(山东省专用)201x-201x学年高中物理 第十二章 机械波 第5、6节 多普勒效应 惠更斯原理
高中物理第十二章机械波第5节第6节惠更斯原理课件新人教版选修3
1．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．
2．利用惠更斯原理解释波的传播 如图1所示，以O为球心的球面波在时刻t的波面为γ，按照惠更斯原理，γ面上每个点 都是子波的波源．设各个方向的波速都是v，在Δt时间之后各子波的波面如图中一个 个的小圆所示，它的半径是vΔt.γ′是这些子波波面的包络面，它就是原来球面波的 波面γ在时间Δt后的新位置．可以看出，新的波面仍是一个球面，它与原来球面的半 径之差为vΔt，表示波向前传播了vΔt的距离．
3．多普勒效应的应用
(1)测量汽车速度 交通警车向行进中的车辆发射___频__率___已知的超声波，同时测量__反__射__波____的频率， 根据反射波___频__率__变__化___的多少就能知道车辆的速度． (2)测星球速度：测量星球上某些元素发出的光波的___频__率___，然后与地球上这些元素 __静__止____时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度．
解析：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． 答案：BC
4．下列说法中正确的是( ) A．根据惠更斯原理可知，介质中任一波面上的各点，都可以看作发射子波的波源 B．惠更斯原理只能解释球面波的传播，不能解释平面波的传播 C．若知道某时刻一列波的某个波面的位置，由惠更斯原理可以确定波的传播方向 D．惠更斯原理不能解释波的直线传播，可以解释波的反射与折射等相关现象
图1
图2
与此类似，可以用惠更斯原理说明平面波的传播(如图2所示)．
山东省专用学年高中物理第十二章机械波第节多普勒效应惠更斯原理讲义含解析新人教版选修.doc
第5、6节多普勒效应惠更斯原理1.多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，观察者接收到的波的频率都会发生变化的现象。
2．波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大，二者如果远离，观察者接收到的频率减小。
3．利用多普勒效应可以测车辆速度、星球速度、血流速度等。
4．惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。
一、多普勒效应1．多普勒效应(1)音调：音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低。
(2)多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象。
2．多普勒效应产生的原因(1)波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的，观察者观测到的频率等于波源振动的频率。
(2)当波源与观察者相互靠近时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察到的频率增加；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小。
二、多普勒效应的应用1．测车辆速度：交警向行进中的车辆发射频率已知的超声波，同时测量反射波的频率，根据反射波频率变化的多少就能知道车辆的速度。
2．测星球速度：测量星球上某些元素发出的光波的频率。
然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，可得星球的速度。
3．测血流速度：向人体内发射已知频率的超声波，超声波被血管中的血流反射后又被仪器接收，测出反射波的频率变化就可得血流速度。
三、惠更斯原理1．波面与波线(1)波面和波线的概念：①波面：波源发出的波，向四周传开，波峰组成了一个个圆，波谷也组成一个个圆，振动状态相同的点都组成了一个个圆，这些圆叫作一个个波面。
②波线：指与波面垂直的那些线，代表了波的传播方向。
如图所示。
(2)波的分类：①球面波：由空间一点发出的波，它的波面是以波源为球心的一个个球面，波线就是这些球面的半径。
②平面波：指波面是平面的波。
2．惠更斯原理(1)内容：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。
高中物理第十二章机械波第6节惠更斯原理教案新人教选修
第6节惠更斯原理物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。
【学情分析】学生在初中已经学习过光的反射和折射现象以及声音的反射现象。
因此本节课的学习学生有一定基础，本节课学生的学习难点在于接受一些新概念和惠更斯原理，并利用机械波的基本知识好惠更斯原理推导波的反射定律和折射定律，激发学生学习物理的兴趣。
而最后的落脚点却在应用两个定律分析问题解决问题上。
【教学目标】（一）物理观念1、知道波传播到两种介质交界面时会发生反射和折射。
2、知道波发生反射时，反射角等于入射角，反射波的频率、波速和波长都与入射波相同。
3、知道波发生折射是由于波在不同的介质中速度不同，知道折射角与入射角的关系。
（二）科学思维、科学探究1、复习声音的反射现象、光的反射和折射现象教师：引导复习学生：思考回顾2、水波的反射和折射教师：演示实验，并指导学生观察认识（可采用发波水槽和实物投影仪，也可利用多媒体播放实验视频）学生：观察实验，认识现象二、惠更斯原理（了解惠更斯对波传播规律的研究）1．相关概念：波面和波线：教师：引导学生思考问题：如何表示波传播的方向？然后指导学生阅读教材有关内容，理解（1）什么是波面？什么是波线？（2）对于水波和空间一点发出的球面波和平面波为例，如何理解波面和波线？学生：阅读教材，思考理解：（1）向各个方向传播的波峰（或波谷）在同一时刻构成的，叫做波面。
（2）图中与各个波面垂直的线叫波线，用来表示波的传播方向。
2．相关概念：子波源和子波→ 惠更斯原理教师：引导学生阅读教材有关内容，思考理解：（1）惠更斯原理的内容是什么？（2）以球面波为例，应用惠更斯原理解释波的传播。
学生：阅读教材，思考理解：（1）理解并能叙述惠更斯原理：（1690年提出）介质中波前上的各点，都可以看做一个新的波源（子波源），能够发出子波；其后，这些子波的包络面就是新的波面，这就是惠更斯原理。
（2）理解子波源、子波这一对概念（3）如何根据某时刻的波面和波线，作出过一段时间后新的波面？阅读教材上利用惠更斯原理在球面波、平面波两种情况下确定新波面的方法。
(最新整理)第十二章《机械波》全章课件
二、波的特性：
（一）横波的特性：
1、横波：质点的振动方向跟波的传播方向垂直 的波叫做横波．
2、波峰：在横波中凸起的最高处叫做波峰． 3、波谷：在横波中凹下的最低处叫做波谷． 4、横波也叫凹凸波．
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（二）纵波的特性：
1、纵波：质点的振动方向跟波的传播 方向在同一直线上的波叫做纵波．
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➢ 介质中各质点只在各自平衡位置附 近做机械振动，并不沿波的传播方向 发生迁移．
➢沿波的传播方向，介质中各质点依 次开始振动，距离波源愈近，愈先开 始振动．
➢每个质点的振动情况都和波源相同 （振动情况包括起振方向，振动周期， 振幅）
➢202经1/7/26过整周期，波形恢复原样
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止振动时，有 C
A绳上各质点同时停止振动,横波立即消 失
B绳上各质点同时停止振动，纵波立即消 失
C离波源较近的各质点先停止振动，较远 的各质点稍后停止振动
D离波源较远的各质点先停止振动，较近 的各质点稍后停止振动
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五、波动与振动
1．区别
振动是一个质点的往复运动，而波动是 介质中许多质点的集体运动．
为了从总体上形象地描绘出波的运动情况，物理学中采用了
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波的图24 象
第二节 波的图象
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一、波的图象的绘制
1.用横坐标x表示在波传播方向上各个质点的平衡位置 2.用纵坐标y表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移
正
方
向
ο
负
方
向
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y 位移
x
平衡位置
高中物理选修3---4第十二章《机械波》全章新课教学课件
思考：
简谐运动的研究对象有什么特点？
※单个质点或能 够看为质点的 单个物体。
思考：
如果做机械振动的质点与它周围空间的其他质点间有力的 作用，它的振动对周围质点会不会有影响？
※引起其他质点 的振动。
思考：
周围空间的其他质点的振动究竟是一种什么运动？
※其他质点发生 的是受迫振动。
一、机械波： 1.定义:机械振动在介质中的传播形成机械波. 2.产生条件: ①波源: 保持持续振动并引起其他质点振动的物体. 可以认为是第一个开始振动的质点. ②介质: 指传播机械波的物质。
选修3—4 第十二章《机械波》
第一节： 第二节： 第三节： 第四节： 第五节： 第六节：
全章新课教学课件
《波的形成和传播》 《波的图象》 《波长、频率和波速》 《波的衍射和干涉》 《多普勒效应》 《惠更斯原理》
选修3—4 第十二章 机械波
§12.1 波的形成和传播
复习回忆
自运动学角度看简谐运动：
§12.2 波的图象
复习回忆
问题1：机械波是怎样形成的？
介质可以看成是由大量的质点构成的，两相 邻的质点之间都有相互的作用力，介质上的某一 质点在波源的作用下发生振动时，就会带动与它 相邻的质点振动，这些质点的振动又会带动各自 周围的质点发生振动，这样振动就在介质中由近 及远的传播形成机械波。
复习回忆
2.沿波传播的方向，介质中 各质点由波源开始由近及远 振动；
3.介质中各质点只在各自的平衡位置附近振 动，质点并不会随波迁移；
4.介质中各质点的起振方向均相同，均与波 源的起振方向一致，且振动的T与f也与波源 一致。
【例题】日常生活中,发现皮球掉入池塘 中,能否通过往池塘丢入石块,借助石块激 起的水波将球冲到岸边吗?
高中物理(人教版)选修3-4(学案课件)：第十二章 机械波 第五节 多普勒效应(1)
(2)因警车接收到的频率低，由多普勒效应知警车与轿
人 教
版
车在相互远离，而警车车速恒定又在后面，可判断轿车车
物 理
速比警车车速大，故该车超速．
(3)若该车以20m/s的速度行进时，此时警车与轿车在
相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应偏高.
第十二章 机械波
蝙蝠如果每秒钟发射50次超声波，每次发出100个频
观察者接收到的频率增大；如果二者远离，观察者接收到
的频率减小．
人
教
版
②在观察者运动的情况下，引起观察者接收频率的改 物
理
变，是由于观测到的完全波的个数增加或减少；在波源运
动的情况下，引起观察者接收频率的改变，是由于波距缩
短或伸长．
第十二章 机械波
特别提醒：
①多普勒效应是所接收到的波的频率与波源频率不同
版
物
(1)此现象属于
理
()
A．波的衍射
B．波的干涉
C．多普勒效应
D．波的反射
(2)若该路段限速为100km/h，则轿车是否超速？
(3)若轿车以20m/s的速度行进，反射回的频率应怎样
变化？
第十二章 机械波
答案：(1)C (2)超速 (3)偏高
解析：(1)巡警车接收到的电波频率比发出时低，此现
象为多普勒效应．
D．进行人体按摩，治疗神经痛等疾患
第十二章 机械波
答案：ABCD
解析：本题考查超声波特性及其应用．A、C是利用超
声波的穿透本领和反射特性．B、D是利用超声波在液体中
传播时的液压冲击特性．因而A、B、C、D均正确．
人 教
版
物
理
第十二章 机械波
人 教 版 物 理
高中物理 Ch12(机械波)
第十二章 机械波12-1 一平面简谐纵波沿着线圈弹簧传播．设波沿着x 轴正向传播，弹簧中某圈的最大位移为3.0 cm ，振动频率为25 Hz ，弹簧中相邻两疏部中心的距离为24 cm ．当t = 0时，在x = 0处质元的位移为零并向x 轴正向运动．试写出该波的表达式．（答案：]21)6/(50cos[100.32π--π⨯=-x t y (SI)）12-2 一平面简谐波沿x 轴正向传播，波的振幅A = 10 cm ，波的角频率ω = 7π rad/s.当t = 1.0 s 时，x = 10 cm 处的a 质点正通过其平衡位置向y 轴负方向运动，而x = 20 cm 处的b 质点正通过y = 5.0 cm 点向y 轴正方向运动．设该波波长λ >10 cm ，求该平面波的表达式．（答案：]3112.07cos[1.0π+π-π=x t y (SI)）12-3 一平面简谐波沿x 轴正向传播，其振幅为A ，频率为ν ，波速为u ．设t = t ＇时刻的波形曲线如图所示．求(1) x = 0处质点振动方程；(2) 该波的表达式．（答案：]21)(2cos[π+'-π=t t A y ν；]21)/(2cos[π+-'-π=u x t t A y ν）12-4 一列平面简谐波在媒质中以波速u = 5 m/s 沿x 轴正向传播，原点O 处质元的振动曲线如图所示．(1) 求解并画出x = 25 m 处质元的振动曲线． (2) 求解并画出t = 3 s 时的波形曲线．（答案：)321cos(1022π-π⨯=-t y ，(SI)，图略；)10/cos(1022x y π-π⨯=-，(SI)，图略）12-5 已知一平面简谐波的表达式为 )37.0125cos(25.0x t y -= (SI) (1) 分别求x 1 = 10 m ，x 2 = 25 m 两点处质点的振动方程； (2) 求x 1，x 2两点间的振动相位差；(3) 求x 1点在t = 4 s 时的振动位移．（答案：)7.3125cos(25.010-==t y x (SI)，)25.9125cos(25.025-==t y x (SI)；-5.55 rad ；0.249 m ）12-6 一横波方程为 )(2cosx ut A y -π=λ， 式中A = 0.01 m ，λ = 0.2 m ，u = 25 m/s ，求t = 0.1 s 时在x = 2 m 处质点振动的位移、速度、加速度．（答案：-0.01 m ，0 m/s ，6.17×103 m/s 2）xu O t =t ′y12-7 如图，一平面波在介质中以波速u = 20 m/s 沿x 轴负方向传播，已知A 点的振动方程为 t y π4c o s1032-⨯= (SI)． (1) 以A 点为坐标原点写出波的表达式；(2) 以距A 点5 m 处的B 点为坐标原点，写出波的表达式．（答案：)]20/([4cos 1032x t y +π⨯=- (SI)；])20(4cos[1032π-+π⨯=-xt y (SI)）12-8 一平面简谐波沿x 轴正向传播，其振幅和角频率分别为A 和ω ，波速为u ，设t = 0时的波形曲线如图所示．(1) 写出此波的表达式． (2) 求距O 点分别为λ / 8和3λ / 8 两处质点的振动方程．(3) 求距O 点分别为λ / 8和3λ / 8 两处质点在t = 0时的振动速度．（答案：]21)/(cos[π+-=u x t A y ωω；)4/cos(π+=t A y ω，)4/cos(π-=t A y ω；2/2ωA -，2/2ωA ）12-9 如图，一平面简谐波沿Ox 轴传播，波动表达式为])/(2cos[φλν+-π=x t A y (SI)，求 (1) P 处质点的振动方程；(2) 该质点的速度表达式与加速度表达式．（答案：])/(2cos[φλν++=L t A y P π；])/(2sin[2φλνπν++π-=L t A P v ，])/(2cos[422φλνν++ππ-=L t A a P ）12-10 某质点作简谐振动，周期为2 s ，振幅为0.06 m ，t = 0 时刻，质点恰好处在负向最大位移处，求(1) 该质点的振动方程； (2) 此振动以波速u = 2 m/s 沿x 轴正方向传播时，形成的一维简谐波的波动表达式，（以该质点的平衡位置为坐标原点）；(3) 该波的波长．（答案： )cos(06.00ππ+=t y (SI)；])21(cos[06.0ππ+-=x t y (SI)；4m ）12-11 图示一平面简谐波在t = 0 时刻的波形图，求 (1) 该波的波动表达式； (2) P 处质点的振动方程．（答案：]2)4.05(2cos[04.0π--π=x t y (SI)； )234.0cos(04.0ππ-=t y P (SI)）ABxuxuOyOP(m) -12-12 图示一平面余弦波在t = 0 时刻与t = 2 s 时刻的波形图．已知波速为u ，求(1) 坐标原点处介质质点的振动方程；(2) 该波的波动表达式．（答案：)218/cos(0π-π=t A y (SI)；]21)16016(2cos[π-+π=x t A y (SI)）12-13 如图所示为一平面简谐波在t = 0 时刻的波形图，设此简谐波的频率为250 Hz ，且此时质点P 的运动方向向下，求(1) 该波的表达式； (2) 在距原点O 为100 m 处质点的振动方程与振动速度表达式． （答案：]41)200250(2cos[π++π=x t A y (SI)；)45500cos(1π+π=t A y ，)45500cos(500π+ππ-=t A v (SI)）12-14 如图所示，一简谐波向x 轴正向传播，波速u = 500 m/s ，x 0 = 1 m, P 点的振动方程为)21500cos(03.0π-π=t y (SI).(1) 按图所示坐标系，写出相应的波的表达式； (2) 在图上画出t = 0时刻的波形曲线．（答案：)21500cos(03.0x t y π-π+π= (SI)；x x y π=sin 03.0)0,(）12-15 一平面简谐波，频率为300 Hz ，波速为340 m/s ，在截面面积为3.00×10-2 m 2的管内空气中传播，若在10 s 内通过截面的能量为2.70×10-2 J ，求(1) 通过截面的平均能流； (2) 波的平均能流密度；(3) 波的平均能量密度．（答案：2.70×10-3 J/s ；9.00×10-2 J /(s ·m 2)；2.65×10-4 J/m 3）12-16 已知点波源向外发射球面波，波速为v 0，波源振动的角频率为ω ，初相为零．距波源为 1 m 处质点的振幅为A 0．设介质均匀且不吸收能量，试写出球面波的波动表达式．（答案：)]}/([cos{)/(0v r t r A y -=ω (SI)）12-17 如图所示，S 1，S 2为两平面简谐波相干波源．S 2的相位比S 1的相位超前π/4 ，波长λ = 8.00 m ，r 1 = 12.0 m ，r 2 = 14.0 m ，S 1在P 点引起的振动振幅为0.30 m ，S 2在P 点引起的振动振幅为0.20 m ，求P 点的合振幅．（答案：0.464m ）12-18 如图所示，两相干波源在x 轴上的位置为S 1和S 2，其间距离为d = 30 m ，S 1位于坐标原点O ．设波只沿x 轴正负方向传播，单独传播时强度保持不变．x 1 = 9 m 和x 2 = 12 m 处的两点是相邻的两个因干涉而静止的点．求两波的波长和两波源间最小相位差．（答案：6m ；± π ）12-19 图中A 、B 是两个相干的点波源，它们的振动相位差为π（反相）．A 、B 相距 30 cm ，观察点P 和B 点相距 40 cm ，且AB PB ⊥．若发自A 、B 的两波在P 点处最大限度地互相削弱，求波长最长能是多少．（答案：10 cm ）12-20 如图所示，两列相干波在P 点相遇．一列波在B 点引起的振动是 t y π⨯=-2cos 103310 (SI)；另一列波在C 点引起的振动是)212cos(103320π+π⨯=-t y (SI)； 令=BP 0.45 m ，=CP 0.30 m ，两波的传播速度u = 0.20 m/s ，不考虑传播途中振幅的减小，求P 点的合振动的振动方程．（答案：)212cos(1063ππ-⨯=-t y ）12-21 一平面简谐波沿Ox 轴正方向传播，波的表达式为 )/(2cos λνx t A y -π=, 而另一平面简谐波沿Ox 轴负方向传播，波的表达式为 )/(2cos 2λνx t A y +π= 求：(1) x = λ /4 处介质质点的合振动方程；(2) x = λ /4 处介质质点的速度表达式．（答案：)212cos(π+π=t A y ν；)2cos(2πππ+=t A v νν）12-22 一驻波中相邻两波节的距离为d = 5.00 cm ，质元的振动频率为ν =1.00×103 Hz ，求形成该驻波的两个相干行波的传播速度u 和波长λ ．（答案：u = 100 m/s ，λ = 0.10 m ）12-23 两波在一很长的弦线上传播，其表达式分别为：)244(31cos 1000.421t x y -π⨯=- (SI))244(31cos 1000.422t x y +π⨯=- (SI)PSS求： (1) 两波的频率、波长、波速； (2) 两波叠加后的节点位置； (3) 叠加后振幅最大的那些点的位置．（答案：ν = 4 Hz ，λ = 1.50 m ，u = λν = 6.00 m/s ；)21(3+±=n x m , n = 0，1，2，3, …；4/3n x ±= m , n = 0，1，2，3, …）12-24 设入射波的表达式为 )(2cos 1TtxA y +π=λ，在x = 0处发生反射，反射点为一固定端．设反射时无能量损失，求(1) 反射波的表达式； (2) 合成的驻波的表达式；(3) 波腹和波节的位置． （答案：])//(2cos[2π+-π=T t x A y λ；)21/2cos()21/2cos(2ππππ-+=T t x A y λ；波腹位置：λ)21(21-=n x , n = 1, 2, 3, 4,…；波节位置：λn x 21=, n = 1, 2, 3, 4,…）12-25 一弦上的驻波表达式为 t x y ππ⨯=-550c o s )6.1(c o s 1000.32(SI)． (1) 若将此驻波看作传播方向相反的两列波叠加而成，求两波的振幅及波速； (2) 求相邻波节之间的距离；(3) 求t = t 0 = 3.00×10-3 s 时，位于x = x 0 = 0.625 m 处质点的振动速度．（答案：A = 1.50×10-2 m ，u = 343.8 m/s ；0.625 m ；－46.2m/s ）12-26 在弹性媒质中有一沿x 轴正向传播的平面波，其表达式为)214cos(01.0π-π-=x t y (SI)．若在x = 5.00 m 处有一媒质分界面，且在分界面处反射波相位突变π，设反射波的强度不变，试写出反射波的表达式．（答案：)214cos(01.0π+π+=x t y (SI)）12-27 火车以u = 30 m/s 的速度行驶，汽笛的频率为ν0 = 650 Hz ．在铁路近旁的公路上坐在汽车里的人在下列情况听到火车鸣笛的声音频率分别是多少？ (1) 汽车静止； (2) 汽车以v = 45 km/h 的速度与火车同向行驶．（设空气中声速为V = 340 m/s ） （答案：火车迎面而来713Hz ，火车背离而去597Hz ；汽车在前687Hz ；火车在前619Hz ）12-28 甲火车以43.2 km/h 速度行驶，其上一乘客听到对面驶来的乙火车鸣笛声的频率为512 Hz ；当这一火车过后，听到其鸣笛声的频率为428 Hz ．求乙火车上的乘客听到乙火车鸣笛的频率和乙火车对于地面的速度（设空气中声波的速度为340 m/s ）．（答案：468 Hz ，18.4 m/s ）12-29 一个观察者站在铁路附近，听到迎面开来的火车汽笛声的频率为640 Hz ，当火车驶过他身旁后，听到汽笛声的频率降低为530 Hz ．问火车的时速为多少？（设空气中声速为330 m/s ）（答案：31.0 m /s ）12-30 甲和乙两个声源的频率均为500 Hz．甲静止不动，乙以40 m/s的速度远离甲．在甲乙之间有一观察者以20 m/s的速度向着乙运动．此观察者听到的声音的拍频是多少？（已知空气中的声速为330 m/s）（答案：3.3 Hz）12-31 一人手执一频率为400 Hz的声源以2.0 m/s的速度正对一高墙运动．声音在空气中的速度为330 m/s．此人听到的声音的拍频是多少？（答案：4.88 Hz）。
2020_2021学年高中物理第十二章机械波6惠更斯原理课件新人教版选修3_4
【解析】 反射波的波长、频率、波速与入射波都应该相等，故 A 错，B 错，折射波的波长、波速与入射波都不等，但频率相等，故 C 错，D 正确．
【答案】 D
变式训练 3 如图所示，是声波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ的折射情
况，由图判断下面说法中正确的是( )
A．入射角大于折射角，声波在介质Ⅰ中的波速大于它在介质
变式训练 2 某人想听到自己发出声音的回声，若已知声音在 空气中的传播速度为 340 m/s，那么他至少要离障碍物多远？(人对 声音的分辨时间为 0.1 s)
解析：区别人发出的声音与回声至少需要 0.1 s 的时间．设障 碍物至少和人相距 s，则有 2 s＝vt，得 s＝v2t＝340×2 0.1 m＝17 m.
解析：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．
答案：BC
点拨：①在各向同性的均匀介质中，波线与波面垂直，一定条 件下由波面可确定波线，由波线可确定波面．
②球面波的波线是沿半径方向的直线，平面波的波线是垂直于 波面的平行线．
【解析】 画出汽车与声音运动过程示意图如图所示，设汽车
由 A 到 C 位移为 x1，C 到山崖 B 距离为 x2，设汽车鸣笛到司机听 到回声时间为 t，则 t＝2 s
则：vx车1 ＝x1＋v声2x2＝t 解得 x2＝v声·t2－x1＝v声·t－2 v车t ＝340－215×2 m＝325 m. 【答案】 325 m
人教版高二物理选修3-4 第十二章 机械波 课件(共31张PPT)
2020/7/11
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典例精析 三、由波的传播方向确定质点的振动方向
(1)由图甲可知，t＝
T 2
时，质点8未到达波峰，正在向上
振动，质点12、16未振动.
(2)由图乙可知，t＝34T时，质点8正在向下振动，质点12
正在向上振动，质点16未振动.
(3)由图丙可知，t＝T时，质点8、12正在向下振动，质
例1 关于机械波的说法中，正确的是( ) A.各质点都在各自的平衡位置附近振动 B.相邻质点间必有相互作用力 C.前一质点的振动带动相邻的后一质点振动，后一质点
的振动必定滞后于前一质点
D.各质点随波的传播而迁移
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典例精析 一、机械波的形成及特点
解析 振源的振动使其周围质点依次振动，之所以能 依次振动下去，就是依靠了相邻质点间的相互作用力； 沿波的传播方向，后一质点的振动必滞后于前一质点 的振动；质点只在平衡位置附近振动，并不随波迁移. 答案 ABC
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典例精析 二、振动与波的关系
例2 关于振动与波的关系，下列说法中正确的是( ) A.振动是波的成因，波是振动的传播 B.振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合
起来呈现的运动现象
C.波的传播速度就是质点振动的速度 D.波源停止振动时，波立即停止传播
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三、机械波及特点
4.振动和波的区别与联系
(1)区别：振动是单个质点所表现出的周而复始的运动
现象；波是质点群联合起来表现出的周而复始的运动
现象.
(2)联系：①振动是波的起因，波是振动的传播.②有波
高中物理第十二章机械波章末总结课件选修34高中选修34物理课件
第十二章 机械波
章末总结
知识网络
12/12/2021
形成：机械振动在介质 中的传播
条件： 波源 (振源)、 介质 ，二者缺一不可
机 械 特点：传播振动形式、传递能量和信息，质点 不 随波迁移
机
波的 形成
波与振动的关系：有机械振动不一定 有机械波；有机械波必有机
械
械振动
波
分类：按机械波传播方向与质点振动方向的关系分为横波 和_纵__波__
反射和折射
12/12/2021
12/12/2021
波长λ
描述波的 物理量
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频率f(周期T)
波速v
λ
关系：v＝ λf 或v＝_T__
形成：前面的质点带动后面的质点，将 振动形式 传播出去 波 物理意义：横坐标表示波的传播方向上各质点的 平衡 位置，纵坐 的 标表示某一时刻各质点偏离 平衡位置的位移
机 械 波
图 象
振动图象与 波的图象
叠加原理：几列波相遇时保持各自的振动状态，各质点的位移等
于这几列波单独传播时引起的位移的_矢__量__和__
机 波的 干涉：频率相同 的两列波叠加，使某些区域的振动加强 ，某些区械 一些
域的振动 减弱 的现象
波 现象 多普勒效应：是由波源与观察者 相对运动 (距离变化)产生的，一
切波都能发生多普勒效应
相同点：纵坐标表示_位__移__
不同点
振动图象：横坐标表示_时__间__ 波的图象：横坐标表示_各__质__点__的__平__衡__位__置__
从波的图 象获得的 信息
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波长 各质点的位移大小和方向 各质点的振幅 波的传播方向和各质点的振动方向互判
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1．自主思考——判一判
(1)发生多普勒效应时，波源的频率没有发生变化。
(√ )
(2)当波源和观察者向同一个方向运动时,一定发生多普勒效应。 (×)
(3)只有横波才能发生多普勒效应。
(×)
(4)波面一定是平面。
(×)
(5)波的传播方向与波面平行。
(×)
(6)用惠更斯原理能够解释波的衍射现象与障碍物大Fra bibliotek的关系。 (×)
第 5、6 节
多普勒效应 惠更斯原理
1．多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相 远离时，观察者接收到的波的频率都会发生变 化的现象。
2．波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的 频率增大，二者如果远离，观察者接收到的频 率减小。
3．利用多普勒效应可以测车辆速度、星球速度、 血流速度等。
4．惠更斯原理：介质中任一波面上的各点，都可 以看做发射子波的波源，其后任意时刻，这些 子波在波前进方向的包络面就是新的波面。
()
A．远去的汽车声音越来越小
B．炮弹迎面飞来，声音刺耳
C．火车向你驶来时，音调变高，远离你而去时，音调变低
D．大风中，远处人的说话声时强时弱
解析：声波音调的高低由其频率决定，据多普勒效应，当声源
二、多普勒效应的应用 1．测车辆速度：交警向行进中的车辆发射 频率已知 的超声 波，同时测量 反射波 的频率，根据反射波频率 变化的多少 就能
知道车辆的速度。 2．测星球速度：测量星球上某些元素发出的光波的 频率 。
然后与地球上这些元素 静止 时发光的频率对照,可得星球的速度。 3．测血流速度：向人体内发射 已知频率 的超声波，超声波
如图所示。
(2)波的分类： ①球面波：由空间一点发出的波，它的波面是以 波源 为球 心的一个个球面，波线就是这些球面的 半径 。 ②平面波：指波面是 平面 的波。 2．惠更斯原理 (1)内容：介质中任一波面上的各点，都可以看做发射 子波 的 波源，其后任意时刻，这些 子波 在波前进方向的包络面就是新 的波面。
[解析] 女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她 就有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变 高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低。选项 A、D 正 确，B、C 错误。
[答案] AD
观察者接收到的频率的判断 (1)声音的音调取决于频率，频率高则音调高，频率低则 音调低。 (2)当波源与观察者相互靠近时，观察者接收到的频率大于 波源频率，音调变高；反之，观察者接收到的频率小于波源频 率，音调变低。
2．合作探究——议一议 (1)炮弹由远处飞来从头顶呼啸而过的整个过程中，我们所听到 的音调会发生怎样的变化？为什么？ 提示：波源与观察者距离的变化会引起接收频率的变化，频率 的变化会引起音调的变化，由于炮弹离我们先变近后变远，所 以音调先变高后变低。 (2)人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转向对 方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，这样做是利 用声波的什么特点提高耳朵的接收能力？
(2)应用： ①如果知道某时刻一列波的某个 波面 的位置,还知道 波速 , 利用惠更斯原理可以得到下一时刻这个 波面 的位置，从而确定波 的 传播方向 。
②利用惠更斯原理只能解释衍射现象中波的传播方向，不能 解释波的 强度 。无法说明衍射现象与狭缝或障碍物 大小 的关系。
3．波的反射与折射 (1)反射现象：波遇到介质界面会 返回来 继续传播的现象。 (2)折射现象：波从一种介质 射入另一种介质时,波的 传播 方 向发生改变的现象。
一、多普勒效应 1．多普勒效应
(1)音调：音调由 频率 决定,频率 高 则音调高,频率 低 则音调低。
(2)多普勒效应：波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到 的 波的频率 都会发生变化的现象。
2．多普勒效应产生的原因 (1)波源与观察者相对静止时，1 s 内通过观察者的波峰(或 密部)的数目是 一定 的，观察者观测到的频率 等于 波源振动 的频率。 (2)当波源与观察者相互靠近时，1 s 内通过观察者的波峰 (或密部)的数目 增加 ，观察到的频率 增加 ；反之，当波源与 观察者互相远离时，观察到的频率 变小 。
[典例] [多选]如图所示，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
被血管中的血流 反射 后又被仪器接收,测出反射波的频率变化就 可得血流速度。
三、惠更斯原理
1．波面与波线 (1)波面和波线的概念：
①波面：波源发出的波，向四周传开，波峰 组成了一个个圆， 波谷 也组成一个个圆,振动状态相同的点都组成了一个个圆,这些圆
叫作一个个波面。
②波线：指与波面 垂直 的那些线，代表了波的传播方向。
提示：在耳廓原有形状、面积的基础上增加一个手的面积是为 了增加波的反射来提高耳朵的接收能力。
对多普勒效应的理解
1．波源频率 波源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，称为一个 完全波。频率表示单位时间内完成的全振动的次数。因此波源 的频率又等于单位时间内波源发出的完全波的个数。
2．接收频率 (1)波源和观察者相对静止。观察者接收到的频率等于波源的频率。 (2)波源和观察者有相对运动。观察者在单位时间内接收到的完全 波的个数发生变化，即感觉到波的频率发生变化。 波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的频率增大；二者如果相 互远离，观察者接收到的频率减小。 3．音调 音调由频率决定，频率高则音调高，频率低则音调低。观察者听 到的声音的音调，是由观察者接收到的频率，即单位时间内接收到的 完全波的个数决定的。
1．有经验的铁路养护人员可以从火车鸣笛的声音判断火车的行驶
方向。他所利用的是声波的
()
A．干涉现象
B．衍射现象
C．多普勒效应
D．反射现象
解析：据多普勒效应现象，当火车运动方向靠近养护人员时，
他听到的声音音调较高，火车远离养护人员时，他听到的声音
音调较低。
答案：C
2．[多选]下列哪些现象是多普勒效应