第6讲 机械波的周期性和干涉、衍射现象—沪科版高中物理名校班一轮复习讲义（机构）

1、6机械波的周期性和干涉、衍射现象教学目标：1知道机械波的产生过程和形成条件，知道机械波传递的是能量和运动形式理解横波的概念。2理解横波的图像，能根据波的图像确定波长和振幅，理解波速、波长以及波的频率等概念，知道波速公式vf，能用波速公式进行简单的计算。3知道机械波的周期和频率由波源决定，而波速与介质的性质有关。4理解简谐波传播过程中的时间周期性和空间周期性。5知道发生干涉现象的条件，以及观察到明显的衍射现象的条件，知道干涉衍射是波的特征。教学重点、难点：1知道机械波的产生过程和形成条件。2理解简谐波传播过程中的时间周期性和空间周期性。3知道发生干涉现象的条件，以及观察到明显的衍射现象的条件，知

2、识点等级考水平机械波的形成A横波 横波图像B波速和波长、频率的关系B纵波A波的叠加A波的干涉 波的衍射（只要求讨论现象，不要求定量计算）A1产生机械波的必要条件：（1）波源。（2）能够传播机械振动的弹性介质。2介质中的各质点在各自的平衡位置附近往复运动，质点本身并不随波迁移。机械波在传播振动运动形式的同时也将波源的能量传送出去。3波长、频率和波速的关系：，经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于一个波长。由于简谐波匀速传播，所以波速也可以表示为。4简谐波的图像是一条正弦或余弦图像.5在同一均匀介质中波是匀速传播的，与波的频率无关.波传播过程中各质点都在平衡位置附近做周期性振动，各质点的振动是

3、一种变加速运动，质点并没有沿波的传播方向随波迁移.6当两列频率及其他振动情况相同的波在空间叠加时，某些区域介质质点的振动始终得到加强，某些区域介质质点的振动始终得到减弱，从而形成了加强区和减弱区相间隔的稳定图样，这就是波的干涉。图6297波在传播过程中，能绕过障碍物继续传播的现象，叫波的衍射现象。能被观察到明显衍射现象的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小，或跟波长差不多。（b） （a） 一、简谐波的产生和传播【例题1】（多选题）如图，沿波的传播方向上有间距均为2m的五个质点a、b、c、d、e，均静止在各自的平衡位置一列简谐横波以2m/s的速度水平向右传播，t=0时刻波到达质点a，质点a开始由平衡位

4、置向下运动，t=3s时质点a第一次到达最高点，则下列说法中正确的是（ ）A质点d开始振动后的振动周期为4sBt=4s时刻波恰好传到质点eCt=5s时质点b到达最高点D在3st4s这段时间内质点c速度方向向上【答案】ABD【分析】由题，则周期 T=4s，各个质点的振动周期与a的周期相同，故选项A正确波长=vT=8m，t=4s波传播的距离x=vt=8m，故波刚好传到e点故选项B正确。t=5s时，b点已经振动一个周期，刚好回到平衡位置，故选项C错误在t=2s时c点刚开始振动，起振方向与a相同向下，在t=3s时，c点到达波谷，3s到4s之间正从波谷向上运动至平衡位置，故选项D正确正确选项为ABD。【巩

5、固练习1】简谐机械波在给定的媒质中传播是，下列说法中正确的是( D )A振幅越大，则波传播的速度越快B振幅越大，则波传播的速度越慢C在一个周期内，振动质元走过的路程等于一个波长D振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短【巩固练习2】如图所示，当波沿着一条一端固定的绳子传播到B点的波形图，由图可判断出A点开始振动的方向是( C )BAA.向左 B.向右 C.向上 D.向下 【巩固练习3】在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波。一顶点由平衡位置竖直向上运动，经0.1s到达最大位移处.在这段时间内波传播了0.5m。则这列波( D )A.周期是0.2 sB.波长是0.5 mC.波速是2 m/

6、sD.经1.6 s传播了8m二、简谐波传播过程中的周期性【例题2】（多选题）波源O沿y轴负方向开始振动形成一列沿x轴正方向传播的简谐横波，从O点起振开始计时，经t=0.7s，x轴上在010m的范围内第一次出现如图所示的波形，则（ ）A此列波的波速为20m/sB在t=0.7s时刻，质点A具有沿y轴负方向的最大加速度C此列波的周期为0.56sD从质点A开始振动到t=0.7s，质点A通过的路程是0.3m【答案】ABD【分析】据波形图可知，波长为8m，振幅10cm由题给条件可知，波的起振方向沿y轴负方向，从O点起振开始计时，经t=0.7s，x轴上在010m的范围内第一次出现如图所示的波形，说明在该时间

7、内传播了14m，所以波速，故选项A正确。据波形图可知，该时刻A的位移最大，据据F=-kx得：a，所以在该时刻质点A具有沿y轴负方向的最大加速度，故选项B正确。据，故选项C错误。据波形图和质点A的振动情况可知，质点A振动了，所以振动的路程为s=3A=30cm=0.3m，故选项D正确 【巩固练习1】（多选题）x (m)y (cm)P123有一横波的波源位于坐标原点O，在t0时，波源开始作简谐振动，当时t0.3s时，此波的图像如图所示，此时波刚好传到P点。在t5s时ABD（ ）A质点P在波峰位置B波已传到x50m的位置C在x33m处的质点速度沿y轴负方向D在x26m处的质点完成了6个周期的全振动【巩

8、固练习2】（多选题）x/my/cm8O1062412波源O起振方向沿y轴正方向，从波源O起振时开始计时，经t0.9s，x轴上0至12m范围第一次出现如图所示的简谐横波波形，则CD（ ）A波的周期一定是0.6sB此列波的波速约13.33m/sCt0.9s时，x轴上6m处的质点振动方向向下Dt1.0s时，x7m的质点其振动速度与图示时刻相等【巩固练习3】*如图所示，一列简谐波沿x轴正方向传播，波速v15m/s，A质点坐标xA1.5m。若以图示波形图为计时起点，则0.4秒内质点A通过的路程是_m；t_s时A质点正经过平衡位置0.12，0.1k（k0，1，2，3）。三、简谐波的干涉和衍射现象【例题3】

9、如图所示，S1、S2是两个相干波源，它们振动始终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峰和波谷在空间的位置则关于图中a、b、c、d四质点的振动情况，下列说法中正确的是（ ）Aa质点振动减弱Bb质点振动加强，一直处于波峰Cc质点振动加强，一直处于波谷Dd质点振动减弱【答案】A【分析】此时a质点处是波峰与波谷叠加的地方，所以振动减弱，故选项A正确b处是波峰与波峰相遇，振动加强，振幅增大，但b质点仍作振动，随着时间推移，其位移随时间在变化，并不始终处于波峰，故B错误c质点处是两列波波谷与波谷叠加的地方，振动加强，c质点仍在振动，并不是一直处于波谷故选项C错误质点d位于波源S1和S2

10、的中垂线上，到两个波源的距离，振动始终加强，故选项D错误 S1S2ABC【巩固练习1】如图所示，S1、S2分别是两个水波波源，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判断中正确的是BD（ ）A两列波的频率相同，将在相遇区域形成干涉图像B两列波的频率不同，不会在相遇区域形成干涉图像C两列波在相遇区域内叠加使得A点振幅始终为零D两列波在相遇区域内叠加使得B、C两点振幅有时增大有时减小【巩固练习2】如图，某时刻振幅、频率均相同的两列波相遇，实线表示波峰，虚线表示波谷。则再过半个周期，在波谷的质点是D（ ）AO质点BP质点CN质点DM质点【巩固练习3】我们能听见建筑物后传来的声音而看不见建

11、筑物后的物体，这是因为C（ ）A声波是纵波B声波振幅大C声波波长较长D声波波速较小【练习1】如图一列绳波，当手振动的频率增加时，它的传播速度及其波长( A )A.速度不变，波长减小 B.速度不变，波长增大C.速度减小，波长变大 D.速度增大，波长不变【练习2】2011年3月11日，在日本近海地震引发海啸，造成了重大的人员伤亡，海啸实际上是一种波浪运动，也可称为地震海浪，下列说法中正确的是（ B ）A波源停止振动时，海啸和地震波的传播立即停止B地震波和海啸都是由机械振动引起的机械波C地震波和海啸都只有纵波D地震波和海啸具有能量，随着传播将愈来愈强【练习3】一汽车喇叭的声音从空气中传入水中时，下列

12、说法中不正确的是（ D ）A声音的速度会变大B声音的振幅会变小C声音的波长会变大D声音的频率会变小LLAABBab【练习4】（多选题）一列横波沿直线传播，在波的传播方向上有A、B两点。在t时刻A、B两点间形成如图a所示波形，在（t3s）时刻A、B两点间形成如图b所示波形，已知A、B两点间距离L9m，则以下说法中正确的是BCD（ ）A若周期大于4s，波传播方向可能向右B若周期为4s，波传播方向一定向右C若波速为8.5m/s，波传播方向一定向左D该波波速可能的最小值为0.5m/sOy/cmx/m2468101214【练习5】*如图所示，在x轴上传播的一列简谐横波，实线表示t0时刻的波形图，虚线表示

13、在t0.2s时刻的波形图。已知该波的波速是80m/s，则下列说法正确的是B（ ）A波长是10mB周期是0.15sC波可能沿x轴正方向传播Dt0时，x4m处的质点速度沿y轴正方向【练习6】*（多选题）如图所示为一列沿x轴负方向传播的简谐横波在t0时的波形图。经过时间t1，Q点振动状态传到P点，则t1时刻AB（ ）AQ点正在波谷位置BQ点加速度沿y轴的正方向CP质点已运动到x0的位置D位于1cmx3cm内的所有质点正在向y轴的负方向运动【练习7】如图所示，实线与虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷。此刻M点处波峰与波峰相遇，下列说法中正确的是B（ ）A该时刻质点O正处于平衡位置BP、N

14、两质点始终处在平衡位置C从该时刻起，经过二分之一周期，质点M处于振动减弱区D从该时刻起，经过二分之一周期，质点M到达平衡位置【练习8】如图所示是两列相干波的干涉图样，实线表示波峰，虚线表示波谷，两列波的振幅都为0.1m，波速和波长分别为1m/s和0.2m，C点为AB连线的中点。则图示时刻C点的振动方向_（选填“向上”或“向下”），从图示时刻再经过0.25s时，A点经过的路程为_m向下；1。【练习9】如图是观察水波衍射的实验装置。AB和CD是两块挡板，BC是两块挡板之间的空隙，O为水波的波源，图中已画出波源附近区域波的传播情况，实线波纹表示波峰。关于水波经过BC空隙之后的传播情况，下列说法中正确

15、的是C（ ）A观察不到明显的衍射现象B水波经过空隙BC后波纹间距变小C若保持波源的频率不变，而增大空隙BC的宽度，有可能观察不到明显的衍射现象D若保持空隙BC的宽度不变，而增大波源的频率，可以观察到更加明显的衍射现象【练习10】NMQ0.2 0. 4 0. 6 0. 8 1. 0 1. 2 1.4y/cm-22POx/m*在同一介质中两列横波沿x轴相向传播，波源分别位于x1=0和x2=1.4m处，波速均为0.4m/s，振幅均为2cm。如图所示为t=0时刻两列波的图像，此刻P、Q两质点恰好开始振动。下列说法中正确的是（ B）A、t=1.5s时，两列波恰好相遇B、t=1.5s时，P点的位移为0C、两列波相遇后，M点的振幅为4cmD、t=1.25s时，N点在平衡位置下方【练习1】在机械波的传播过程中，媒质的质点并没有沿波的传播方向发生迁移，波向外传播的是_；在单位体积中所包含的波的能量被称为波的能量密度，记为w，其单位为J/m3，而波的强度定义为单位时间沿着传播方向通过单位面积的波的能量，记为I。若波的传播速度为v，则I振动形式和能量；wv_。【练习2】根据机械波的知识可知C（ ）A横波沿水平方向传播，纵波沿竖直方向传播B在波的传播过程中，质点随波迁移将振动形式和能量传播出