0,0.5处质点的振动相互____填“加强”或“减弱”.图5答案2减弱加强解析由几何关系可知两波源到A点的距离为AS110m，AS28m，所以两波的路程差为2m；同理可得，BS1BS20，为波长的整数倍，由振动图像知两振源振动方向相反，故B点振动减弱；两波源到C点的路程差为xCS1CS21m，波长vT2m，所以C 点振动加强.三.波的衍射如图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.1.发生明显衍射的条件衍射是没有条件的，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6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6A.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，且孔的尺寸远大于波长，则可能观察不到明显的衍射现象，故选项C对；若f增大，由vf，知变小，衍射现象变得不明显了，故选项D错.四.多普勒效应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.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相对位置图示结论波源S和观察者A相对静止，如图所示f 观察者f波源音调不变波源S不动，观察者A运动，由AB或AC，如图所示若靠近波源，由AB，则f观察者f波源，音调变高；若远离波源，由AC，则f观察者f波源音调变高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两者间距发生变化.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两者间距发生变化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，且两者间距发生变化，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.学科素养例5这道题判断是不是发生了多普勒效应.首先确定波源与观察者间距是否发生了变化.当两者远离时，观察者接收到的波的频率变小，靠近时，观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变.意在考查学生灵活运用相关知识解决实际问题的能力，体现了“科学思维”的学科素养.针对训练xx盐城市高二检测装有多普勒测速仪的汽车测速监视器安装在公路旁，它向行驶中的车辆发射已知频率的超声波，并接收被车辆反射回来的反射波.当某汽车向测速监视器靠近时，被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比A.频率不变，波速变小B.波速不变，频率变小C.频率不变，波速变大D.波速不变，频率变大答案D解析波速由介质决定，所以被该汽车反射回来的反射波与测速监视器发出的超声波相比波速不变，根据声音的多普勒效应，声源和观察者靠近时接收频率变高，所以被该汽车反射回来的反射波与发出的超声波相比频率变大，故D正确，A.B.C错误.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，t0时刻的波形如图7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7答案ABD解析脉冲波在介质中传播，xvt，当t0.3s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t0.4s.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.波的干涉多选如图8所示为甲.乙两列简谐横波在同一绳上传播时某时刻的波形图，甲波向右传播，乙波向左传播.质点M图中未画出位于x0.2m处，则下列说法正确的是图8A.这两列波会发生干涉现象B.M点是振动加强点，所以其位移总是最大C.此时M点位移为零，故M点是振动减弱点D.由图示时刻开始，再经过14甲波周期，M点将位于波谷E.M点将做振幅为30cm的简谐振动答案ADE解析两列简谐横波在同一均匀介质内传播，波速相等，由题图可知两列波的波长相等，由vf可知，频率相等，所以两列波能产生干涉，故A正确；质点M是两列波的波峰与波峰相遇处，振动总是加强，振幅等于两列波振幅之和，为A20cm10cm30cm，则M点将做振幅为30cm的简谐振动，此时M点位移为零，故B.C错误，E正确；从题图所示时刻开始，再经过14T，两列波的波谷在M点相遇，所以M点到达波谷，故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vf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9所示，下列判断正确的是图9A.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。

第5讲波的干涉、衍射第6讲多普勒效应[目标定位] 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，掌握振动加强点、减弱点的振动情况.3.知道什么是波的衍射现象，知道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．二、波的干涉现象1．定义：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．想一想在波的干涉中，振动加强的点和振动减弱的点的振动情况是怎样的？是不是振动减弱的点始终位于平衡位置不动？答案在波的干涉中，振动加强的点是指两列波在该点的振动方向始终相同，因而使该点以两列波的振幅之和作为新的振幅做简谐运动；而振动减弱的点是指两列波在该点的振动方向始终相反，因而使该点以两列波的振幅之差作为新的振幅做简谐运动．只有当两列波的振幅相等时，所形成的干涉中的振动减弱的点的振幅才为零，此时该点表现为始终处于平衡位置不动．三、波的衍射现象1．定义：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．3．一切波都可发生衍射现象．想一想在日常生活中我们常遇到“闻其声而不见其人”的现象，你能用学过的知识解释一下吗？答案声波的波长比较长，容易衍射，而光波波长短，不容易衍射，所以会有“闻其声而不见其人”的现象．四、多普勒效应1．定义：当观测者与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接近时，它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远离时，它在单位时间内接收到的完整波数目减少，接收到的频率将小于波源振动的频率．3．应用(1)测心脏血流速度；(2)测人造卫星位置的变化；(3)测定流体流速；(4)检查车速；(5)判断遥远的天体相对于地球的运动速度．想一想当汽车远离观察者时，听到的汽车的声音越来越小，这种现象就是多普勒效应吗？答案不是．多普勒效应指的是接收到的频率的变化情况，即音调的变化情况，而声音大小指的是响度．一、对干涉现象的理解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，必须是两列波的频率相同、步调一致(相差恒定)．3．干涉图样及其特点(1)干涉图样：如图1所示图1(2)特点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．4．振动加强点和减弱点(1)振动加强点：振动的振幅等于两列波振幅之和，A＝A1＋A2.(2)振动减弱点：振动的振幅等于两列波振幅之差，A＝|A1－A2|.(3)振动加强点和振动减弱点的判断．若某点总是波峰与波峰或波谷与波谷相遇，该点为振动加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为振动减弱点．【例1】(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解析两列振动方向相同的相干波相遇叠加，在相遇区域内各质点仍做简谐运动，其振动位移在0到最大值之间，B、C项错误；在波峰与波谷相遇处质点振幅为两波振幅之差，在波峰与波峰相遇处质点振幅为两波振幅之和，故A、D项正确．答案AD借题发挥不管是振动加强点，还是振动减弱点，还是一般位置的质点在振动时，其位移都在随时间做周期性变化，位移均可为0.针对训练两列频率、振动方向、初始相位均相同的波S1、S2，在同一介质中传播时，某时刻t形成如图2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，则振动加强点是，振动减弱点是_．图2解析由图可知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．答案A、B C二、对衍射现象的理解1．衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．2．波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，“障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长差不多”只是发生明显衍射的条件．3．波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛一个新波源，由它发出与原来同频率的波在孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向．因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况．【例2】(多选)如图3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，下列描述正确的是()图3A．此时能明显观察到波的衍射现象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，能更明显地观察到衍射现象解析从图中可以看出，孔的大小与波长相差不多，故能够发生明显的衍射现象，A选可得波项正确；由于在同一均匀介质中，波的传播速度不变，波的频率不变，又根据λ＝vf长λ不变，所以B选项正确；当孔扩大后，发生明显衍射的条件将被破坏，故C选项正确；如果孔的大小不变，使波源频率增大，则波长减小，孔的尺寸将比波长大，失去发生明显的衍射现象的条件，因此D选项不正确．答案ABC三、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．当波源与观察者相互接近时，f观察者变大，音调变高．如图4甲中波源S不动，观察者A向B运动和图乙中观察者A不动，波源由S1向S2运动；当波源与观察者相互远离时，f观察者变小，音调变低．如图甲中波源S不动，观察者A 向C运动．图4【例3】 (多选)下面说法中正确的是( )A ．发生多普勒效应时，波源的频率变化了B ．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化C ．多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时产生的D ．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的解析 当波源与观察者之间有相对运动时会发生多普勒效应，故选项C 正确；发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率并没有改变，故选项A 错误，选项B 正确；此现象是奥地利物理学家多普勒首先发现的，故选项D 正确．答案 BCD借题发挥 判断观察者接收的频率是怎么样变化的，就是看波源与观察者间的相对运动情况.波的衍射1．在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子的振动频率是5 Hz ，水波在水槽中的传播速度为0.05 m/s ，为观察到明显的衍射现象，小孔直径d 应为( )A ．10 cmB ．5 cmC ．d ≥1 cmD ．d ＜1 cm解析 在水槽中激发的水波波长为λ＝v f ＝0.055m ＝0.01 m ＝1 cm.若要在小孔后产生明显的衍射现象，应取小孔的尺寸小于波长或与波长相差不多．答案 D波的叠加2．两列简谐横波，波速大小均为20 m/s ，如图5所示为某时刻两列波各自传播的波动图像．一列波沿着x 轴向右传播(实线所示)，另一列沿着x 轴向左传播(虚线所示)．下列说法不正确．．．的是( )图5A ．两列波的频率均为2.5 HzB ．此时刻b 、d 处的质点速度为零，a 、c 处质点速度最大C ．两列波在b 、d 点处引起的振动加强，在a 、c 点处引起的振动减弱D ．经过0.1 s ，a 处质点在波峰，c 处质点在波谷解析 由图可知波长λ＝8 m ，则频率f ＝v λ＝20 8Hz ＝2.5 Hz ，选项A 正确；两列波在b 、d 点处引起的振动减弱，在a 、c 点处引起的振动加强，选项C 错误；由图可知此时刻b 、d 处的质点在最大位移处，所以速度为零，a 、c 处质点在平衡位置，速度最大，选项B 正确；由图可知a 质点向上振动，经0.1 s 即T 4到达波峰，同理c 在波谷，选项D 正确． 答案 C波的干涉3．(多选)图6表示两个相干波源S 1、S 2产生的波在同一种均匀介质中相遇．图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示某时刻的波谷，下列说法正确的是( )图6A ．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，振动加强和减弱的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．答案AD多普勒效应4．(多选)火车上有一个声源发出一定的乐音．当火车静止、观测者也静止时，观测者听到并记住了这个乐音的音调．以下情况中，观测者听到这个乐音的音调比原来降低的是()A．观测者静止，火车向他驶来B．观测者静止，火车离他驶去C．火车静止，观测者乘汽车向着火车运动D．火车静止，观测者乘汽车远离火车运动解析观测者与声源相向运动时，观测者接收到的声波的频率变大，听到的乐音音调比原来要高；观测者与声源背离运动时，观测者接收到的声波的频率变小，听到的乐音音调比原来要低，故选项B、D正确．答案BD题组一多普勒效应1．(多选)根据多普勒效应，下列说法正确的是()A．当波源与观察者有相对运动时，观察者接收到的频率一定发生变化B．当波源与观察者同向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低C．当波源与观察者相向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率高D．当波源与观察者反向运动时，观察者接收到的频率一定比波源发出的频率低解析当波源与观察者的相对距离减小时，观察者单位时间内接收到的完全波的个数增多，即观察者接收到的频率比波源发出的频率高；当二者的相对距离增大时，观察者单位时间内接收到的完全波的个数减少，即观察者接收到的频率比波源发出的频率低．当波源与观察者有相对运动，但距离不变时(如圆周运动)，则不会出现多普勒效应，选项A错误；当波源与观察者同向运动时，二者的距离可能增大，也可能减小，也可能不变，选项B错误；当波源与观察者相向运动时，二者的相对距离减小，故选项C正确；当波源与观察者反向运动时，二者的相对距离增大，选项D正确．答案CD2．(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电磁波，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．铁路工人用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解析凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应便可测定遥远星体相对地球远离的速度，故A选项正确；被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，其频率发生变化，由多普勒效应的计算公式可以求出运动物体的速度，故B选项正确；对于C选项，铁路工人是根据振动的强弱而对列车的运动情况做出判断的，故不正确；炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动方向有关，故D选项正确．答案ABD3．(多选)如图1所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是()图1A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高C．女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变D．女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低解析女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她就有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都能感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低，选项A、D正确，B、C错误．答案AD4．公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的超声波，结果该超声波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的超声波频率比发出时低．(1)此现象属于()A．波的衍射B．波的干涉C．多普勒效应D．波的反射(2)若该路段限速为100 km/h，则该轿车是否超速？(3)若该轿车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？解析(1)巡警车接收到的超声波频率比发生时低，此现象为多普勒效应．(2)因巡警车接收到的频率低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而警车车速恒定且在后面，可判断轿车车速比巡警车车速大，故该轿车超速．(3)若该轿车以20 m/s的速度行进时，此时巡警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应偏高．答案(1)C(2)超速(3)偏高题组二波的衍射5．(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D．只有波才有衍射现象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．答案CD6．(多选)如图2所示，S是波源，M、N是两块挡板，其中M板固定，N板可左右自由移动，两板中间有一狭缝，此时测得A点无明显振动，为使A点能发生明显振动，下列采取的办法可行的是()图2A．增大波源振动频率B．减小波源振动频率C．将N板向右移D．将N板向左移答案BD7．如图3所示，图中O点是水面上一波源，实线、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A是挡板，B是小孔，经过一段时间，水面上的波形将分布于()图3A．整个区域B．阴影Ⅰ以外区域C．阴影Ⅱ以外区域D．上述答案均不对解析从题图中可以看出挡板A比波长大的多，因此波不会绕过挡板A，而小孔B的大小与波长差不多，能发生明显的衍射现象，故B正确．答案 B题组三波的叠加8．(多选)如图4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列选项中的()图4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正确．答案BC9．(多选)如图5所示，两列简谐横波分别沿x轴正方向和负方向传播，两波源分别位于x＝－2×10－1 m和x＝12×10－1 m处，两列波的波速均为v＝0.4 m/s，两波源的振幅均为A＝2 cm.图示为t＝0时刻两列波的图像(传播方向如图所示)，此刻平衡位置处于x＝0.2 m和0.8 m的P、Q两质点刚开始振动．质点M的平衡位置处于x＝0.5 m处，关于各质点运动情况判断正确的是()图5A．质点P、Q都首先沿y轴负向运动B．t＝0.75 s时刻，质点P、Q都运动到M点C．t＝1 s时刻，质点M的位移为4 cmD．t＝1 s时刻，质点M的位移为－4 cm解析根据“上下坡”法可以判断，质点P、Q都首先沿y轴负向运动；两列波波速相等，经过t＝0.75 s，两波传播的路程都为30 cm，但P、Q两质点并不沿x轴运动；t＝1 s 时刻，左边波传到x＝60 cm处，右边波传到x＝40 cm处，两波的波谷相遇在M点，叠加后质点M的位移为－4 cm.答案AD题组四波的干涉10．消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题．内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来消弱高速气流产生的噪声．干涉型消声器的结构及气流运行如图6所示，产生波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播．当声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到消弱噪声的目的．若Δr＝r2－r1，则Δr等于()图6A．波长λ的整数倍B．波长λ的奇数倍C ．半波长λ2的奇数倍D ．半波长λ2的偶数倍解析 根据波的干涉，两列波的路程差等于半波长奇数倍时，叠加后减弱，从而达到消弱噪音的目的，C 正确．答案 C11．(多选)当两列相干波发生干涉时，如果两列波的波峰在P 点相遇，下列说法正确的是( )A ．质点P 的振动始终是加强的B ．质点P 的振幅最大C ．质点P 的位移始终最大D ．质点P 的位移有时为零解析 两列波的波峰在P 点相遇，说明P 点是振动加强点，P 点振幅等于两列波的振幅之和，质点P 的振幅最大，质点P 振动加强，位移随时间做周期性变化，位移有时为零，有时最大，选项A 、B 、D 正确．答案 ABD12．如图7所示为t ＝0时刻简谐横波a 与b 的波形图，其中a 沿x 轴正方向传播，b 沿x 轴负方向传播，波速都是10 m/s ，振动方向都平行于y 轴．下列选项画出的是平衡位置在x ＝2 m 处的质点从t ＝0时刻开始在一个周期内的振动图像，其中正确的是( )图7解析 两列波的波速相等，波长相等，则频率相等，能发生干涉．过14周期后，两列波的波峰同时到达x＝2 m处的质点，则此质点振动总是加强，振幅为两列波振幅之和，即为3 cm.t＝0时刻x＝2 m处的质点开始从平衡位置沿y轴正方向开始振动，所以图像B正确．答案 B题组五波的衍射现象和干涉现象的比较13．利用发波水槽得到的水面波形如图8甲、乙所示，则()图8A．图甲、乙均显示了波的干涉现象B．图甲、乙均显示了波的衍射现象C．图甲显示了波的干涉现象，图乙显示了波的衍射现象D．图甲显示了波的衍射现象，图乙显示了波的干涉现象解析由图可以看出，图甲是水波通过小孔的情况，属于波的衍射现象，图乙是两列波在传播过程中叠加形成的干涉图样，属于波的干涉现象，选项D正确．答案 D14．(多选)在同一地点有两个静止的声源，发出声波1和声波2.在同一空间的空气中沿同一方向传播，如图9所示为某时刻这两列波的图像，则下列说法中正确的是()图9A．波1速度比波2速度大B．这两列波的频率相同C．在这两列波传播方向上，不会产生稳定的干涉现象D．相对于同一障碍物，波1比波2发生衍射现象更明显解析在同一种介质中，各种频率的机械波传播的速度相同，选项A错误；从图中可以看出波1的波长大于波2的波长，由公式v＝λf可得，波1的频率小于波2的频率，选项B错误；由于两列波的频率不同，两列波不能发生干涉，选项C正确；对于同一障碍物，波长越大衍射越明显，选项D正确．答案CD15．如图10所示为某一报告厅主席台的平面图，AB 是讲台，S 1、S 2是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位置和尺寸如图所示．报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫．为了避免啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消．已知空气中声速为340 m/s ，若报告人声音的频率为136 Hz ，问讲台上这样的位置有多少个？图10解析 相应于声频f ＝136 Hz 的声波的波长是λ＝vf＝2.5 m①式中v ＝340 m/s 是空气中的声速．在下图中，O 是AB 的中点，P 是OB 上任一点．将S 1P －S 2P 表示为S 1P －S 2P ＝k λ2②式中k 为实数，当k ＝0,2,4，…时， 从两个喇叭来的声波因干涉而加强； 当k ＝1,3,5，…时，从两个喇叭来的声波因干涉而相消．由此可知，O 是干涉加强点；对于B 点， S 1B －S 2B ＝20 m －15 m ＝4λ2③所以，B 点也是干涉加强点．因而O 、B 之间有两个干涉相消点，由对称性可知，AB 上有4个干涉相消点．答案 4个。

第5、6节 波的干涉、衍射__多普勒效应对应学生用书P31[自读教材·抓基础]1．波的叠加原理(1)波的独立传播特性：两列波在相遇后相互穿过，仍然保持各自的运动状态继续传播，彼此之间好像未曾相遇。

(2)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。

图2－5－12．波的干涉现象(1)实验及现象：1.当几列波相遇时，质点的总位移等于各列波单独存在时所产生的振动位移的矢量和，这就是波的叠加原理。

2．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叫做波的干涉。

产生干涉现象的必要条件之一是两列波的频率相同。

3．当缝的宽度或障碍物的尺寸比波长小或与波长相差不多时，将发生明显的衍射现象，波发生衍射是无条件的，发生明显的衍射是有条件的。

4．当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的波的频率高于波源的频率，当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的波的频率低于波源的频率。

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展开来的相对平静的区域和振动较强的区域，这两种区域的分布固定而且相互隔开。

(2)现象解释：①加强区：在某一时刻，两列波的波峰(或波谷)同时到达某一点，该质点的振动最剧烈，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：某一时刻，两列波的波峰和波谷同时到达某一点，该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。

(3)波的干涉：①定义：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，并且这两种区域相互间隔、位置保持不变，这种稳定的叠加现象叫做波的干涉。

教科版选修3《多普勒效应》说课稿一、教材背景《多普勒效应》是教科版高中物理选修3中的重要内容，通过本章的学习，学生将了解到多普勒效应的基本原理和应用。

多普勒效应是物理学中的一个重要现象，它描述了当声源或观察者相对运动时，声音的频率如何改变的规律。

掌握多普勒效应对理解声音传播与接收的变化具有重要意义。

二、教学目标1.了解多普勒效应的概念及其产生的原因；2.掌握多普勒效应的数学表达方式；3.理解多普勒效应在实际生活中的应用。

三、教学重点和难点教学重点：1.多普勒效应的概念和原理；2.多普勒效应的数学表达方式。

教学难点：1.掌握多普勒效应在实际问题中的应用。

四、教学内容和教学步骤1. 多普勒效应的概念和原理多普勒效应是指当声源或观察者相对运动时，声音的频率发生变化的现象。

当声源和观察者相向运动时，观察者接收到的声音频率较高，称为正多普勒效应；当声源和观察者远离运动时，观察者接收到的声音频率较低，称为负多普勒效应。

多普勒效应的产生原因是由于声源和观察者之间相对运动所引起的。

当声源和观察者相对静止时，声音传播的频率不发生变化。

但是，当声源和观察者相对运动时，由于声音波长的压缩或拉长，观察者接收到的声音频率发生了改变。

2. 多普勒效应的数学表达方式多普勒效应的数学表达方式是通过频率（f）、波长（λ）、速度（v）和声速（c）之间的关系进行描述的。

当声源和观察者之间的相对速度（v）小于声音传播的速度（c）时，可使用以下公式进行计算：对于静止声源和静止观察者的情况，声音的频率（f）等于声源的频率（f₀）：f=f₀对于相对运动的情况，观察者接收到的声音频率（fᵢ）可由以下公式计算得出：$$ fᵢ = \\frac{f₀}{1 + \\frac{v}{c}} $$其中，f₀为声源的频率，v为声源和观察者之间的相对速度，c为声音的速度。

3. 多普勒效应的应用多普勒效应在实际生活中有许多应用。

其中最常见的应用是在交通工具上，如汽车警笛和火车喇叭的声音会因为相对运动而产生多普勒效应。

5．波的干涉、衍射6．多普勒效应[先填空]1．波的叠加原理(1)波的独立传播两列波相遇后彼此穿过，仍然保持各自的运动状态继续传播．(2)波的叠加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．2．波的干涉现象(1)定义频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强、某些区域的振动减弱的现象．(2)干涉图样波的干涉中形成的稳定图样．(3)干涉条件频率和振动方向相同的波．(4)干涉是波特有的现象．[再判断]1．两列波相叠加就能形成稳定的干涉图样．(×)2．在操场上不同位置听到学校同一喇叭的声音大小不同，是声波的干涉现象．(×) 3．两个人一起说话，不会发生干涉现象．(√)[后思考]1．敲击音叉使其发声，然后转动音叉，为什么听到声音忽强忽弱？【提示】这是声波的干涉现象．音叉的两股振动频率相同，这样，两列频率相同的声波在空气中传播，有的区域振动加强，有的区域振动减弱，于是听到声音忽强忽弱．2．有人说在波的干涉图样中，加强点就是位移始终最大的点，减弱点就是位移始终为零的点，这种说法对吗？【提示】这种说法不正确．在干涉图样中的加强点是以两列波的振幅之和为振幅做振动的点，某一瞬时振动位移可能是零．同理，减弱点是以两列波的振幅之差为振幅做振动的点，它的位移不一定始终为零．1．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区和减弱区．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，振幅可能为0)，但其位移随时间发生变化．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．振动“加强点”与“减弱点”的判断(1)理论判断法①设波源S1、S2振动情况完全相同，它们产生的两列波在同一介质中传播．对介质中的任一点P，如图离两波源距离分别是S1P、S2P，P点到波源的距离差Δx ＝S1P－S2P.a．当Δx＝nλ(n＝0,1,2, …)即距离差为波长的整数倍时，P点为振动加强点；b．当Δx＝(2n＋1)λ2(n＝0,1,2，…)即距离差为半个波长的奇数倍时，P点为振动减弱点；②若两列波波源振动步调相反，则上述结论反之即可．(2)现象判断法若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，该点为振动加强点；若总是波峰与波谷相遇，则该点为振动减弱点．1．两列振动方向相同、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E．两列波的频率相同，能产生稳定的干涉图样【解析】波峰与波峰相遇处的质点振动加强，振幅为A1＋A2，而质点的位移大小在0～A1＋A2之间变化；波峰和波谷相遇处的质点，振动减弱，振幅为|A1－A2|，其位移大小在0～|A1－A2|之间变化，故B、C错，A、D对．由于两列波是相干波，故频率相同，能产生稳定的干涉图样，E正确．【答案】ADE2．如图所示，两列简谐横波均沿x轴传播，传播速度的大小相等．其中一列沿x轴正方向传播(图中实线)，另一列沿x轴负方向传播(图中虚线)．这两列波的频率相等，振动方向均沿y轴方向．则图中x＝1,2,3,4,5,6,7,8各点中振幅最大的是x＝________处的点，振幅最小的是x＝________处的点．【解析】由波的叠加原理x轴上任一点的位移都等于两列波单独引起的位移的矢量和．对x＝4,8两点两列波引起的两个分振动相位差为0，这两点加强，对x＝2,6两点两列波单独引起的分振动相位差为π，故这两点减弱．【答案】4,82,6确定振动加强点和减弱点的技巧1．波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇的点为振动加强点，波峰与波谷相遇的点为振动减弱点．2．在波的传播方向上，加强点的连线为加强区，减弱点的连线为减弱区．3．不管波如何叠加，介质中的各质点均在各自的平衡位置附近振动．知识点二| 波的衍射现象[先填空]1．定义波绕过障碍物继续向前传播的现象．2．发生明显衍射的条件缝、孔的宽度或障碍物的尺寸大小与波长相差不多，或者比波长更小．[再判断]1．孔的尺寸比波长大得多时就不会发生衍射现象．(×)2．孔的尺寸比波长小能观察到明显的衍射现象．(√)3．超声波比普通声波的波长小．(√)[后思考]1．只有当障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多时，才能发生波的衍射现象吗？【提示】障碍物或狭缝的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件．衍射是波特有的现象，一切波都会发生衍射现象．2．是否孔的尺寸越小，衍射现象越容易观察？【提示】不是．当孔的尺寸非常小时，衍射波的能量很弱，实际上很难观察到波的衍射．1．波的衍射是波在传播过程中所独具的特征之一，衍射是否明显，通常的衡量标准就是孔或缝的宽度d与波长λ的比值dλ，比值越小，衍射现象相对越明显．2．孔、缝的宽度或障碍物的尺寸与波长的关系仅是衍射能否明显发生的条件，波的衍射没有条件．3．明显衍射发生时，并不一定能清楚地感受到，如当孔远远小于水波波长时，衍射应当非常明显，但因孔很小，单位时间内通过孔的能量很小，又分布到很大的区域上，水波将非常弱，则看不清楚．3．图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(A、B、C图)或障碍物(D，E图)，其中能发生明显衍射现象的有()【解析】图B、C中小孔与波长相差不多，能发生明显衍射，图E中障碍物与波长相差不多，能发生明显衍射．【答案】BCE4．在水波槽的衍射实验中，若打击水面的振子振动频率是5 Hz，水波在水槽中的传播速度为0.05 m/s，为观察到显著的衍射现象，小孔直径d应为多少？【解析】在水槽中激发的水波波长为λ＝vf＝0.055m＝0.01 m＝1 cm.要求在小孔后产生显著的衍射现象，应取小孔的尺寸小于波长．【答案】小于1 cm衍射现象的两点提醒1．障碍物的尺寸的大小不是发生衍射的条件，而是发生明显衍射的条件，波长越大越易发生明显衍射现象．2．当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分突出，但衍射波的能量很弱，也很难观察到波的衍射．知识点三| 多普勒效应[先填空]1．概念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．后来这一现象就被命名为多普勒效应．2．多普勒效应的成因(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)波源相对于介质静止不动，观测者相对波源运动．当观测者朝着波源运动时，它在单位时间内接收到的完整波数目增多，表明测得的频率大于波源振动的频率；当观测者远离波源运动时，它在单位时间内接收到的完整波数目减少，表明测得的频率小于波源振动的频率．(3)观测者相对介质静止，波源相对观测者运动．当观测者与波源两者相互接近时，接收到的频率将大于波源的频率；当二者远离时，接收到的频率将小于波源的频率．3．多普勒效应的应用(1)机械波、电磁波都会产生多普勒效应．根据频率的变化，我们可以测出波源相对于介质的速度．(2)医疗上，利用超声波的多普勒效应，可以测量心脏血流速度，为诊断提供重要依据．(3)多普勒效应在测定人造卫星位置的变化，测定流体的流速，检查车速等方面都有广泛的应用．(4)在天文学上，由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率可以判断遥远的天体相对于地球的运动速度．[再判断]1．声源与观察者相互靠近时，声源的频率增大．(×)2．当波源和观察者向同一个方向运动时，一定会发生多普勒效应．(×)3．火车的音调越来越高，说明火车正从远处靠近观察者．(√)[后思考]1．多普勒效应能否产生与波源和观察者间的距离有关系吗？是不是距离越近，越容易发生多普勒效应？【提示】能否发生多普勒效应仅取决于波源和观察者间的距离是否变化，与距离的大小没有关系．2．火车进站和出站时，坐在火车上的乘客，能感受到汽笛的音调发生变化吗？【提示】不能．坐在火车上的乘客感到汽笛声未变，是因为声源相对听者是静止的，路旁的人感到汽笛音调发生变化，是因为声源相对听者是运动的．1．当波源与观察者相互接近，观察者接收到的频率f观察者变大，反之观察者变小．接收到的频率f观察者2．发生多普勒效应时，不论观察者接收到的频率发生了怎样的变化，波源的真实频率并不会发生任何变化．3．多普勒效应的应用测量车辆速度；测量天体运动情况；检查病变，跟踪目的物(如导弹、云层)等等．5．下列说法中正确的是()A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了B．发生多普勒效应时，观察者接收的频率发生了变化C．多普勒效应是在波源和观察者之间有相对运动时产生的D．多普勒效应是由奥地利物理学家多普勒首先发现的E．当观察者向波源靠近时，观察到波的频率变小【解析】当波源与观察者之间有相对运动时，会发生多普勒效应，选项C 正确．发生多普勒效应时是接收到的频率发生了变化，而波源的频率没有变化．故A错，B对，而D也是正确的．当观察者向波源靠近时，会观察到波的频率变大，E错．【答案】BCD6.如图所示，在公路的十字路口东侧路边，甲以速度v1向东行走，在路口北侧，乙站在路边，一辆汽车以速度v2通过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声的频率为f0，车速v2>v1.甲听到的笛声的频率为f1，乙听到的笛声的频率为f2，司机自己听到的笛声的频率为f3，则此三人听到笛声的频率由高至低依次为________．【解析】由于v2＞v1，所以汽车和甲的相对距离减小，甲听到的频率变大，即f1＞f0.由于乙静止不动，汽车和乙的相对距离增大，乙听到的频率变小，即f2＜f0.由于司机和声源相对静止，所以司机听到的频率不变，即f3＝f0，综上所述，三人听到笛声的频率由高至低依次为f1、f3、f2.【答案】f1、f3、f27．公路巡警开车在高速公路上巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的超声波，结果该超声波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的超声波频率比发出的低．(1)此现象属于()A．波的衍射B．波的干涉C．多普勒效应D．波的反射(2)若该路段限速为100 km/h，则该轿车是否超速？(3)若该轿车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？【解析】(1)巡警车接收到的超声波频率比发出的低，此现象为多普勒效应，选项C正确．(2)因巡警车接收到的频率低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定且在后面，可判断轿车车速比巡警车车速大，故该轿车超速．(3)若该轿车以20 m/s的速度行进，此时巡警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应偏高．【答案】(1)C(2)见解析(3)见解析多普勒效应的判断方法1．确定研究对象．(波源与观察者)2．确定波源与观察者是否有相对运动．若有相对运动，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，靠近时观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变．。

多普勒效应1从知识技能到物理运动观念：(1)通过实验感受多普勒效应。

(2)初步定性解释多普勒效应产生的原因；能用学习过的知识模型定量计算波源频率与观察者接收到的频率之间的关系。

(3)了解多普勒效应的一些应用。

2从过程方法到科学思维：通过多普勒效应形成过程的分析，提高学生的分析、推理能力。

3从情感态度价值观到科学态度：通过对多普勒效应的探究性学习，让学生体会到物理源于生活又服务于生活，激发学生的合作意识和创新意识，树立正确的学习观。

4教学重点：多普勒效应的理解。

教学难点：波源与观察者发生相对运动时，对观察者接收到的频率发生变化的分析。

5教学器材：蜂鸣器、多普勒效应声波演示仪（自制）.6教学过程：引入新课：游戏引入师：同学们，老师在上这节课之前，特意在网上搜索了一段火车擦肩而过的视频，非常精彩，下面就与大家分享一下。

（多媒体演示录像：无声的急驰而过的火车。

请一位同学发表他的体会：精不精彩？）生：没有声音，不精彩！师：（配音）请你结合画面给这段视频配上火车的汽笛声，让它变的精彩好不好？（鼓掌，鼓励。

模拟。

课堂气氛活跃。

）师：他的配音恰当吗？真实的汽笛声是怎样的？（再次播放请注意：音调的变化）问题1：波源发出的音调(f 源)发生了变化吗？我们（观察者）接收到的音调（f 观）发生变化了吗？是什么原因造成的？——相对运动 。

象这样由于...现象，我们就称为多普勒效应现象。

新课教学：一、多普勒效应现象由于波源与观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象。

简介发现史：奥地利科学家多普勒(J.G.Doppler)带着女儿在铁道旁散步时也注意到了类似的现象，他经过认真的研究，发现波源和观察者互相靠近或者互相远离时，都会使观察者感到频率发生了变化，并且做出了相应的解释。

问题2:我们应怎样做才能利用现有实验器材在室内进行重现该现象？二、探究多普勒效应成应 1.实验定性探究学生探究讨论交流：音叉平动(见图１)问题3：既然多普勒效应是在波源与观察者之间有相对运动时发生的。

2.6《多普勒效应》教案一、教学目标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，知道它是在波源与观察者之间有相对运动时产生的现象．了解一些它的应用．二、教学重点：多普勒效应产生的原因三、教学方法：多媒体辅助教学四、教具：计算机、大屏幕、多媒体教学课件五、教学过程：（一）引入新课我们在前面的讨论中，波源和观察者都是相对介质静止的，波源的频率和观察者感觉到的频率是相同的，若波源或观察者或它们两者均相对介质运动，则观察者感觉到的频率和波源的真实频率一般并不相同，这种现象称为多普勒效应。

火车进站，笛声较高，火车出站，笛声较低，就是这种现象。

（二）进行新课【板书】第6节多普勒效应一、多普勒效应为了便于研究，我们可分三种情况来讨论多普勒效应。

设波速为v，观察者运动速度为v人，波源运动速度为v源，均以介质为参考系。

【板书】二、多普勒效应成因【板书】1、波源与观测者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与波源的振动频率相同。

【板书】2、波源相对于介质静止不动，观测者相对于波源运动。

【板书】3、观测者相对于介质静止，波源相对于观测者运动。

可引导学生进行思考讨论，加深对多普勒效应的理解。

当波源与观察者相对运动时，如果二者相互靠近，观察者感觉到的频率将增大；如果二者相互远离，观察者感觉到的频率将减小。

（三）课件演示，课堂小结打开计算机，演示“多普勒效应”教学课件（通过课件演示，形象直观地再现生活中的“多普勒效应”现象，给学生再次留下清晰直观的印象，从而收到良好的教学效果。

）（四）课堂练习观察者站在铁道旁，一辆以某一速度运动的火车向观察者迎面驶来，同时发出汽笛声，下面判断正确的是：（）A．观察者感受到汽笛生的的频率越来越大B．声波的速度越来越大C．传向观察者的声波的波长变短D．传向观察者的声波的波长变长答案：C（五）作业复习教材内容。