鲁科版高中物理选择性必修第一册第三章复习要点

鲁科版高中物理选择性必修第一册第三章复习要点第1节波的形成与描述学案学习目标：1.知道机械波的形成条件及过程，理解什么是机械波.2.知道什么是横波、纵波．掌握波长、频率、波速的关系3.掌握波的图像的意义和应用，能够区分波动图像和振动图像．基础知识：一、波的形成与传播1．波：振动的传播称为波动，简称波．机械振动在介质中传播，形成了机械波．2．波的形成(以绳波为例)(1)一条绳子可以分成一个个小段，这些小段可以看作一个个相连的质点，这些质点之间存在着弹性力的作用．(2)当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻的质点，使它也上下振动．这个质点又带动更远一些的质点…绳子上的质点都跟着振动起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始振动．3．介质(1)定义：波借以传播的物质．(2)特点：组成介质的质点之间有相互作用，一个质点的振动会引起相邻质点的振动．4．机械波传播的特点(1)介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，它传播的只是振动这种运动形式．(2)波是传递能量的一种方式．(3)波可以传递信息．二、波的分类定义标志性物理量实物波形横波质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波(1)波峰：凸起的最高处(2)波谷：凹下的最低处纵波质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波(1)密部：质点分布最密的位置(2)疏部：质点分布最疏的位置三、波的描述1．波的图像画法：(1)建立坐标系，描点用横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的位移．得到一系列坐标为(x1，y1)，(x2，y2)，(x3，y3)，…的点．(2)连线用一条平滑的曲线把各点连接起来就是这一时刻波的图像，有时也称波形图.正弦波(简谐波)(1)如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫简谐波．(2)简谐波中各质点的振动是简谐运动．波形图与振动图像(1)波形图表示介质中的“各个质点”在某一时刻的位移．(2)振动图像表示介质中“某一质点”在各个时刻的位移．2、波的特征波长λ(1)定义：在波的传播方向上，振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离．(2)特征①在横波中，两个相邻波峰或两个相邻波谷之间的距离等于波长．②在纵波中，两个相邻密部或两个相邻疏部之间的距离等于波长．周期T、频率f(1)周期(频率)：在波动中，各个质点的振动周期(或频率)叫作波的周期(或频率)．(2)周期T和频率f的关系：f＝eq\f(1,T).(3)波长与周期的关系：经过一个周期T，振动在介质中传播的距离等于一个波长．波速(1)定义：机械波在介质中的传播速度．(2)决定因素：由介质本身的性质决定，在不同的介质中，波速是不同(选填“相同”或“不同”)的．(3)波长、周期、频率和波速的关系：v＝eq\f(λ,T)＝λf.重难点理解：一、波的形成及特点1．机械波的形成2．波的特点(1)像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同．(2)各质点都在做受迫振动，所以各质点振动的周期(频率)均与波源的振动周期(频率)相同．(3)离波源越远，质点振动越滞后，但每一个质点的起振方向与波源起振方向相同．(4)机械波向前传播的是振动这种运动形式，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波迁移．3．振动和波动的联系(1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，有振动不一定有波动．(2)波动中各质点振动的性质、频率和振幅与波源相同．4．横波和纵波的对比名称项目横波纵波概念在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互垂直在波动中，质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上介质只能在固体介质中传播在固体、液体和气体介质中均能传播特征在波动中交替、间隔出现波峰和波谷在波动中交替、间隔出现密部和疏部注意：水波既不是横波也不是纵波，它属于比较复杂的机械波．典例1、在一条软绳上选18个等间距的质点，质点1在外力作用下首先向上振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成简谐波，由波的形成及图可知，下列说法中正确的是()A．每个质点均在其平衡位置附近自由振动B．每个质点开始运动后，均在水平方向做匀速运动，在竖直方向做简谐运动C．绳上的每一个质点开始振动时，方向都向上，振动周期都相同D．绳上波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做等幅振动，故每个质点的机械能守恒答案C解析每个质点开始振动后，只在竖直方向做简谐运动，水平方向上不随波迁移，B错误；波的传播过程也是能量的传递过程，每个质点均做受迫振动，所受合力不为零，故每个质点的机械能并不守恒，A、D错误．典例2、关于横波和纵波，下列说法正确的是()A．质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫纵波B．质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫横波C．横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部D．地震波是横波，声波是纵波答案C解析质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫横波，A错误；质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波，B错误；横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部，C正确；地震波有横波也有纵波，空气中的声波是纵波，D错误．二、波的图像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，介质中的质点做简谐运动．2．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偏离平衡位置的位移．(2)可以直接看出在波的传播过程中各质点的振幅A及波长．(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．3．波的图像的周期性质点振动的位移做周期性变化，即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．三、质点振动方向与波传播方向的关系1．带动法：后面质点依次重复前面质点的振动．2．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”(如图所示)．3．同侧法：在波的图像上的某一点，沿y轴方向画出一个箭头表示质点运动方向，并设想在同一点沿x轴方向画一个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧(如图所示)．4．微平移法：如图所示，实线为t时刻的波形图，作出微小时间Δteq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(Δt＜\f(T,4)))后的波形如虚线所示，由图可见t时刻的质点P1(P2)经Δt后运动到P1′(P2′)处，这样就可以判断质点的运动方向了．四、振动图像和波的图像的比较振动图像波的图像图像坐标横坐标时间各质点的平衡位置纵坐标某一质点在不同时刻的振动位移各质点在同一时刻的振动位移研究对象一个质点沿波传播方向上的各质点物理意义一个质点在不同时刻的振动位移介质中各质点在同一时刻的振动位移典例3、如图所示为一列简谐横波在某时刻的波形图，传播方向向左，则此时刻有()A．各质点的位移都为5cmB．x＝2m处的质点速度方向沿y轴正方向C．x＝4m处的质点加速度方向沿y轴正方向D．x＝8m处的质点速度为零答案C解析从题图波的图像可以看出，选项A错误；根据波的传播方向和波的图像可以得出，此时刻x＝2m处的质点速度方向沿y轴负方向，选项B错误；x＝4m处的质点此时处于负的最大位移处，加速度方向沿y轴正方向，选项C正确；x＝8m处的质点位于平衡位置，速度方向沿y轴正方向，所以速度为正的最大值，选项D错误．典例4、一列简谐横波沿x轴正方向传播，a、b、c、d为介质中沿波传播方向上四个质点的平衡位置．某时刻的波形如图甲所示，此后，若经过eq\f(3,4)周期开始计时，则图乙描述的是()A．a处质点的振动图像 B．b处质点的振动图像C．c处质点的振动图像 D．d处质点的振动图像答案B解析因横波沿x轴正方向传播，经eq\f(3,4)周期振动到平衡位置的质点为平衡位置在b、d处的质点，该时刻平衡位置在b处的质点的振动方向沿y轴负方向，平衡位置在d处的质点的振动方向沿y轴正方向，故题图乙为平衡位置在b处的质点的振动图像，故选B.典例5、一简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是t＝0时刻的波形图，图乙是介质中某质点的振动图像，则该质点的x坐标值合理的是()A．0.5mB．1.5mC．2.5mD．3.5m答案C解析从题图乙得到t＝0时，该质点的位移为负且沿y轴负方向运动；在给出的选项中在题图甲中位移为负值、大小与题图乙中t＝0时相等且速度沿y轴负方向的是x＝2.5m处的质点，故C正确．巩固练习：1．如图所示为某绳波形成过程的示意图，1、2、3、4…为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向．质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4…各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端．t＝0时，质点1开始竖直向上运动，经过四分之一周期，质点5开始运动．下列判断正确的是()A．t＝eq\f(T,4)时质点5的运动方向向下B．t＝eq\f(T,2)时质点7的运动方向向上C．t＝eq\f(3T,4)时质点11的运动方向向下D．t＝T时质点17开始向下运动2．关于波的形成和特点，下列说法正确的是()A．随着波的传播，介质中各质点都在沿波的传播方向运动B．随着波的传播，介质中的各质点也将由近及远地迁移出去C．传播波的过程中相邻各质点间必有相互作用力D．某一横波在介质中沿水平方向传播，介质中的质点必沿竖直方向上下振动3.一列简谐横波某时刻的波形图如图所示，比较介质中的三个质点a、b、c，则()A．此刻a的加速度最小B．此刻b的速度最小C．若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴正方向运动D．若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置4．一列简谐横波沿x轴正方向传播，传x到M点时波形如图所示，再经0.6s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为()A．A＝1mf＝5HzB．A＝0.5mf＝5HzC．A＝0.5mf＝2.5HzD．A＝1mf＝2.5Hz5．一列波的波源S在O点做竖直方向、频率为10Hz的简谐运动，t0时刻，向右传播的波形如图所示，向左传播的波形未画出．下列说法正确的是()A．t0时刻，x＝1m处的质点运动方向向下B．t0时刻，x＝－2m处的质点运动方向向上C．t0＋0.175s时刻，x＝－1m处的质点处在波谷位置D．t0－0.025s时刻，x＝1m处的质点处在波峰位置6．如图所示，一列沿x轴传播的简谐横波，t＝0时刻的波形图如图甲所示，图乙表示x＝1.0m处质点P的振动图像．求：(1)波的波长λ和振幅A；(2)请判断这列波的传播方向，并计算该简谐横波传播速度v的大小；(3)t＝0.7s内质点Q运动的路程s.参考答案：1.B2.C3.C4.C．5.C．6.答案(1)2.0m10cm(2)沿x轴正方向5m/s(3)0.7m解析(1)由题图甲知，波的波长λ＝2.0m，振幅A＝10cm；(2)由v＝eq\f(λ,T)，又T＝0.4s，所以v＝5m/s，第2节波的反射和折射一、波的反射1．波面和波线(1)波面：从波源发出的波，经过相同传播时间到达的各点所组成的面，如图所示．波面和波线(2)波线：用来表示波的传播方向的线，波线与各个波面总是垂直的．2．波的分类(1)球面波：波面是球面的波．如空气中的声波．(2)平面波：波面是平面的波．如水波．3．波的反射(1)反射现象：波从一种介质传播到另一种介质表面时，返回原来介质传播的现象．(2)反射定律：反射波线、入射波线和法线在同一平面内，反射波线和入射波线分别位于法线的两侧；反射角等于入射角．二、波的折射1．折射现象：波在传播过程中，由一种介质进入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象．2．折射定律：eq\f(sini,sinr)＝eq\f(v1,v2)，式中v1和v2分别是波在介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波速．三、惠更斯原理1．内容：介质中波面上的每一个点，都可以看成一个新的波源，这些新波源发出子波，经过一定时间后，这些子波的包络面就构成下一时刻的波面．2．包络面：某时刻与所有子波波面相切的曲面．1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)只有平面波的波面才与波线垂直． (×)(2)任何波的波线与波面都相互垂直． (√)(3)反射波的频率、波速与入射波相同． (√)(4)折射波的频率、波速与入射波相同． (×)2．(多选)下列说法中正确的是()A．只有平面波的波面才与波线垂直B．任何波的波线与波面都相互垂直C．任何波的波线都表示波的传播方向D．有些波的波面表示波的传播方向BC[不管是平面波，还是球面波，其波面与波线均垂直，选项A错误，B正确；只有波线才表示波的传播方向，选项C正确，D错误．]3．(多选)下列叙述属于波的反射现象的是()A．在空房间里讲话，会感到声音比在野外响B．水波从深水区入射到浅水区方向变化C．讲话者又听到自己的回声D．声波从空气中进入水中速度变大AC[选项A、C都属于波的反射现象，B、D属于波的折射现象．]惠更斯原理波面一定是平面吗？根据如图思考波线与波面的关系是怎样的．提示：波面不一定是平面．波线与波面互相垂直，一定条件下由波面可确定波线，由波线可确定波面．1．对波线与波面的理解(1)波面不一定是面，如水波，它只能在水面传播，水波的波面是以波源为圆心的一簇圆．(2)波线是有方向的一簇线，它的方向代表了波的传播方向．(3)波线与波面互相垂直，一定条件下由波面可确定波线，由波线可确定波面．2．惠更斯原理的实质：波面上的每一点(面源)都是一个次级球面波的子波源，子波的波速与频率等于初级波的波速和频率，此后每一时刻的子波波面的包络面就是该时刻总的波动的波面．其核心思想是介质中任一处的波动状态是由各处的波动决定的．3．惠更斯原理的局限性：光的直线传播、反射、折射等都能用此来进行较好的解释．但是，惠更斯原理是比较粗糙的，用它不能解释衍射现象与狭缝或障碍物大小的关系，而且由惠更斯原理推知有倒退波的存在，而倒退波显然是不存在的．【例1】(多选)下列叙述中正确的是()A．空间点波源发出的球面波，其波面是一个球面，波线就是以波源为圆心的同心圆B．平面波的波线是一条直线，其波线相互平行C．根据惠更斯原理，波面各点都可看作一个子波源，子波前进的方向的包络面就是该时刻的波面D．利用惠更斯原理，只要知道t时刻波面的位置和波速，就可确定t＋Δt时刻波面的位置BCD[球面波的波线沿球面的半径方向，A错误；平面波的波线是一条直线，由于波线与波面垂直，故平面波的波线相互平行，B正确；由惠更斯原理可知，C正确；利用惠更斯原理，只要知道t时刻波面的位置和波速，就可确定另一时刻波面的位置，D正确．]利用惠更斯原理解释波的传播的一般步骤(1)确定一列波某时刻一个波面的位置．(2)在波面上取两点或多个点作为子波的波源．(3)选一段时间Δt.(4)根据波速确定Δt时间后子波波面的位置．(5)确定子波在波前进方向上的包络面，即为新的波面．(6)由新的波面可确定波线及其方向．eq\o([跟进训练])1．(多选)关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是()A．同一波面上的各质点振动情况完全相同B．同一振源的不同波面上的质点的振动情况一定不同C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面D．无论怎样的波，波线始终和波面垂直ACD[按照惠更斯原理：波面是由振动情况完全相同的点构成的面，而不同波面上质点的振动情况可能相同，如相位相差2π整数倍的质点的振动情况相同，故A对，B错；由波面和波线的概念，不难判定C、D对．故正确答案为A、C、D.]波的反射如图所示，一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱静．这是怎么回事？难道是人的活动减少了吗？提示：刚下过的雪是新鲜蓬松的，它的表面层有许多小气孔．当外界的声波传入这些小气孔时便要发生反射．由于气孔往往是内部大而口径小．所以，仅有少部分波的能量能通过口径反射回来，而大部分的能量则被吸收掉了．所以不是人的活动减少了．1.对波的反射的理解(1)波发生反射时波的传播方向发生了变化．(2)反射波和入射波在同一介质中传播，介质决定波速，因此波速不变，波的频率是由波源决定的，因此波的频率也不改变，根据公式λ＝eq\f(v,f)，可知波长也不改变．2.波的反射现象的应用(1)回声测距：①当声源不动时，声波遇到了障碍物会返回来继续传播，反射波与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在传播距离一样的情况下，用的时间相等，设经时间t听到回声，则声源距障碍物的距离为s＝v声eq\f(t,2).②当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时，声源发声时障碍物到声源的距离为s＝(v声＋v)eq\f(t,2).③当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离声源时，声源发声时障碍物到声源的距离s＝(v声－v)eq\f(t,2).(2)超声波定位：蝙蝠能发出超声波，超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来，蝙蝠就根据接收到的反射回来的超声波来确定障碍物或食物位置，从而确定飞行方向．另外海豚、雷达也是利用波的反射来定位或测速的．【例2】有一辆汽车以15m/s的速度匀速行驶，在其正前有一陡峭山崖，汽车鸣笛2s后司机听到回声，此时汽车距山崖的距离多远？(v声＝340m/s)[解析]若汽车静止，问题就简单了．现在汽车运动，声音传播，如图所示为汽车与声波的运动过程示意图．设汽车由A到C路程为s1，C点到山崖B距离为s；声波由A到B再反射到C路程为s2，因汽车与声波运动时间同为t，则有s2＝s1＋2s，即v声t＝v汽t＋2s所以s＝eq\f(v声－v汽t,2)＝eq\f(340－15×2,2)m＝325m.[答案]325meq\o([跟进训练])2．人耳只能区分相差0.1s以上的两个声音，人要听到自己讲话的回声，人离障碍物的距离至少要大于多少米？(已知声音在空气中的传播速度为340m/s)[解析]从人讲话到声音传到人耳的时间取0.1s时，人与障碍物间的距离最小．单程考虑，声音从人传到障碍物或从障碍物传到人耳时t＝eq\f(0.1,2)s＝0.05s，故人离障碍物的最小距离x＝vt＝340×0.05m＝17m.[答案]17m波的折射如图所示，骆驼队白天在沙漠中行走时，队伍后面的喊声，队伍前面往往听不到，而夜晚就不同，听的比较清楚，这是什么原因？提示：白天近地面的气温较高，声速较大，声速随离地面高度的增加而减小导致声音传播方向向上弯曲；夜晚地面温度较低，声速随离地面高度的增加而增加，声波的传播方向向下弯曲，这也是在夜晚声波传播地比较远的原因．1．波的反射、折射现象中各量的变化(1)波向前传播在两种介质的界面上会同时发生反射现象和折射现象，一些相关物理量变化如下：波现象比较项波的反射波的折射传播方向改变i＝i′改变r≠i频率f不变不变波速v不变改变波长λ不变改变(2)说明：①频率f由波源决定，故无论是反射波的频率还是折射波的频率都等于入射波的频率．②波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不变；折射波与入射波在不同介质中传播，波速变化．③根据v＝λf，波长λ与v及f有关，即与介质和波源有关，反射波与入射波在同一介质中，波速相同、频率相同，故波长相同．折射波与入射波在不同介质中传播，v不同，f相同，故λ不同．2．对折射定律的理解(1)表达式：eq\f(sini,sinr)＝eq\f(v1,v2).(2)理解①折射的原因：波在两种介质中的传播速度不同．②由于波在一种介质中的波速是一定的，所以eq\f(v1,v2)是一个只与两种介质的性质有关，与入射角、折射角均无关的常数，叫作第二种介质相对第一种介质的折射率，所以n21＝eq\f(v1,v2).③当v1>v2时，i>r，折射波的波线靠近法线；当v1<v2时，i<r，折射波的波线远离法线．当垂直于界面入射(i＝0°)时，r＝0°，传播方向不变．【例3】如图所示，某列波以60°的入射角由甲介质射到乙介质的界面上同时发生反射和折射，若反射波的波线与折射波的波线的夹角为90°，此波在乙介质中的波速为1.2×105km/s.(1)该波的折射角为多大？(2)该波在甲介质中的传播速度为多少？(3)该波在两种介质中的波长比为多少？思路点拨：解答本题时应注意以下几点：(1)由几何关系求折射角．(2)由折射定律求波速．(3)由v＝λf及波在两种介质中频率相同求波长之比．[解析](1)由反射定律可得反射角为60°，由题图的几何关系可得折射角为r＝30°.(2)由波的折射定律得eq\f(v甲,v乙)＝eq\f(sini,sinr)，所以v甲＝eq\f(sini,sinr)·v乙＝eq\f(sin60°,sin30°)·v2＝eq\f(\f(\r(3),2),\f(1,2))×1.2×105km/s＝2.08×105km/s.(3)因波长λ＝eq\f(v,f)，又因为波在两种介质中的频率相同，则eq\f(λ甲,λ乙)＝eq\f(v甲,v乙)＝eq\f(sini,sinr)＝eq\r(3).[答案](1)30°(2)2.08×105km/s(3)eq\r(3)处理波的折射问题的三点技巧(1)弄清折射现象发生的条件：当波从一种介质斜射入另一种介质时，波才发生折射现象．(当波垂直入射时不发生折射现象)(2)抓住入射波与折射波的区别与联系：波的频率相同、波速不同、波长不同．(3)计算时，注意公式“eq\f(sini,sinr)＝eq\f(v1,v2)”中角度与速度的对应；另外，可结合v＝λf及频率不变的特点，将公式转化为波长与角度的关系eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(sini,sinr)＝\f(λ1,λ2)))解决有关波长的问题．eq\o([跟进训练])3．图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则()A．2与1的波长、频率相等，波速不等B．2与1的波速、频率相等，波长不等C．3与1的波速、频率、波长均相等D．3与1的频率相等，波速、波长均不等D[波1、2都在介质a中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，A、B错；波1、3是在两种不同介质中传播，波速不同，但波源没变，因而频率相等，由λ＝eq\f(v,f)得波长不同，故C错，D对．]1．物理观念：波面、波线、反射现象、折射现象．2．科学思维：惠更斯原理、反射定律、折射定律．3．科学方法：比较波的反射和折射的不同．1．(多选)以下关于波的认识，正确的是()A．潜水艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊吸波材料，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的C．雷达的工作原理是利用波的直线传播D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的折射现象ABD[本题考查波的反射、折射现象在实际问题中的应用．声呐、雷达都是利用接收反射波来进行定位，A正确，C错误；D选项中水波的传播方向发生改变属于波的折射现象，D正确；隐形飞机是通过减少波的反射达到隐形的目的，B正确．]2．(多选)下列说法正确的是()A．任何波的波线都表示波的传播方向B．波面表示波的传播方向C．只有横波才有波面D．波传播中某时刻任一波面上各子波波面的包络面就是新的波面AD[波线表示波的传播方向，故A选项正确，B选项错误；所有的波都具有波面，故C选项错误；由惠更斯原理可知，故D选项正确．]3．甲、乙两人平行站在一堵又高又宽的墙前面，二人相距2a，距墙均为eq\r(3a)，当甲开了一枪后，乙在t时间后听到第一声枪响，则乙听到第二声枪响的时间为()A．甲开枪t后 B．甲开枪2t后C．甲开枪3t后 D．甲开枪4t后B[设声速为v，乙听到第一声枪响必然是甲开枪的声音直接传到乙的耳朵中，故t＝eq\f(2a,v) ①甲、乙两人与墙的位置如图所示，乙听到的第二声枪响必然是墙反射的枪声，由声波的反射定律和几何关系得：AC＝BC＝AB＝2a.故乙听到第二声枪响的时间t′＝eq\f(AC＋BC,v)＝eq\f(4a,v) ②由①②得：t′＝2t，故B对．]4．如图所示，某列波以60°的入射角由甲介质射到乙介质的界面上同时产生反射和折射，若反射波的波线与折射波的波线的夹角为90°.该波的折射角为________．[解析]由反射定律可得反射角为60°，由题图的几何关系可得折射角为r＝30°.[答案]30°第3节波的干涉和衍射学案学习目标：1.知道波的叠加原理、掌握波的干涉现象及形成稳定干涉图样的条件．2.知道波的衍射现象和发生明显衍射的条件．基础知识：一、波的叠加原理两列波相遇时，波形会发生变化；相遇后，这两列波又保持原来各自的形态继续传播．几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播，在它们重叠的区域里，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．这在物理学中称为波的叠加原理．二、波的干涉现象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．干涉的普遍性一切波在一定条件下都能够发生干涉，干涉是波特有的现象．一切波都能发生干涉，干涉现象是波的重要特征之一．三、波的衍射现象1．波的衍射：波绕过障碍物继续传播的现象.2．发生明显衍射现象的条件：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.3．波的衍射的普遍性：一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象.重难点理解：一、波的叠加与波的干涉波的叠加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．波的干涉1．发生干涉的条件：(1)两列波的频率相同；(2)相位差恒定；(3)振动方向相同．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：如图所示．(2)特点①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)．②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．③加强点的振幅为A1＋A2；减弱点的振幅为|A1－A2|，每个质点都在各自的平衡位置附近做简谐运动．典例1、如图甲，两列振幅和波长相同而传播方向相反的波，在相遇的某一时刻(如图乙)，两列波“消失”，此时介质中M、N两质点的运动方向是()A．M、N都静止 B．M、N都向上C．M向下，N向上 D．M向上，N向下答案C解析由题图可知，两列波的波峰与波谷叠加，振动减弱，两波的振幅相等，所以题图乙所示的时刻两列波“消失”．根据波形平移法判断可知，向右传播的波单独引起M的运动方向向下，N的运动方向向上，向左传播的波单独引起M的运动方向向下，N的运动方向向上，根据波的叠加原理可知，此时M质点的运动方向向下，N质点的运动方向向上，故C正确，A、B、D错误．典例2、两列完全相同的机械波于某时刻的叠加情况如图所示，图中的实线和虚线分别表示波峰和波谷，此时()A．a、b连线中点振动减弱B．a、b、c、d四点速度均为零C．再经过eq\f(1,2)周期，c、d两点振动加强D．再经过eq\f(1,4)周期，c、d两点振动加强答案B解析题图中a点处波谷与波谷相遇，b点处波峰与波峰相遇，两点速度均为零，a、b连线上的点均为振动加强点，振动始终加强；c、d两点振动始终减弱，振幅为0，即质点静止，B正确．二、波的衍射1.衍射是波特有的现象(1)一切波都能发生衍射现象，只是有的明显，有的不明显。(2)波的直线传播只是在衍射不明显时的近似。(3)波长较长的波容易产生明显的衍射现象。2.产生明显衍射现象的条件只有当缝、孔的宽度或障碍物尺寸跟波长相差不大，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。(1)障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，而是衍射现象是否明显的条件。一般情况下，波长较长的波容易产生显著的衍射现象。(2)波传到孔或障碍物时，孔或障碍物仿佛是一个新的波源，由它发出的与原来同频率的波(称为子波)在孔或障碍物后传播，于是，就出现了偏离直线传播的衍射现象。(3)当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。典例3、如图所示为观察水面波衍射的实验示意图，CA、BD是挡板，它们之间有一窄缝，A、B分别为窄缝边缘的两点．S点表示波源，相邻两波纹之间的距离表示一个波长，已知A、B间的距离与波长相差不多，则波穿过窄缝之后()A．波纹之间距离变大B．波的振幅变大C．波仅在SA与SB两直线之间的扇形区域内传播D．波能传播到SA、SB两直线外侧的区域答案D解析穿过窄缝之后，波的频率不变，波速不变，所以波长不变，即波纹间距不变，振幅不变，故选项A、B错误；波衍射后偏离直线传播路径，故C错误，D正确．巩固练习：1．如图所示为两列相向传播的、振幅和波长都相同的横波，它们在O点相遇，此后可能出现的状态是()2．如图所示是水波干涉示意图，s1、s2是两波源，A、D、B三点在一条直线上，两波源频率相同，振幅相等，则下列说法正确的是()A．A处质点一会儿在波峰，一会儿在波谷B．B处质点一直在波谷C．C处质点一会儿在波峰，一会儿在波谷D．D处质点一直在平衡位置3．如图所示为甲、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位于x＝0.2m处，则下列说法正确的是()A．这两列波不会发生干涉现象B．质点M的振动总是加强C．质点M将做振幅为10cm的简谐振动D．由图示时刻开始，再经过eq\f(1,4)甲波周期，质点M将位于波峰4．下列说法正确的是()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．波长越短的波，越容易发生明显的衍射现象D．只有波才有衍射现象5.如图所示，正中心O点是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷，A是挡板，B是小孔．不考虑波的反射因素，经过一段时间后，水面上的波形将分布于()A．整个区域 B．阴影Ⅰ以外的区域C．阴影Ⅱ以外的区域 D．阴影Ⅰ和Ⅱ以外的区域参考答案：1.B2.A3.B．4.D．5.B第4节多普勒效应及其应用【学习目标】1.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．【课上探究】知识点1：多普勒效应思考与交流1.什么是多普勒效应？2.什么条件下会发生多普勒效应？3.在声波发生多普勒效应时，声波自身的频率有没有发生变化？总结与提升1．定义：波源与观察者相互时，接收到的波的频率都会发生变化，这种现象叫作多普勒