优化方案高考物理总复习(大纲版)：第7章第三节(共29张ppt).ppt

第三节 波的干涉和衍射 多普勒效应 第三节 波的干涉和衍射 多普勒效应 基础知识梳理 课堂互动讲练 经典题型探究 知能优化演练 基础知识梳理 一、波的叠加和干涉 1波的独立传传播原理 两列波相遇前、相遇过过程中和相遇后，各自的 传传播特性不发发生任何变变化，即各列波之间间不相 互干扰扰 2波的叠加原理 几列波相遇时时能够够保持各自的运动动状态态，继续继续 传传播，在它们们重叠的区域里，介质质的质质点同时时 参与这这几列波引起的振动动，质质点的位移等于这这 几列波单单独传传播时时引起的位移的矢量和 3波的干涉 (1)定义义：频频率相同的两列波叠加，使某些区域 的振动动_、某些区域的振动动_，这这种现现象 叫波的干涉 (2)条件：两列波的频频率相同 干涉和衍射是波特有的现现象，波同时还时还 可以发发 生反射、折射 加强减弱 二、波的衍射 1定义义：波可以绕过绕过 障碍物继续传继续传 播，这这种 现现象叫做波的衍射 2发发生明显显衍射的条件：只有缝缝、孔的宽宽度或 障碍物的尺寸跟波长长_或者比波长长_ 时时 3关于衍射的两点说说明 (1)衍射始终终存在，只是有的衍射明显显，有的衍 射不明显显 (2)衍射和干涉都是波的特有现现象，一切波都能 发发生_. 相差不多更小 干涉和衍射 三、声波、次声波和超声波 1声波：声源的振动动在_的传传播声波是 纵纵波，是机械波的一种 2声速：声波在空气中的传传播速度约为约为 _.声速与_有关，与_无关 3声波的分类类 (1)可闻闻声波：频频率范围围在_的声波 (2)超声波：频频率高于_ Hz的声波，可用于工 程质质量检测检测 及疾病的诊诊断 (3)次声波：频频率低于_ Hz的声波 介质质中 340 m/s 介质质频频率 2020000 Hz 20000 20 4人耳能够够把回声与原声区别别开来的最小时间时间 间间隔为为_. 四、多普勒效应应 1定义义：由于波源和观观察者之间间有相对对运动动， 使观观察者感到_发发生变变化的现现象 2实质实质 ：波源的真实频实频 率不发发生变变化，只是观观 察者接收到的频频率发发生了变变化 3说说明：机械波、电电磁波都能发发生多普勒效应应 0.1 s 频频 率 课堂互动讲练 一、对对波的干涉现现象的理解 1波的干涉的条件 (1)只有频频率相同的两列波，才能发发生干涉，形 成稳稳定的干涉图样图样 (2)如果频频率不同，两列波也可以叠加，但不能 发发生干涉现现象而形成干涉图样图样 2加强区和减弱区的形成 (1)两列波叠加时质时质 点的位移等于两列波单单独 传传播时时位移的矢量和，若位移方向总总是相同， 则则振动动加强位移方向总总是相反，则则振动动减 弱 (2)频频率相同的波干涉后，加强区振幅最大，等 于两列波振幅之和减弱区振幅最小等于振幅之 差，加强区和减弱区的位置是固定的 (3)如果两列波振幅相等，则则减弱区的质质点位移 总总是为为零但加强区并不是位移总总保持最大， 而是以两列波2倍的振幅振动动，也会出现现波峰、 波谷和位移为为零的时时刻 3加强区和减弱区的变变化规规律 (1)波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇处处，一定是加 强的，用一条平滑的曲线线将以上各点连连接起来 ，这这条线线上的点都是加强的； (2)波峰与波谷相遇处处，一定是减弱的，把以上各 点用平滑的曲线连线连 接起来，这这条线线上的点都是减 弱的； (3)加强点和减弱点之间间各个质质点的振幅介于加强 点和减弱点的振幅之间间 4干涉加强点与减弱点的判断方法 (2)现现象判断法：若某点总总是波峰与波峰(或波谷 与波谷)相遇，则该则该 点为为加强点；若总总是波峰与 波谷相遇，则为则为 减弱点不能认为认为 加强点的位移 永远远最大，减弱点的位移永远远最小 用一条曲线线将加强点连连接起来，这这条曲线线上的点 都是加强点；把减弱点用曲线连线连 接起来，曲线线上 的点都是减弱点加强点与减弱点之间间各质质点的 振幅介于加强点与减弱点的振幅之间间 即即时应时应时应时应 用用 1.如图图731所示表示两列相 干水波某时时刻的波峰和波谷位 置，实线实线 表示波峰，虚线线表示 波谷，相邻实线邻实线 与虚线间线间 的距 离为为0.2 m，波速为为1 m/s，在 图图示范围围内可以认为这认为这 两列波 的振幅均为为1 cm，C点是相邻邻 实线实线 与虚线间线间 的中点，则则( ) 图图731 A图图示时时刻A、B两点的竖竖直高度差为为2 cm B图图示时时刻C点正处处于平衡位置且向水面上运 动动 CF点到两波源的路程差为为零 D经经0.1 s，A点的位移为为零 解析：选选BD.图图示时时刻点A、B、D振动动加强，A 、B间间高度差hAB4A4 cm，A、D间间高度差为为 零；图图示时时刻点C在水面，根据上下坡法，点C由 水面向上运动动；图图示时时刻E、F振动动减弱，位移 为为零，到两波源的路程差为为半波长长的奇数倍；波 长为长为 0.4 m，周期为为0.4 s，经过时间经过时间 t0.1 s 0.25T，两列波的平衡位置传传到A点，则则位移为为零 二、多普勒效应应的成因分析 1接收频频率的实质实质 ：观观察者接收到的频频率等 于观观察者在单单位时间时间 内接收到的完全波的个 数当波以速度v通过过接收者时时，时间时间 t内通过过 的完全波的个数为为N ，单单位时间时间 内通过过接 收者的完全波的个数，即接收频频率 2波源不动动：观观察者朝向波源以某一速度运 动动，由于相对对速度增大而使得单单位时间时间 内通 过观过观 察者的完全波的个数增多，接收频频率增 大了同理可知，当观观察者背离波源运动时动时 ，接收频频率将减小 3观观察者不动动：波源朝向观观察者以某一速度 运动动，由于波长变长变 短，而使得单单位时间时间 内通 过观过观 察者的完全波的个数增多，接收频频率亦 增大，同理可知，当波源背离观观察者运动时动时 ，接收频频率将减小 即即时应时应时应时应 用用 2.站在火车车站台上的旅客听到路过过火车鸣车鸣 笛声的音 调调(注：音调调由频频率决定，频频率大时时音调调高，频频率 小时时音调调低)变变化情况，以下说说法正确的是( ) A当火车进车进 站时时，鸣鸣笛声的音调变调变 低 B当火车进车进 站时时，鸣鸣笛声的音调变调变 高 C当火车车离站时时，鸣鸣笛声的音调变调变 低 D当火车车离站时时，鸣鸣笛声的音调变调变 高 解析：选选BC.根据多普勒效应应，火车进车进 站时时，波源 向观观察者靠近，旅客听到的鸣鸣笛声的音调变调变 高； 当火车车离站时时，旅客听到的鸣鸣笛声的音调变调变 低， 故B、C正确 经典题型探究 (2011年丰台区模拟拟)甲、乙两列完全相同 的横波，分别别从波源A、B两点沿x轴轴相向传传播 ，已知在t0时时的波形如图图732所示若两 列波的波速均为为1 m/s，则则C、E、F、G、D五个 质质点中( ) 例例1 1 波的叠加 图图732 At0.2 s时时，只有F点的位移最大 Bt0.2 s时时，E、G两点的位移最大 Ct0.5 s时时，C、F、D三点的位移最大 Dt0.5 s时时，只有F点的位移最大 【思路点拨拨】 两列波叠加后，各质质点的位移等 于两列波各自产产生位移的矢量和 【解析】 t0.2 s时时，甲、乙两列波均传传到F 点处处两列波还还没有叠加到一起，F点的位移 为为零，E、G两点的位移为负为负 的最大，故A错错， B对对t0.5 s时时，甲、乙两列波叠加的波形如 图图733，故D对对，C错错 【答案】 BD 图图733 例例2 2 加强点、减弱点的判断 (满满分样样板 6分)(2010年高考课标课标 全国卷) 波源S1和S2振动动方向相同，频频率均为为4 Hz，分别别 置于均匀介质质中x轴轴上的O、A两点处处，OA2 m ，如图图734所示两波源产产生的简谐简谐 横波沿x 轴轴相向传传播，波速为为4 m/s.已知两波源振动动的初 始相位相同求： 图图734 (1)简谐简谐 横波的波长长； (2)OA间间合振动动振幅最小的点的位置 解题样题样 板 【答案】 见见解析 变变式训练训练 如图图735所示，为为两列 波在空间间相遇叠加，其中实实 线线代表的甲波向右传传播，虚 线线代表的乙波向左传传播，则则 ( ) AA、B点是振动动加强点 BA、D点是振动动加强点 CB、E点是振动动减弱点 DD、F点是振动动减弱点 答案：BC 图图735 对对波的衍射现现象的理解 例例3 3 如图图736所示，S是 波源，M、N是两挡挡板，其中 M板固定，N板可以左右移动动 两板中间间有一狭缝缝，此时时 图图736 A点没有明显显振动动，为为使A点发发生明显显振动动， 可采取的方法是( ) A增大波源振动频动频 率 B减小波源振动频动频 率 C将N板向右平移一些 D将N板向左平移一些 【思路点拨拨】 本题题要求使A点处处的波动动更明 显显，即应应使经经狭缝发缝发 生的衍射现现象更显显著， 根据发发生明显显衍射现现象的条件进进行判断 【解析】 当狭缝缝尺寸固定时时，应应使波的波长长 变长变长 ，根据vf知，波速是一定的，要使增 大，只有使f减小，故A项错误项错误 ，B项项正确；当 波长长一定时时，只有使缝缝的尺寸与波长长差不多或 者比波长长更小，故C项错误项错误 ，D项项正确 【答案】 BD 【规规律总结总结 】 只有孔的尺寸或障碍物大小跟 波长长相差不多或者比波长长小，衍射现现象才明显显 ，在实际实际 中可以改变变孔的大小或波长长来实现实现 这这一条件 多普勒效应应 例例4 4 根据多普勒效应应，下列说说法中正确的有( ) A医生检查检查 身体用的“B超”是根据超声波的多普 勒效应应制成的 B一位有经验经验 的战战士听到飞飞行的炮弹弹尖叫声越来 越尖锐锐，判断炮弹弹正向他靠近 C根据光波的多普勒效应应，由地球接收到遥远远天 体发发出的光波的频频率越来越小，可以判断此天体 正远远离地球 D当波源和观观察者间间有相对对运动时动时 ，观观察者接 收到的频频率一定和波源发发出的频频率不同 【解析】 超声波检查检查 人体时时，不同组织组织 反射 的超声波的量是不同的，从而形成B超影像，A 不正确；当波源与观观察者间间相对对靠近时时，观观察 者感到频频率变变大，所以听到