高中物理第2章机械波2.5波的干涉与衍射2.6多普勒效应教师用书沪科选修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.。

2.5波的干涉与衍射教学目标一、知识目标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，知道干涉现象也是波所特有的现象．3、知道什么是波的衍射现象，知道波发生衍射的条件，知道衍射是波特有的现象。

二、能力目标提高学生从实验现象总结规律的能力。

三、德育目标通过对干涉和衍射现象的学习，使学生学会从现象中发现规律的方法。

教学重点1、波的干涉现象及其产生条件。

2、波的衍射现象、波能够产生明显衍射的条件。

教学难点1、波的干涉现象及其产生条件。

2、产生明显衍射条件的教学。

教学方法实验归纳法、电教法、讲练法教学过程(一)进行新课一、波的干涉1.波的叠加教师：我们有这样的生活经验：将两块石子投到水面上的两个不同地方，会激起两列圆形水波。

它们相遇时会互相穿过，各自保持圆形波继续前进，与一列水波单独传播时的情形完全一样，这两列水波互不干扰。

观察其他波动现象，同样可以发现在同一介质中传播的几列波相遇时，每一列波都能保持自身的频率、波长、振动方向和传播方向不发生变化，这叫做波的独立传播原理。

两个或几个运动着的物体相遇时，发生碰撞，结果它们原来的运动状态一定会发生改变。

只有波相遇时会互相穿过，相遇后跟没有遇到其他波一样，能保持本身特性继续传播。

两列波相遇时是怎样互相穿过的呢？我们可以仔细观察下述实验。

【演示】在一根水平长绳的两端分别向上抖动一下，分别产生两个凸起状态1和2在绳上相向传播。

观察现象：两列波彼此穿过，继续传播。

波形和传播情况跟相遇前一样。

［课件演示：波的干涉，演示波的叠加场景。

］对现象的解释：在介质中选一点P为研究对象，在某一时刻，当波源1的振动传播到P点时，若恰好是波峰，则引起P点向上振动；同时，波源2的振动也传播到了P点，若恰好也是波峰，则也会引起P点向上振动；这时，P点的振动就是两个向上的振动的叠加，P点的振动被加强了。

(当然，在某一时刻，当波源1的振动传播到P点时，若恰好是波谷，则引起P 点向下振动；同时，波源2的振动传播到了P点时，若恰好也是波谷，则也会引起P点向下振动；这时，P点的振动就是两个向下的振动的叠加，P点的振动还是被加强了。

第3节波的干涉和衍射第4节多普勒效应及其应用[先填空]1．波的叠加原理波在相遇时仍然能够保持各自的运动状态继续传播，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，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2­3­1所示．图2­3­1(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，干涉现象是波的重要特征之一．[再判断]1．振动加强区域，介质质点的振幅总比振动减弱区域介质质点的振幅大．(√)2．振动加强区域，介质质点的位移随时间做周期性变化．(√)3．振动加强区域，介质质点的振幅随时间做周期性变化．(×)[后思考]若绳两端持续上下抖动，两列绳波的振幅均为A，则在两绳波的叠加区内，加强点和减弱点的振幅各多大？【提示】两列绳波相遇时，加强点的振幅为两列绳波振幅之和，即为2A，减弱点的振幅为两列绳波振幅之差，即等于零，不再振动．[核心点击]1．波的干涉与波的叠加(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．2．干涉图样及其特征(1)干涉图样：如图2­3­2所示．图2­3­2(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．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( )【导学号：78510023】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2­3­3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．图2­3­3【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】4,8 2,6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．[先填空]1．定义波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象，叫做波的衍射．2．发生明显衍射现象的条件障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小．3．一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象．[再判断]1．“隔墙有耳”指的是声波的衍射现象．(√)2．狭缝的宽度远大于水波的波长时，有明显的衍射现象．(×)3．当障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多时，有明显的衍射现象．(√)[后思考]不同波长的波在传播中遇到相同大小的障碍物时，什么时候表现为直线传播，什么时候能绕过障碍物继续向前传播？【提示】取决于波长与障碍物的尺寸的关系，若波长比障碍物尺寸大或二者差不多，则表现为衍射；若波长比障碍物尺寸小很多，则表现为直线传播．[核心点击]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不明显时的近似情况．3．衍射图样：图2­3­4(1)图2­3­4甲为水波遇到较宽的缝．(2)图2­3­4乙为水波遇到较窄的缝．3．关于衍射，下列说法正确的是( )A．发生衍射就是波传到障碍物或孔的后面B．发生衍射的同时把波源的能量传播到“衍射”区域C．衍射只有波才能发生D．只有孔才能发生衍射，一块挡板不可能发生波的衍射E．只有满足一定条件才能发生衍射现象【解析】波绕过障碍物或通过孔隙继续传播的现象叫做波的衍射．波在发生衍射时，其衍射区域的质点振动，因此具有能量．衍射是波特有的现象之一．小孔或障碍物只要满足条件都能发生明显的衍射现象，A、B、C正确，D错误．衍射现象只有明显不明显之说．E 错误．【答案】ABC4．如图2­3­5所示，相邻实线间的距离等于一个波长，试大致画出波通过孔A和B以及遇到障碍物C和D之后的传播情况.【导学号：78510024】图2­3­5【解析】由题图可知，孔A和障碍物D跟波长相比相差不多，因此，从孔A传出的波和遇障碍物D之后的波均有明显的衍射现象；孔B和障碍物C跟波长相比相差较大，因此，从孔B传出的波和遇障碍物C之后的波无明显的衍射现象．在画通过孔A的衍射波时要强调画出的同心半圆都是以孔A为圆心的；遇障碍物D之后波的传播并没有受影响；而从孔B传出的波和遇障碍物C之后的波只沿直线传播．所以从孔A、B传出的波和遇障碍物C、D之后的波如图所示．【答案】见解析发生明显衍射的条件实验表明，只有缝、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．1．衍射是波所特有的现象．一切波都会产生衍射现象．2．衍射现象总是存在的，只有明显和不明显的差异．3．一般情况下，波长越大的波越容易产生明显的衍射现象．[先填空]1．多普勒效应由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的频率发生变化的现象．它是奥地利科学家多普勒发现的．2．多普勒效应产生的原因(1)波源与观察者相对静止时，单位时间内通过观察者的完全波的个数是一定的，观察者观测到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完全波的个数增加，观察者观测到的频率大于波源的频率，即观察到的频率增加．(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．[再判断]1．发生多普勒效应时，波源的频率变大或变小了．(×)2．发生多普勒效应时，波源与观察者之间一定发生相对运动．(√)3．能否发生多普勒效应与观察者距波源的远近有关．(×)[后思考]有经验的铁路工人怎样从火车的汽笛声中判断出火车的运动方向？【提示】由于多普勒效应，火车驶向工人时，他听到的汽笛声声调较高，感觉到尖锐刺耳，而火车远离工人时，他听到的汽笛声声调较低，听起来较为低沉，所以工人可以根据汽笛声调的不同，确定火车的运动方向．[核心点击]1．发生多普勒效应时几种情况的比较2.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，反之观察者接收到的频率f 观察者变小．3．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．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 项也是正确的．当观察者向波源靠近时，会观察到波的频率变大．【答案】 BCD6.如图2­3­6所示，在公路的十字路口东侧路边，甲以速度v 1向东行走，在路口北侧，乙站在路边，一辆汽车以速度v 2通过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声的频率为f 0，车速v 2>v 1.甲听到的笛声的频率为f 1，乙听到的笛声的频率为f 2，司机自己听到的笛声的频率为f 3，则此三人听到笛声的频率由高至低依次为____．图2­3­6【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、f2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．学业分层测评(七)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．下列关于两列波相遇时叠加的说法正确的是( )A．相遇后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将加强B．相遇后，两列波的振动情况与相遇前完全相同C．在相遇区域，任一点的总位移等于两列波分别引起的位移的矢量和D．几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不干扰E．两列波相遇叠加后，各波的周期和频率都发生变化【解析】两列波相遇时，每一列波引起的振动情况都保持不变，而质点的振动则是两列波共同作用的结果，故A选项错误，B、C选项正确．几个人在同一房间说话，声带振动发出的声波在空间中相互叠加后，不改变每列波的振幅、频率，所以声波传到人的耳朵后，仍能分辨出不同的人所说的话，故D正确．两列波叠加周期和频率各自保持不变，E错误．【答案】BCD2．关于波的衍射现象，下列说法正确的是( )A．水波绕过障碍物而继续传播的现象，即为波的衍射现象B．衍射现象是波特有的现象C．一切波都能发生明显的衍射现象D．要发生明显的衍射现象，必须满足一定的条件E．当障碍物的尺寸远大于波长时，能发生明显的衍射现象【解析】水波绕过障碍物继续传播的现象，是波的衍射现象，衍射现象是波特有的现象，一切波都能发生衍射，但发生明显的衍射现象需满足一定的条件，故A、B、D对．当障碍物的尺寸小于或等于波长时能发生明显衍射现象，E错误．【答案】ABD3．关于两列波的稳定的干涉现象，下列说法正确的是( )【导学号：78510025】A．任意两列波都能产生稳定的干涉现象B．发生稳定的干涉现象的两列波，它们的频率一定相同C．在振动减弱的区域，各质点都处于波谷D．在振动加强的区域，有时质点的位移等于零E．波峰与波谷相遇的位置振动减弱【解析】两列波叠加产生的稳定干涉现象是有条件的，不是任意两列波都能产生稳定的干涉现象．一个必要条件是两列波的频率相同，所以选项A错误，选项B正确；在振动减弱的区域里，只是两列波引起质点振动始终是减弱的，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差．如果两列波的振幅相同，质点振动的振幅就等于零．也可能各质点不处于波谷，所以选项C错误；在振动加强的区域里，两列波引起质点的振动始终是加强的，质点振动得最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和．但这些点始终是振动着的，因而有时质点的位移等于零，所以选项D正确．波峰与波谷相遇的位置振动一定减弱，E正确．【答案】BDE4．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，声调变高，离你驶去，声调变低D．大风中，远处的人说话声时强时弱E．当声源相对于观察者运动时，声调可能变高，也可能变低【解析】多普勒效应是观察者所接收到的波的频率发生变化的现象．炮弹迎面飞来时，炮弹和空气摩擦所发出声音，传到人耳中，频率不断升高，即声音刺耳，故B选项正确；同理C选项正确．声源靠近观察者时，声调会变高，声源远离观察者时，声调会变低，E正确．【答案】BCE5．如图2­3­7所示，S1、S2为两个振动情况完全一样的波源，两列波的波长都为λ，它们在介质中产生干涉现象，S1、S2在空间共形成6个振动减弱的区域(图中虚线处)，P是振动减弱区域中的一点，从图中可看出( )图2­3­7A．P点到两波源的距离差等于1.5λB．P点始终不振动C．P点此时刻振动最弱，过半个周期后，振动变为最强D．当一列波的波峰传到P点时，另一列波的波谷也一定传到P点E．P点应是两列波波谷与波谷相遇的位置【解析】振动减弱点到两波源距离差等于半波长的奇数倍，根据P点所处虚线的位置可知，P点到S1、S2的距离之差为1.5λ，A对；两波源振动情况相同，故P点振幅为零，B 对、C错；在P点合位移为零，故其中一列波的波峰传播到P点时，另一列波的波谷传播到P点，D对；波谷与波谷相遇的位置振动加强，E错误．【答案】ABD6.如图2­3­8所示，S1、S2是振幅均为A的两个水波波源，某时刻它们形成的波峰和波谷分别由实线和虚线表示，则下列说法中正确的是( )图2­3­8A．两列波在相遇区域内发生干涉B．两列波在相遇区域内发生叠加C．此时各点的位移是：x A＝0，x B＝－2A，x C＝2AD．A处振动始终减弱，B、C处振动始终加强E．两列波频率不同，不能形成稳定的干涉图样【解析】两列波发生干涉的条件是频率相同，相位差恒定，从图上可知λ1＝2λ2，则2f1＝f2，这两列波不是相干波，故不能发生干涉现象．A错误．两列机械波在相遇区域发生叠加，这是波的基本现象之一．其结果是：任何一个质点的总位移都等于这两列波分别引起的位移的矢量和，所以B、C两项都正确．由于频率不同，不能形成稳定的干涉图样，故D错误，E正确．【答案】BCE7．新型列车动车组速度可达300 km/h，与该车汽笛声的音调相比：【导学号：78510026】(1)站在车前方路旁的人听起来音调__________(选填“偏高”或“偏低”)．站在车后方路旁的人听起来音调________(选填“偏高”或“偏低”)．(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样？此时列车汽笛发出的音调变化了吗？(3)坐在新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样？【解析】(1)站在列车前方的人与列车的距离在靠近，因此听起来音调偏高，站在列车后方的人与列车的距离在远离，因此音调偏低．(2)迎面来的列车上的乘客听起来音调偏高，此时列车汽笛发出的音调不变．(3)坐在该列车上的乘客与列车的相对位置不变，故听起来音调不变．【答案】(1)偏高偏低(2)偏高没变(3)音调不变8．如图2­3­9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．图2­3­9(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各点中，哪些点振动最强，哪些点振动最弱？【解析】(1)闭上S1，打开S2，由波的衍射条件可知，这时会发生明显衍射现象．(2)S1、S2都打开，由波的干涉条件可知，这时会发生干涉现象．(3)在题图中，波源S形成的波，通过S1、S2形成新波源，这两个新波源发出的波相遇时会发生干涉现象，波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点振幅最大，波峰与波谷相遇的点，振幅最小，则B、D是振动最强的点，A、C是振动最弱的点．【答案】(1)明显衍射(2)干涉(3)B、D A、C[能力提升]9．如图2­3­10所示表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷，设两列波的振幅均为5 cm，且在图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1 m/s和0.5 m．C点是BE连线的中点，下列说法正确的是( )图2­3­10A．C、E两点都保持静止不动B．图示时刻A、B两点的竖直高度差为20 cmC．图示时刻C点正处在平衡位置且向上运动D．从图示的时刻起经0.25 s后，B点通过的路程为20 cmE．A点为振动加强点，B点为振动减弱的点【解析】 加强区是质点A 、B 、E 的连线处，减弱区是过D 、F 的连线处和过P 、Q 的连线处，C 、E 为振动加强点，不可能静止不动．图示时刻，A 在波峰，B 在波谷，它们的振动是加强的，故振幅均为两列波振幅之和，此时两点的高度差为20 cm.波是由E 向A 处传播的，在图示时刻，A 、B 、C 、E 等质点的波形图如图所示，由图可知，C 点向上运动，波的周期T ＝λv ＝0.5 s ，t ＝0.25 s ＝T 2，B 点通过的路程为s ＝2A ＝2×10 cm＝20 cm ，故B 、C 、D 正确．A 、B 均为振动加强的点，E 错误．【答案】 BCD10．如图2­3­11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( )【导学号：78510027】图2­3­11A ．女同学从A 向B 运动过程中，她感受哨声音调变高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E ．女同学摆动过程中，从A 向E 感到音调变高，从E 向A 感到音调变低【解析】 女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低．选项A 、D 、E 正确，B 、C 错误．【答案】 ADE11.两列波在x 轴上沿相反方向传播，如图2­3­12所示．两列波的传播速度都是v ＝6 m/s ，频率都是f ＝30 Hz ，在t ＝0时，这两列波分别从左和右刚刚传到S 1和S 2处，使S 1和S 2都开始向上做简谐运动，S 1的振幅为2 cm ，S 2的振幅为1 cm ，已知质点A 与S 1、S 2的距离分别为S 1A ＝2.95 m 、S 2A ＝4.25 m ，当两列波都到达A 点后，A 点的振幅为多大？图2­3­12【解析】 两列波的波长均为λ＝v f ＝630 m ＝0.2 m ．S 1A ＝2.95 m ＝2.950.2λ＝1434λ，S 2A ＝4.25 m ＝4.250.2λ＝2114λ. 当振源S 2产生的波传到A 点时，A 点向上振动，这时振源S 1早已使A 振动，且使A 点已振动的时间为t ＝4.25－2.956 s ＝1360 s ＝1360130T ＝612T ，因此振源S 1此时使A 回到平衡位置且向下振动；根据波的叠加原理，知A 为振动减弱区，振幅为两列波的振幅之差，即A ＝A 1－A 2＝(2－1) cm ＝1 cm.【答案】 1 cm12.波源S 1和S 2的振动方向相同，频率均为4 Hz ，分别置于均匀介质x 轴上的O 、A 两点处，OA ＝2 m ，如图2­3­13所示．两波源产生的简谐横波沿x 轴相向传播，波速为4 m/s.已知两波源振动的初始相位相同．求：图2­3­13(1)简谐横波的波长．(2)OA 间合振动振幅最小的点的位置．【解析】 (1)设简谐横波波长为λ，频率为f ，则v ＝λf ，代入已知数据，得λ＝1 m(2)以O 为坐标原点，设P 为OA 间的任意一点，其坐标为x ，则两波源到P 点的波程差Δl ＝x －(2－x )，0≤x ≤2.其中x 、Δl 以m 为单位．合振动振幅最小的点的位置满足Δl ＝(k ＋12)λ，k 为整数，所以x ＝12k ＋54， 可得－52≤k ≤32，故k ＝－2、－1、0、1. 解得：x ＝0.25 m,0.75 m,1.25 m,1.75 m【答案】 (1)1 m (2)x ＝0.25 m,0.75 m ，1.25 m ，1.75 m。

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。

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。

2.5波的干预与衍射2.6多普勒效应[学习目标 ] 1.知道波的叠加原理，知道波的干预现象本质上是波的一种特别的叠加现象.2.知道波的干预图样的特色，理解形成稳固干预图样的条件，掌握振动增强点、减短处的振动情况 .3.知道什么是波的衍射现象，知道波发生显然衍射现象的条件 .4.认识多普勒效应，能运用多普勒效应解说一些物理现象．1．波的叠加原理在几列波流传的重叠地区里，质点要同时参加由几列波惹起的振动，质点的位移等于各列波独自存在时在该处惹起的振动位移的矢量和．2．波的干预现象(1)定义：振动频次相同、步伐一致的两列波叠加，使某些地区的振动增强，某些地区的振动减弱，并且振动增强的地区和振动减弱的地区相互分开，一直稳固，这类现象叫做波的干预．(2)条件：两列波的频次相同、步伐一致．3．波的衍射现象(1)定义：波能够绕过阻碍物持续流传的现象，叫做波的衍射．(2)波发生显然衍射现象的条件：当缝的宽度或阻碍物的大小与波长相差不多或比波长小时，就能发生显然的衍射现象．4．因为波源跟察看者之间有相对运动，使察看者感觉到波的频次发生了变化的现象，叫做多普勒效应．一、波的叠加[导学研究 ]你知道“风声、雨声、念书声、声声动听”表现了波的什么性质？答案声波在相互交织、叠加以后互不影响，还能保持本来的性质向前流传，这类现象表现了波的流传拥有独立性．[知识深入 ]1．波的独立性：大批事实证明，几列波相遇时能保持各自的特征(频次、波长、振动方向等) 持续流传，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地区内，任一质点的位移是各列波独自存在时在该点惹起的位移的矢量和．这就是波的叠加原理．例 1 (多项选择 )如图 1 所示，沿一条直线相向流传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以下选项中的()图 1答案BC分析该题考察波的叠加原理．半个波形(或前半个波形)相遇时， B 正确．当两列波完整相遇时 (即重叠在一同)，由波的叠加原理可知，全部质点振动的位移均等于每列波独自流传时惹起的位移的矢量和，使得全部质点的振动的位移加倍， C 正确．二、波的干预[导学研究 ]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？为何？图 2答案声音忽强忽弱，因为声波发生了干预现象．2．如图 3 所示，水波干预实验装置上，作为波源的两个小球为何固定在同一振动发生器上？图 3答案为了获取两个振动频次和振动步伐相同的波源．3．如图 4 所示为水波干预图样，你发现有什么明显特色？图 4答案存在着一条条从两波源中间伸展出来的相对沉静的地区和强烈振动的地区，并且两区域间隔出现．[知识深入 ]1．干预条件：只假如振动频次相同、步伐一致(相差恒定 )的两列波叠加就会产生干预现象．2．干预图样的特色(1)增强区和减弱区的地点固定不变．(2)增强区一直增强，减弱区一直减弱(增强区与减弱区不随时间变化)．(3)增强区与减弱区相互间隔．例 2 (多项选择 ) 图 5 表示两个相关波源S1、 S2产生的波在同一种平均介质中相遇．图中实线表示某时辰的波峰，虚线表示的是波谷，以下说法正确的选项是()图 5A ． a、 c 两点的振动增强，b、d 两点的振动减弱B ．e、 f 两点的振动介于增强点和减短处之间C．经适合的时间后，增强点和减短处的地点交换D．经半个周期后，本来位于波峰的点将位于波谷，本来位于波谷的点将位于波峰答案AD分析题图中波的干预表示图所示的仅是某一时辰两列相关波叠加的状况，形成干预图样的全部介质质点都在不断地振动着，其位移的大小和方向都在不断地变化着．但要注意，对稳定的干预，振动增强和减弱的地区的空间地点是不变的．a 点是波谷和波谷相遇的点， c 是波峰和波峰相遇的点，都是振动增强的点；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 位于增强点的连线上，仍为增强点， f 位于减短处的连线上，仍为减短处， B 错误．相关波源叠加产生的干预是稳固的，不会随时间变化， C 错误．因形成干预图样的介质质点不断地做周期性振动，经半个周期步伐相反，D正确．三、波的衍射[导学研究 ]大家都熟习“闻其声不见其人”的物理现象，你能说出是什么原由吗？答案声波在流传过程中碰到阻碍物时，能够绕过阻碍物，不沿直线流传；而光沿直线流传，不可以绕过阻碍物．这样就发生了“闻其声不见其人”的现象．[知识深入 ]1．产生显然衍射现象的条件：阻碍物或孔的尺寸跟波长相差不多或比波长小．2．理解(1)衍射是波独有的现象，全部波都能够发生衍射．(2)波的衍射老是存在的，只有“显然”与“不显然”的差别，不会出现“不发生衍射现象”的说法．(3)波传到小孔 (阻碍物 )时，小孔 (阻碍物 )忧如是一个新波源，由它发出与本来同频次的波在孔(阻碍物 )后流传，就偏离了直线方向．所以，波的直线流传不过在衍射不显然时的近似状况．例 3 (多项选择 )如图 6 所示是察看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地区的波的流传状况，每两条相邻涟漪(图中曲线 )之间的距离表示一个波长，则对于波经过孔以后的流传状况，以下描绘中正确的选项是()图 6A．此时能显然察看到波的衍射现象B．挡板前后涟漪间距离相等C．假如将孔AB 扩大，有可能察看不到显然的衍射现象D．假如孔的大小不变，使波源频次增大，能更显然地察看到衍射现象答案 ABC分析此题主要考察发生显然衍射现象的条件．察看题图可知孔的尺寸与波长差不多，能明显察看到波的衍射现象，应选项 A 对；因波的流传速度不变，频次不变，故波长不变，即挡板前后涟漪间距应相等，应选项 B 对；若将孔AB 扩大，且孔的尺寸远大于波长，则可能观v察不到显然的衍射现象，应选项 C 对；若 f 增大，由λ＝f知，λ变小，衍射现象变得不显然了，应选项 D 错．四、多普勒效应[导学研究 ]有经验的铁路工人能够从火车汽笛声判断火车的运转方向和运转快慢，请你说一说如何判断？答案火车凑近时，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转的方向和快慢．[知识深入 ]1．多普勒效应假如波源或察看者相对于介质运动时，使察看者所接收到的频次与波源的振动频次不一样．这一效应称为多普勒效应．2．规律(1)波源和察看者无相对运动时，察看者接收到的频次等于波源的频次；(2)当波源与察看者相互凑近时，察看者接收到的频次大于波源的频次；(3)当波源与察看者相互远离时，察看者接收到的频次小于波源的频次．例 4 (多项选择 )对于多普勒效应，以下说法中正确的选项是()A．发生多普勒效应时，波源的频次发生了变化B．发生多普勒效应时，察看者接收到的频次发生了变化C．多普勒效应是在波源与察看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答案BC波的叠加波的频次相同1．产生稳固干预的条件干预振动状况相同干涉稳固干预增强区和减弱区的地点固定不变图样特色增强区与减弱区相互间隔定义：波能够绕过阻碍物持续流传的现象产生显然衍射的条件：阻碍物孔、缝的2．波的衍射尺寸比波长小或许相差不多波独有的现象：全部波都能发生衍射定义波源与察看者无相对运动时，察看者接收到的频次等于波源频次波源与察看者相互凑近，察看者接收到的3．多普勒效应规律频次增大波源与察看者相互远离，察看者接收到的频次减小应用1． (多项选择 ) 以下对于波的衍射的说法正确的选项是()A．衍射是全部波独有的现象B．对同一列波，缝、孔或阻碍物越小，衍射现象越显然C．只有横波才能发生衍射现象，纵波不可以发生衍射现象D．声波简单发生衍射现象是因为声波波长较长答案ABD分析衍射是全部波独有的现象，所以选项 A 正确，选项 C 错；发生显然的衍射现象是有条件的，只有缝、孔的宽度或阻碍物的尺寸跟波长差不多或比波长小时，才能察看到显然的衍射现象，所以选项 B 是正确的；声波的波长在 1.7 cm 到 17 m 之间，一般常有的阻碍物或孔的大小可与之对比，正是因为声波波长较长，所以声波简单发生衍射现象，所以选项 D 也是正确的．故正确答案为 A 、B、D.2．对于波的叠加和干预，以下说法中正确的选项是()A．两列频次不相同的波相遇时，因为没有稳固的干预图样，所以波没有叠加B．两列频次相同的波相遇时，振动增强的点不过波峰与波峰相遇的点C．两列频次相同的波相遇时，介质中振动增强的质点在某时辰的位移可能是零D．两列频次相同的波相遇时，振动增强的质点的位移老是比振动减弱的质点的位移大答案 C分析两列波相遇时必定叠加，没有条件， A 错；振动增强是指振幅增大，而不不过波峰与波峰相遇， B 错；增强点的振幅增大，质点仍旧在自己的均衡地点双侧振动，故某时辰的位移能够是振幅范围内的任何值， C 正确， D 错误．3．利用发波水槽获取的水面波形如图7 中 a、 b 所示，则 ()图7A ．图a、 b 均显示了波的干预现象B ．图a、 b 均显示了波的衍射现象C．图D．图a 显示了波的干预现象，图a 显示了波的衍射现象，图b 显示了波的衍射现象b 显示了波的干预现象答案 D分析由波的干预和衍射观点知，图 a 是一列波的流传，显示了波的衍射现象，图 b 是两列波的流传，显示了波的干预现象．课时作业一、选择题1． (多项选择 ) 以下对于两列波相遇时叠加的说法中正确的选项是()A．相遇以后，振幅小的一列波将减弱，振幅大的一列波将增强B．相遇以后，两列波的振动状况与相遇前完整相同C．在相遇地区，任一点的总位移等于两列波分别惹起的位移的矢量和D．几个人在同一房间说话，相互间听得清楚，这说明声波在相遇时互不扰乱答案BCD分析两列波相遇时，每一列波惹起的振动状况都保持不变，而质点的振动则是两列波共同作用的结果，应选项 A 错误，选项 B 、C 正确；几个人在同一房间说话，发出的声波在空间中相互叠加后，其实不改变每列波的振幅、频次，所以声波传到人的耳朵后，还能分辨出不一样的人所说的话，应选项 D 正确．2．当两列同频次的水波发生干预现象时，若两列波的波峰在①质点 P 的振动一直增强②质点 P 的频次最大③质点P 点相遇，则P 的位移一直最大( )④质点P 的位移有时可能为零A ．①②B ．②③C．③④ D ．①④答案 D分析因为两列波的波峰在P 点相遇，P 点是振动增强点，且振动一直增强，① 正确；两列波发生干预，它们的周期和频次不会发生改变，各个点的频次仍旧是相同的，② 错误；振动增强其实不意味着其位移一直是最大，振动增强点的振幅最大，但位移总在变化，有时可能为零，③错误，④正确．应选项 D 正确．3． (多项选择 ) 两列波在同一种介质中流传时发生了干预现象，则()A．振动增强地区，介质质点的位移老是比振动减弱地区介质质点的位移大B．振动增强地区，介质质点的振幅老是比振动减弱地区介质质点的振幅大C．振动增强地区，介质质点的位移随时间做周期性变化D．振动增强地区，介质质点的振幅随时间做周期性变化答案BC分析振动增强地区，各质点的位移随时间做周期性变化，它的位移某时辰可能为零，也不必定比振动减弱地区的位移大，故 A 错误， C 正确；振幅是质点振动的最大位移，不随时间变化，故 B 正确， D 错误．4．一列波在流传过程中经过一个阻碍物，发生了必定程度的衍射，以下哪一种状况使衍射现象更显然()A．增大阻碍物的尺寸，同时增大波的频次B．增大阻碍物的尺寸，同时减小波的频次C．减小阻碍物的尺寸，同时增大波的频次D．减小阻碍物的尺寸，同时减小波的频次答案 D分析波在介质中流传时波速是由介质决定的，与波的频次没关，所以改变波的频次不会改变波速．由v＝λf可知，当波速一准时，减小频次则波长增大．而发生显然衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或跟波长相差不多，所以减小阻碍物的尺寸，同时减小波的频次会使衍射现象更显然， D 选项正确．5．音箱装修布网既雅观又能阻挡尘埃进入音箱内部，可是它又有不利的一面，对于音箱发出的声音来说，布网就成了阻碍物，它阻挡了声音的流传，造成了声音失真，有的生产厂家就把装修布网安装了子母扣，这样听音乐时就能够把布网卸掉来，进而获取高保真的听觉效果．听相同的音乐不卸掉布网和卸掉布网对比较，你以为声音损失去的主假如()A ．高频部分B．低频部分C．中频部分D．不可以确立答案 A分析由 v＝λf知，频次越高、波长越小．波长越小，越不易发生衍射现象，故不卸布网损失去的主假如高频部分，所以选项 A 正确．6．(多项选择 )火车上有一个声源发出频次必定的乐音．当火车静止、察看者也静止时，察看者听到并记着了这个乐音的音调．以下状况中，察看者听到这个乐音的音调比本来降低的是() A．察看者静止，火车向他驶来B．察看者静止，火车离他驶去C．火车静止，察看者乘汽车向着火车运动D．火车静止，察看者乘汽车远离火车运动答案BD7． (多项选择 ) 下边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次来判断遥远天体相对于地球的运动速度B．交通警察向前进中的汽车发射一个已知频次的电磁波，波被运动的汽车反射回来，依据接收到的频次发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理C．铁路工人将耳朵贴在铁轨上可判断火车的运动状况D．有经验的战士利用炮弹飞翔的尖喊声判断飞翔炮弹是凑近仍是远去答案ABD分析凡是波都拥有多普勒效应，所以利用光波的多普勒效应便能够测定遥远星体相对地球运动的速度， A 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，其频次发生变化，由多普勒效应的知识能够求出运动物体的速度， B 正确．铁路工人是依据振动的强弱而对列车的运动作出判断的， C 错误．炮弹飞翔，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频次与炮弹的运动方向相关， D 正确．8． (多项选择 ) 两列振动方向相同、振幅分别为A1和 A2的相关简谐横波相遇．以下说法正确的选项是()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走开均衡地点的位移一直为A1＋ A2C．波峰与波谷相遇处质点的位移老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必定大于波峰与波谷相遇处质点的振幅答案AD分析 A ．波峰与波谷相遇时，振幅相消，故本质振幅为|A1－ A2 |，应选项 A 正确； B. 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，应选项B错误；C.振动减短处和增强点的位移随时间按正弦规律变化，选项 C 错误； D. 波峰与波峰相遇时振动增强，波峰与波谷相遇时振动减弱，增强点的振幅大于减短处的振幅，应选项 D 正确．9．(多项选择 )如图 1 所示，实线和虚线分别表示振幅、频次均相同的两列波的波峰和波谷．M 是波峰与波峰的相遇点，以下说法中正确的选项是()现在，图 1A ．该时辰质点O 正处在均衡地点B ．P、 N 两质点一直处在均衡地点C．跟着时间的推移，质点M 向 O 点处挪动D．从该时辰起，经过四分之一周期，质点M 抵达均衡地点答案BD分析由题图可知，图中O、 M 为振动增强点，此时辰O 处于波谷，M 处于波峰，所以 A 错误； N、P 为减短处，又因两列波振幅相同，所以，N、P 两点振幅为零，即两质点一直处于均衡地点， B 正确；质点不会随波向前推移， C 错误；从该时辰起，经14周期，两列波在M点分别惹起的振动都位于均衡地点，故M 点位于均衡地点， D 正确．10．如图是挡板，2 所示，图中O 点是水面上一波源，实线、虚线分别表示该时辰的波峰、波谷，B 是小孔，经过一段时间，水面上的波形将散布于()A图 2A．整个地区B．暗影Ⅰ之外地区C．暗影Ⅱ之外地区D．上述答案均不对答案 B分析从题图中能够看出挡板 A 比波长大的多，所以波不会绕过挡板A，而小孔 B 的大小与波长差不多，能发生显然的衍射现象，故 B 正确．11．公路巡警开车在高速公路上以100 km/h 的恒定速度巡逻，在同一车道上巡警车向前面的一辆轿车发出一个已知频次的电磁波，假如该电磁波被那辆轿车反射回来时，巡警车接收到的电磁波频次比发出时低，说明那辆轿车的车速()A ．高于 100 km/h B．低于 100 km/ hC．等于 100 km/h D．没法确立答案 A分析因为巡警车 (察看者 )接收到的电磁波频次比发出时低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定又在后边，可判断轿车车速比巡警车车速大，应选项A正确，B 、C、D 错误．12． (多项选择 )如图 3 甲所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上往返摇动，以下对于女同学的感觉的说法正确的选项是()甲乙图 3A．图乙中女同学从B．图乙中女同学从C．图乙中女同学在D．图乙中女同学在答案 AD A 向 B 运动过程中，她感觉哨声音调变高E 向 D 运动过程中，她感觉哨声音调变高C点向右运动时，她感觉哨声音调不变C点向左运动时，她感觉哨声音调变低分析女同学荡秋千的过程中，只需她有向右的速度，她就有凑近声源的趋向，依据多普勒效应，她都能感觉哨声音调变高；反之，女同学向左运动时，她感觉音调变低．选项 A 、 D 正确， B、C 错误．二、非选择题13．如图 4 所示，为声波干预演示仪的原理图．两个U 形管 A 和 B 套在一同， A 管双侧各有一小孔，声波从左边小孔传入管内，被分红两列频次________的波．当声波分别经过A、 B 流传到右边小孔时，若两列波流传的行程相差半个波长，则此处声波的振幅________；若传播的行程相差一个波长，则此处声波的振幅________．图 4答案相同等于零等于原声波振幅的 2 倍分析声波从左边小孔传入管内向上、向下分别形成两列频次相同的波，若两列波流传的路程相差半个波长，则振动相消，所以此处振幅为零；若流传的行程相差一个波长，振动增强，则此处声波的振幅为原振幅的 2 倍．。

2.2 机械波的描述学习目标知识脉络1.知道什么是简谐波.2.理解波的图像及其物理意义.(重点)3.知道波的图像与振动图像的联系与区别.(难点)4.掌握波的图像的简单应用.(重点)5.理解周期、频率、波长、波速的概念以及它们之间的关系.(重点、难点)用图像描述机械波[先填空]1.波的图像的作法(1)建立坐标系：以横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示该时刻各质点偏离平衡位置的位移.(2)选取正方向：规定位移的方向向上为正值，向下为负值.(3)描点：把该时刻各质点的位置画在坐标系里.(4)连线：用平滑曲线将各点连接起来就得到了这一时刻横波的图像.2.横波图像的物理意义：波的图像直观地表明了离波源不同距离的各振动质点在某一时刻的位置.3.横波图像的特点：简谐波的波形为正弦曲线.[再判断]1.波的图像描述了某一时刻各质点离开平衡位置的位移情况.(√)2.只有横波才能画出波的图像.(×)3.简谐波中各质点做的是简谐运动.(√)[后思考]1.为什么不同时刻波的图像的形状不同？【提示】在波的传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，不同时刻质点的位移不同，故不同时刻波的图像不同.2.波中各质点做简谐运动，是一种变加速运动，是否说明波的传播也是变加速运动？【提示】不能.虽然质点做变加速运动，但是在均匀介质中波是匀速传播的.[核心点击]1.对波的图像的理解(1)波的图像是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”.可以将波的图像比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”.(2)简谐波的图像是正(余)弦曲线，是最简单的一种波，各个质点振动的最大位移都相等，介质中有正弦波传播时，介质中的质点做简谐运动.(3)横波的图像形状与波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布相似，波形中的波峰即为图像中的位移正向的最大值，波谷即为图像中的位移负向的最大值，波形中通过平衡位置的质点在图像中也恰处于平衡位置.2.波的图像的周期性在波的传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，不同时刻质点的位移不同，则不同时刻波的图像不同.质点的振动位移做周期性变化，则波的图像也做周期性变化.经过一个周期，波的图像复原一次.3.波的传播方向的双向性如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向传播，也可能沿x轴负向传播，具有双向性.4.由波的图像获得的三点信息(1)可以直接看出在该时刻沿传播方向上各个质点的位移.(2)可以直接看出在波的传播过程中各质点的振幅A.(3)若已知该波的传播方向，可以确定各质点的振动方向；或已知某质点的振动方向，可以确定该波的传播方向.5.振动图像和波的图像振动图像和波的图像从图形上看好像没有什么区别，但实际上它们有本质的区别.(1)物理意义不同：振动图像表示同一质点在不同时刻的位移；波的图像表示介质中的各个质点在同一时刻的位移.(2)图像的横坐标的单位不同：振动图像的横坐标表示时间；波的图像的横坐标表示距离.1.如图2­2­1为某一向右传播的横波在某时刻的波形图，则下列叙述中正确的是( )图2­2­1A.经过半个周期，质点C将运动到E点处B.M点和P点的振动情况时刻相同C.A点比F点先到达最低位置D.B点和D点的振动步调相反E.A点和E点的振动步调相同【解析】各质点在各自的平衡位置附近振动，不随波迁移，所以经过半个周期，质点C会回到平衡位置，但不会运动到E点，A错误；M点和P点的振动情况不会相同，B错误；波向右传播，F点和A点都向上振动，A点先到达最低位置，C正确；B点和D点的振动相差半个周期，所以振动步调相反，A点和E点振动相差1个周期，所以振动步调相同，D、E 正确.【答案】CDE2.如图2­2­2所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，已知质点A在此时刻的振动方向如图中箭头所示，则以下说法中正确的是( )图2­2­2A.波向左传播B.波向右传播C.质点B向上振动D.质点B向下振动E.质点C向上振动【解析】解决该题有许多方法，现用“上下坡”法判断，若波向右传播，则A质点处于下坡，应向上振动，由此可知波向左传播.同理可判断C向上振动，B向上振动.【答案】ACE3.如图2­2­3所示为一列简谐波在某一时刻的波形，求：图2­2­3(1)该波的振幅；(2)已知该波向右传播，说明A、B、C、D各质点的振动方向.【解析】(1)波的图像上纵坐标的最大值就是波的振幅，所以该波的振幅是5 cm.(2)由于该波向右传播，所以在A、B、C、D各质点左侧各选一邻近的参考点A′、B′、C′、D′，利用带动法可以判断出B的振动方向向上，A、C、D的振动方向向下.【答案】(1)5 cm (2)见解析波的传播方向与质点振动方向互判四法1.上下坡法沿波的传播方向看，“上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下，下坡上”，如图2­2­4所示.图2­2­42.带动法原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点.方法：在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动，如图2­2­5所示.图2­2­53.微平移法原理：波向前传播，波形也向前平移.方法：作出经微小时间Δt后的波形，就知道了各质点经过Δt时间到达的位置，运动方向也就知道了，如图2­2­6甲所示.图2­2­64.同侧法 质点的振动方向与波的传播方向在波的图像的同一侧.如图2­2­6乙所示，波向右传播.用 频 率、 波 长 描 述 机 械 波[先填空] 1.周期(T )和频率(f ) (1)决定因素：波的周期和频率由波源的周期和频率决定.(2)周期与频率关系：周期T 与频率f 互为倒数，即f ＝1T. 2.波长在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离叫做波长.用λ表示.3.波长、频率与波速的关系(1)波速：波传播的速度叫做波速，波在均匀介质中是匀速传播的.(2)公式波速、波长和周期的关系为v ＝λT.波速、波长和频率的关系为v ＝λf .(3)决定波长的因素：波长由介质和波源共同决定.[再判断]1.两个波峰(或波谷)之间的距离为一个波长.(×)2.两个密部(或疏部)之间的距离为一个波长.(×)3.振动在介质中传播一个波长的时间是一个周期.(√)[后思考]1.某时刻，两个相邻的、位移相等的质点间的距离等于波长吗？【提示】 不一定.某时刻两质点位移相等，间距却不一定等于波长.2.波在一个周期内传播的距离是一个波长，那么在一个周期内质点通过的路程是否为一个波长？为什么？【提示】 不是.因为波在传播时，介质中的质点都在平衡位置附近振动，不随波的传播而迁移，一个周期内质点通过的路程为振幅的四倍，而不是一个波长.[核心点击] 1.关于波长的定义：“振动相位总是相同”和“相邻两质点”是波长定义的两个必要条件，缺一不可；在波的图像中，无论从什么位置开始，一个完整的正(余)弦曲线对应的水平距离为一个波长.2.关于波长与周期：质点完成一次全振动，波向前传播一个波长，即波在一个周期内向前传播一个波长.可推知，质点振动14周期，波向前传播14波长；反之，相隔14波长的两质点的振动的时间间隔是14周期.并可依此类推. 3.对波速的理解(1)机械波在介质中的传播速度由介质的性质决定，在不同的介质中，波速一般不同。