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时间:2018-11-30
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1、4波的干涉、衍射和多普勒效应一、考点聚焦1、波的叠加,波的干涉、衍射现象Ⅰ2、声波、超声波及其应用Ⅰ3、多普勒效应Ⅰ二、知识扫描1、波的衍射现象:波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。发生明显衍射的条件是,孔、缝、障碍物的尺寸比波长小或跟波长相差不多。一切波都能发生衍射,衍射是拨特有的现象。2、波的叠加:几列波相遇时能够保持各自的运动状态继续传播;在他们重叠的区域内,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分别引起的位移的矢量和。3、波的干涉:两列相干波叠加,使得某些区域振动加强,某些区域振动减弱,并且
2、振动加强区域和振动减弱区域相互间隔,这种现象叫做波的干涉,形成的图样叫做波干涉图样。产生干涉的条件是两列波的频率相同,相位差恒定。一切波都可能发生干涉,干涉是波特有的现象。4、多普勒效应:由于波源和观察者之间有相对运动,使观察者感到波的频率发生变化的现象,叫做多普勒效应。当波源和观察者相对静止时,观察者接收到的频率等于波源的频率。当波源和观察者相对靠近时,观察者接收到的频率大于波源的频率。当波源和观察者相对远离时,观察者接收到的频率小于波源的频率。一切波都能发生多普勒效应。设波源S振动的频率为f,波源和观察者A孝沿同一直线运动,相对于
3、地面的速度分别为vS和vA。波在介质中的传播速度为vp,且vS4、无阻尼振动中)。例2如图7-4-1所示,S1和S2是湖面上两个完全相同的水波的波源,MN是足够长的湖岸,水波的波长为2m,S1与S2的连线与湖岸垂直,且S1S2=5m,则岸边始终平静的地方共有()A、1处B、3处C、5处D、无数处〖解析〗岸边到两个波源距离差(波程差)为半波长的奇数倍的地方是始终平静的(振动减弱区)。O点的波程差最大,为5m,其左右各有波程差为3m、1m的平静地点,所以始终平静处一共5处,所以选C.〖点评〗要求掌握干涉区振动加强和振动减弱条件。例3图7-4-2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5、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)间的距离表示一个波长,则波经过孔之后的传播情况,下列说法中正确的是()A、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,将波源的频率增大,将能更明显地观察到衍射现象〖解析〗此时孔的尺寸与波长相近,能观察到明显的衍射现象,所以A选项正确;衍射不改变波速和频率,所以B选项正确;孔扩大后,将逐渐偏离发生明显衍射的条件,所以C选项正确;而波源频率增大,会使波长变小,更加符合明显衍射条件,所6、以D选项错误。所以选ABC.〖点评〗发生明显衍射的条件是,孔或障碍物的尺寸比波长小或差不多。例4如图7-4-3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()A、f1fC、f1>f,f2>fD、f1>f,f27、.当火车驶来时,站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少?当火车驶去时,站在铁道旁的观察者听到的笛声频率又是多少?〖解析〗火车驶来时,观察者感受到的声波波长为λ1=VT-vT=所以,观察者感受到的声波频率为f1====292Hz火车驶去时,观察者感受到的声波波长为λ2=VT+vT=所以,观察者感受到的声波频率为f2====260Hz〖点评〗解多普勒效应问题,关键是建立运动模型,即由于波源的相对运动使相邻波峰间距离被压缩或拉大,导致接受波长的变化,使人听起来觉得频率变了。四、变式迁移1、关于波的衍射,下列说法中正确的是()A、衍射现象必须8、在一定条件下才能发生B、明显衍射现象必须在一定条件下才能发生C、衍射是某些波所特有的现象D、衍射是所有波所特有的现象2、如图7-4-4所示,一个波源在绳的左端发出半个波a,频率为f1,振幅为A1,另一个波源在绳的右端发出
4、无阻尼振动中)。例2如图7-4-1所示,S1和S2是湖面上两个完全相同的水波的波源,MN是足够长的湖岸,水波的波长为2m,S1与S2的连线与湖岸垂直,且S1S2=5m,则岸边始终平静的地方共有()A、1处B、3处C、5处D、无数处〖解析〗岸边到两个波源距离差(波程差)为半波长的奇数倍的地方是始终平静的(振动减弱区)。O点的波程差最大,为5m,其左右各有波程差为3m、1m的平静地点,所以始终平静处一共5处,所以选C.〖点评〗要求掌握干涉区振动加强和振动减弱条件。例3图7-4-2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
5、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)间的距离表示一个波长,则波经过孔之后的传播情况,下列说法中正确的是()A、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,将波源的频率增大,将能更明显地观察到衍射现象〖解析〗此时孔的尺寸与波长相近,能观察到明显的衍射现象,所以A选项正确;衍射不改变波速和频率,所以B选项正确;孔扩大后,将逐渐偏离发生明显衍射的条件,所以C选项正确;而波源频率增大,会使波长变小,更加符合明显衍射条件,所
6、以D选项错误。所以选ABC.〖点评〗发生明显衍射的条件是,孔或障碍物的尺寸比波长小或差不多。例4如图7-4-3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()A、f1fC、f1>f,f2>fD、f1>f,f27、.当火车驶来时,站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少?当火车驶去时,站在铁道旁的观察者听到的笛声频率又是多少?〖解析〗火车驶来时,观察者感受到的声波波长为λ1=VT-vT=所以,观察者感受到的声波频率为f1====292Hz火车驶去时,观察者感受到的声波波长为λ2=VT+vT=所以,观察者感受到的声波频率为f2====260Hz〖点评〗解多普勒效应问题,关键是建立运动模型,即由于波源的相对运动使相邻波峰间距离被压缩或拉大,导致接受波长的变化,使人听起来觉得频率变了。四、变式迁移1、关于波的衍射,下列说法中正确的是()A、衍射现象必须8、在一定条件下才能发生B、明显衍射现象必须在一定条件下才能发生C、衍射是某些波所特有的现象D、衍射是所有波所特有的现象2、如图7-4-4所示,一个波源在绳的左端发出半个波a,频率为f1,振幅为A1,另一个波源在绳的右端发出
7、.当火车驶来时,站在铁道旁的观察者听到的笛声频率是多少?当火车驶去时,站在铁道旁的观察者听到的笛声频率又是多少?〖解析〗火车驶来时,观察者感受到的声波波长为λ1=VT-vT=所以,观察者感受到的声波频率为f1====292Hz火车驶去时,观察者感受到的声波波长为λ2=VT+vT=所以,观察者感受到的声波频率为f2====260Hz〖点评〗解多普勒效应问题,关键是建立运动模型,即由于波源的相对运动使相邻波峰间距离被压缩或拉大,导致接受波长的变化,使人听起来觉得频率变了。四、变式迁移1、关于波的衍射,下列说法中正确的是()A、衍射现象必须
8、在一定条件下才能发生B、明显衍射现象必须在一定条件下才能发生C、衍射是某些波所特有的现象D、衍射是所有波所特有的现象2、如图7-4-4所示,一个波源在绳的左端发出半个波a,频率为f1,振幅为A1,另一个波源在绳的右端发出
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