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1、第3课时 波的特有现象 声波 超声波,机械振动和机械波,一、波的叠加 1波的独立传播原理：两列波相遇前、相遇过程 中和相遇后，各自的_不发生任何变化 2叠加原理：在两列波重叠的区域里，任何一个 质点都同时参与两列波引起的振动，其振动的位 移为两列波单独存在引起的位移的_,波形,矢量和,二、波的干涉和衍射,相等,大小,加强,减弱,相互间隔,绕过障碍物,干涉现象是波叠加的特殊现象，若不满足干涉条件，只能发生叠加现象衍射始终存在，有明显和不明显之分，干涉和衍射是波特有的现象，一切波都能发生,三、声波 1声波：声源的振动在_的传播声波是纵波，是机械波的一种 2声速：声波在空气中的传播速度约为_.声速与
2、_有关，与_无关,介质,340_m/s,介质,声源,3声波的分类 (1)可闻声波：频率范围在_的声波 (2)超声波：频率高于_Hz的声波，可用于工程质量检测及疾病的诊断 (3)次声波：频率低于_的声波 4人耳能够把回声与原声区别开来的最小时间间隔为_.,20 Hz20 000 Hz,20 000,20 Hz,0.1 s,四、多普勒效应 1定义：由于波源和观察者有相对运动，使观察者感到_发生变化的现象 2实质：_的频率没有变化，观察者接收到的频率发生变化 3说明：机械波和_波都能发生多普勒效应现象,波的频率,波,电磁,一、关于加强点、减弱点的位移与振幅的理解 1加强处和减弱处都是两列波引起的位移
3、的矢量和，质点的位移都随时间变化，各质点仍围绕平衡位置振动，与振源振动周期相同,2振动加强处振幅大，等于两列波的振幅之和，即AA1A2，质点的振动能量大，并且始终最大减弱处振幅小，等于两列波的振幅之差，即A|A1A2|，质点振动能量小，并且始终最小，若A1A2，则减弱处不振动,3加强点的位移变化范围：|A1A2|A1A2|，减弱点位移变化范围：|A1A2|A1A2|.,【说明】 当波源以速率v匀速靠近静止的观察者时，观察者“感觉”到的频率变大了，但不是“越来越大”了，同样当波源以速率v匀速远离静止的观察者时，观察者“感觉”到的频率变小了，但也不是“越来越小”,一、波的干涉问题 如右图所示，S1
4、、S2是两个相干波源，它们振动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的波峰和波谷图中所标的a、b、c、d四点中d点到两波源距离相等，下列说法中正确的有( ),A该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，d质点振动既不是最强也不是最弱 B该时刻a质点振动最弱，b、c、d质点振动都最强 Ca质点的振动始终是最弱的，b、c、d质点的振动始终是最强的 D再过T/4后的时刻，a、b、c三个质点都将处于各自的平衡位置，因此振动最弱,【解析】 该时刻a质点振动最弱，b、c质点振动最强，因为它们分别是波峰与波谷、波峰与波峰、波谷与波谷相遇的点，这不难理解但是d既不是波峰和波峰叠加，又不是波谷
5、和波谷叠加，如何判定其振动强弱？从图中可以看出，d是S1、S2连线的中垂线上的一点，到S1、S2的距离相等，所以两列波在任何时刻在该点的振动方向和位移均同向，由叠加原理得该点必然为振动最强点,在干涉现象中，振动加强点和减弱点是固定的，不随时间的延伸而变化，即加强点始终加强，减弱点始终减弱故A正确 【答案】 A,【点评】 振动加强点的“加强”是做简谐运动的振幅变大了；振动减弱点的“减弱”是做简谐运动的振幅变小了，既然做简谐运动，其位移就变化，就不会始终保持最大，或始终保持最小,1如图所示，均匀介质中两波源S1、S2分别位于x轴上x10、x212 m处，质点P位于x轴上xP4 m处t0时刻两波源同
6、时开始由平衡位置向y轴正方向振动，振动周期均为T0.1 s，传播速度均为v40 m/s，波源S1和S2的振幅分别为A12 cm和A21 cm.则在t0至t0.3 s内质点P通过的路程为( ),A12 cm B16 cm C20 cm D28 cm,因两波源振动方向相同，频率相等，质点P与两波源的距离差d8 m4 m4 m，为整数倍波长，故质点P处为振动加强点，叠加后振幅变为12 cm，这0.1 s内路程为4(A1A2)12 cm，故总路程为20 cm. 【答案】 C,二、波的图象与波特有现象的综合 一个位于原点O的波源S发出一列沿x轴正向传播的简谐横波，波速为400 m/s，已知在t0时刻，波
7、刚好传到x40 m处，当时的波形图如上图所示. 在x轴上横坐标x400 m处固定一个波的接收器P(图中未画出)，则下列说法中正确的是( ),A波源开始振动的方向一定是向下 Bx40 m处的质点在t0.5 s时刻位于最大位移处 C接收器在t1.0 s时刻才接收到此波的信号 D若从t0时刻起波源S沿x轴负向以10 m/s的速度匀速移动，则接收器接收到此波时的频率将变小,【答案】 AD,2如下图甲所示，O为波源，OP间距为s，t0时刻O点开始由平衡位置向下振动，产生向右的沿直线传播的简谐横波，图乙表示P点振动的图象(从t1时刻开始振动)则以下说法正确的是( ),【答案】 ACD,(2009年高考广东
8、卷)如右图为声波干涉演示仪的原理图，两个U形管A和B套在一起，A管两侧各有一小孔声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率_的波当声波分别通过A、B传播到右侧小孔时，若两列波传播的路程相差半个波长，则此处声波的振幅_；若传播的路程相差一个波长，则此处声波的振幅_,命题研究,高考链接,【解析】 声波从左侧小孔传入管内，被分成两列频率相同的波且相位差固定若传播的路程相差为半波长的偶数倍，则干涉相长；若传播的路程相差为半波长的奇数倍，则干涉相消所以若两列波传播的路程相差半个波长(半波长的奇数倍)，则此处声波的振幅减小；若传播的路程相差一个波长(半波长的偶数倍)，则此处声波的振幅增大 【答案】 相同 减小
9、 增大,本题属于波的叠加、干涉问题，是高考中的高频考点，一般难度不大在干涉现象中，振动加强是指质点合振动的振幅增大，振动质点的能量增大；振动减弱是指质点合振动的振幅减小，能量减小不论是振动加强区域还是减弱区域，各质点的振动周期都与波源的振动周期相同，各质点振动的位移是周期性变化的要得到稳定的干涉现象，观察到干涉图样，两个波源必须是频率相同，振动方向相同的相干波源,(2008年高考上海单科)有两列简谐横波a、b在同一媒质中沿x轴正方向传播，波速均为v2.5 m/s.在t0时两列波的波峰正好在x2.5 m处重合，如下图所示 (1)求两列波的周期Ta和Tb. (2)求t0时两列波的波峰重合处的所有位
10、置,(3)辨析题：分析并判断在t0时是否存在两列波的波谷重合处 某同学分析如下：既然两列波的波峰与波峰存在重合处，那么波谷与波谷重合处也一定存在只要找到这两列波半波长的最小公倍数，即可得到波谷与波谷重合处的所有位置 你认为该同学的分析正确吗？若正确，求出这些点的位置若不正确，指出错误处并通过计算说明理由,1如右图所示，一个波源在绳的左端发生波甲，另一个波源在同一根绳的右端发生波乙，波速都等于1 m/s.在t0时刻，绳上的波形如图a所示，则根据波的叠加原理，下述正确的是( ) A当t2 s时，波形如图b，t4 s时，波形如图c B当t2 s时，波形如图b，t4 s时，波形如图d C当t2 s时，
11、波形如图d，t4 s时，波形如图c D当t2 s时，波形如图c，t4 s时，波形如图d,【解析】 t2 s，xvt2 m，甲、乙两波均传至2、3之间，叠加后各点位移为零；t4 s时，xvt4 m故选项D对 【答案】 D,2如右图所示，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( ),A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 【答案】 AD,3关于次声波和超声波，以下说法中不正确的是( ) A频率低于20 H
12、z的声波为次声波，频率高于20 000 Hz的声波为超声波 B次声波的波长比可闻声波长，超声波的波长比可闻声波短 C次声波的频率太低，即使是强次声波对人体也无伤害 D在同一种均匀介质中，在相同的温度条件下，次声波、可闻声波和超声波的波速均相等,【解析】 由次声波和超声波的定义知A正确；声波的传播速度由介质决定，与频率无关，所以D项正确；由vf知，频率较低的次声波比可闻声波波长长，频率较高的超声波比可闻声波波长短，B正确；强次声波可使人耳聋、昏迷、精神失常甚至死亡，故C不正确 【答案】 C,4如下图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处的人感受到的声波的频率为f2，则( ),Af1f, f2f Bf1f, f2f Cf1f, f2f Df1f, f2f 【解析】 声源靠近A处的人，由多普勒效应知，他接收到的频率变大，即f1f：相反，声源远离B处的人，则他接收到的频率变小，即f2f，故选项D对 【答案】 D,5如右图所示，A处放一频率为40 Hz的音叉，经过橡皮管ACB和ADB连通到B处，在B处完全听不到音叉振动的声音，已知管ACB的长度为0.4 m，声音在空气中传播速度为320 m/s，那么管ADB的长度至少为多少米？,【答案】 4.4 m,
