波的形成和传播
第一节 波的形成和传播
教学目标：
1、 理解波的形成过程及质点的振动特点
2、 理解波的传播过程的特点
3、 知道横波和纵波的异同，机械波的一般特点 【建构新知】
一、横波的形成和传播 （一） 横波：
（二） 横波的形成和传播特点 （三） 常见横波：
二．纵波 1．概念： 2．特点：
3．常见纵波： 三．机械波
1．形成条件： 2．机械波的特点
3．波传播的是能量和振动这种运动形式 【知识运用】
例题1: 如图所示,a 图中有一条均匀的绳,1、2、3、4…是绳上一系列等间隔的点.现有一列简谐横波沿此绳传播.某时刻,绳上9、10、11、12四点的位置和运动方向如图b 所示(其他点的运动情况未画出),其中点12的位移为零,向上运动,点9的位移达到最大值.试在图c 中画出再经过
4
3
周期时点3、4、5、6的位置和速度方向 例题2.一列简谐横波从A 点沿X 轴正方向传播了一个周期以后,形成如图所示的波形.此时波源突然停止振动,其余质点的振动情况如何?
课后作业:
1.下列关于机械波的说法中,正确的是( ) A .有机械振动一定有机械波 B .有机械波一定有机械振动
C .波源一旦停止振动,波就立即停止传播
D .机械波是机械振动在介质中的传播过程,是传递能量和信息的一种方式 2.下列关于机械波的说法中正确的是( ) A .介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动 B .传播波的过程中相邻质点间必有相互作用力
C .随着波的传播,介质中的各质点也将由近及远地迁移出去
D .将相邻的两个质点比较,离波源近的质点带动离波源远的质点振动
3.下列关于横波和纵波的说法中正确的是( ) A .沿水平方向传播的叫横波
B .纵波在介质中可沿任意方向传播
C .纵波和横波不可以同时在同一介质中传播
D .凡是振动方向和波的传播方向在同一直线上的波都是纵波 4.下列关于横波的说法中正确的是( )
A .横波中,波的传播方向就是波中质点的振动方向
B .横波中,质点的振动方向一定与波的传播方向垂直
C .横波中,质点的振动方向一定与波的传播方向在一条直线上
D .横波有波峰和波谷
5.把闹钟放在密闭的钟罩内,在玻璃罩外仍然可以听到闹钟的铃声.但如果将玻璃罩内的空气用抽气机抽出去,就听不到闹钟的铃声,这说明( )
A .声波是纵波
B .抽去罩内的空气后,闹钟不再运转了
C .气体和固体都能传播声音
D .声波不能在真空中传播
6.一个小石子投向平静的湖水中,会激起一圈圈波纹向外传播,如果此时水面上有一片树叶,下列对树叶运动情况的叙述中正确的是( )
A .渐渐飘向湖心
B .渐渐飘向湖边
C .在原处上下振动
D .沿着波纹做圆周运动 7.如图所示,为沿水平方向的介质中的部分质点,每相邻两质点间距离相等,其中O 是波源.设波源的振动周期为T ,自波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时,经过
4
T
,质点1开始起振,则下列关于各质点的振动和介质中波的说法中正确的是( )
A .介质中所有质点的超振方向都是竖直向下的,但图中质点9起振最晚
B .图中所画出的质点起振时间都是相同的,起振位置和起振方向是不同的
C .图中质点8的振动完全重复质点7的振动,只是质点8振动时,通过平衡位置或最大位移的时间总是比质点7通过相同位置时落后
4
T D .只要图中所有质点都已振动了,质点1与质点9的振动步调就完全一致,但如果质点1发生的是第100次振动,那么质点9发生的就是第98次振动
8.A 、B 、C 、D 、E 、F 、G 是一条绳上的七个点,当绳子的A 端振动时,向右形成如图所示的绳波,波刚传到G ,则波源A 已振动了______T ,绳上的C 点已振动了______T .
9.AB 为一弹性绳,设法在绳上传播一个脉冲的波,如图所示,当波从A 向B 传播时,绳上质点开始起振的速度方向是向______；若波从B 向A 传播,绳上质点开始起振时,质点振动的速度方向是向______.
第二节 波的图象
教学目标：
1．明确波的图象的物理意义。 2．掌握振动图象与波形图象区别
3．已知波的传播方向，由波的图象确定任意质点在某时刻的振动方向 【建构新知】 1．波的图象 横坐标—— 纵坐标—— 简谐波的图象是
2．波的图象的物理意
义
提问1：比较振动图象
与波形图象
3．已知波的传播方向，由波的图象确定任意质点在某时刻的振动方向
提问2：从前图中，你能否判断出在该时刻A 、B 、C 、D 、G 五点的振动方向？ 提问3：(接上问)波若向右或左传播时，每点的振动方向如何？ 课后作业:
1.如图所示为一列简谐波的图象,下列说法中正确的是( ) A .波一定沿x 轴正方向传播 B .波一定沿x 轴负方向传播
C .如果质点a 正沿y 轴正方向运动,则波沿x 轴正方向传播
D .如果质点a 正沿y 轴正方向运动,则波沿x 轴负方向传播
2.如图所示是一列简谐波的图象,下列关于该图象的说法中,正确的是（ ） A .这一定是一列横波的图象 B .这可能是一列纵波的图象
C .波中各个质点都一定在竖直方向振动
D .波中各个质点可能在水平面内振动
3.如图为一列横波在某一时刻的波形图象,若已知这列波向右传播,在这一时刻有( )
A .质点F 正在沿y 轴正方向运动
B .质点
C 的速度为零,加速度也为零 C .质点
D 和F 的运动方向相同 D .质点
E 和I 的速度相同 4.关于简谐波,下列说法正确的是( ) A .各质点振动的振幅都相同 B .简谐波是振动质点在介质中的传播过程 C .各质点振动的周期都与振源的振动周期相同
D .简谐波是最基本最简单的波,其波形图象是一条正弦或余弦曲线
振动图象 波的图象 图线
研究对象
研究内容
图线的变化
物理意义
5.如图所示为一列沿x 轴负方向传播的简谐波在某一时刻的图象下列说法中正确的是( )
A .该时刻a 点和d 点处的质点位移相同,速度方向相反
B .该时刻b 点和c 点处的质点位移相同,速度方向也相同
C .质点b 比质点c 先回到平衡位置
D .质点a 比质点d 先回到平衡位置
6.如图所示为一简谐波在某时刻的图象,已知质点a 将比质点b 先回到平衡位置,则下列说法中正确的是( ) A .波沿x 轴正方向传播 B .波沿x 轴负方向传播 C .质点a 的速度正在增大 D .质点b 的速度正在增大
7.如图所示,实线为简谐波在时刻t 的图象,虚线为简谐波经△t 时间后的图象,则下列说法中正确的是( ) A .这列简谐波一定沿x 轴正向传播 B .这列简谐波一定沿x 轴负向传播
C .实线上的质点a 经△t 时间后位于虚线上的a 1,位置
D .实线上的质点a 经△t 时间后位于虚线上的a 2位置
8.如图所示为一列横波在某一时刻的波形图,已知波向右传播,则下列叙述正确的是( )
A .经过一定时间,C 点将运动到E 点处
B .M 点和P 点的振动情况时刻相同
C .P 点比M 点先到达最低位置
D .B 、D 两点的振动步调相反
9.一列横波在某时刻的波形图如图所示若质点.此时向上运动,则波的传播方向______,若波向左传播,则此时振动方向向下的质点有______
10.如图所示为-列简谐横波在某时刻的波形图,作出2
T
前、后两个时刻的波的图象
11.一列水波由M 点向N 点传播,某时刻观察到M 点处在波峰,N 点处在平衡位置向上运动,且M 、N 之间只有一个波谷,请在图中做出M 、N 两点之间的波形图
第三节波长、频率和波速
教学目标：
1、知道描述波的物理量──波长，周期（频率）和波速
2、会用波的公式：解题
3、掌握波的时间周期性和空间周期性的特点
【建构新知】
1、波长：
2、周期和频率：
3、波长，周期（频率）和波速三者关系：
提问1：从下图波的图象中你可以直接看出哪些物理量？
提问2：上图中，质点A的振动状态传到E点时，求点A运动的位移、路程各是多少？此过程质点B的振动状态向右传播多远？
例1．一列沿x方向传播的横波，其振幅为A，波长为λ，某一时刻波
的图象如图所示。在该时刻，某一质点的坐标为(λ，0)，经过四分之
一周期后，该质点的坐标为
例2．如图所示为一列简谐波在某一时刻的波的图象
求：(1)该波的振幅和波长。
(2)已知波向右传播，说明A、B、C、D质点的振动方向。
(3)画出经过T/4后的波的图象。
例3．一列简谐波在t时刻的波形图如图所示若波沿x轴正方向传
播,且波速为2m／s,做出(t+3)s和(t-3)s两个时刻的波的图象
例4．如图所示,实线为简谐波在t时刻的图线,虚线为波在
(t+0.01)s时刻的图线,若波速为100m／s.
(1)指出简谐波的传播方向
(2)x=1m处的质点在此0.01s内的位移多大?方向如何?
(3)x=1m处的质点在此0.01s内的平均速度多大?方向如何?
课后作业:
1.关于波长的说法中正确的是( )
A .在一个周期内振动在介质中向前传播一个波长
B .在一个周期内介质中的振动质点通过的路程为一个波长
C .在波的传播方向上,波长等于两个相邻且振动完全相同的质点平衡位置间的距离
D .波长等于横波中波峰与波峰间的距离
2.关于波的频率,下列说法中正确的是( )
A .波的频率由波源决定,与介质无关
B .波的频率等于各质点的振动频率
C .波从一种介质进入另一种介质时频率可能改变
D .波的频率由波长和波速决定 3.关于波速的正确说法是( )
A .反映了振动在介质中传播的快慢
B .反映了介质中质点振动的快慢
C .波速由介质决定与波源无关
D .反映了介质中质点迁移的快慢 4.沿波的传播方向上,在任意时刻位移都相同的两质点是( ) A .相距
4
1
波长的两个质点 B .相距
4
3
波长的两个质点 C .相距半波长奇数倍的两个质点 D .相距半波长偶数倍的两个质点
5.一列简谐横波沿直线传播,A 和B 是该直线上的两点,相距1.2m .当横波刚好到达其中某一点时开始计时,已知4s 内A 点完成了8次全振动.B 点完成了10次全振动,则该波的传播方向及其波速分别是( )
A .方向由
B 向A ,v =1.5m ／s B .方向由A 向B ,v =1.5m ／s
C .方向由A 向B ,v =0.3m ／s
D .方向由B 向A ,v =03m ／s 6.一列简谐横波沿x 轴传播,某时刻波上A 、B 两质点都在平衡位置,这时两点间相距3m ,且在两点间只有一个波峰,则这列波的波长可能为( ) A .2m B .3m C .4m D .5m
7.一列简谐波在第一种介质中的波长为λ1,在第二种介质中传播时波长为λ2,且λ2=4λ1,那么波在这两种介质中的频率之比和波速之比分别为( )
A .4:1,1:1
B .1:1,1:4
C .1:1,4:1
D .1:4,1:1
8.有一频率为0.5Hz 的简谐波,波速为4m ／s ,沿波传播方向上有相距1m 的两个质点,它们相继到达波峰的时间差为( )
A .2s
B .1s
C .0.5s
D .025s
9.一列横波沿一直线传播,某时刻直线相距d 的A 、B 两点均在平衡位置,且A 、B 间只有一个波峰,若传播方向是B →A ,如图所示,经时间t ,质点B 恰好第一次到达波峰位置,该波的波速可能等于(
) ①
6t d ②4t d ③4t 3d ④2t
3d A .只有①可能 B .只有②可能 C .只有③④可能 D .①②③④都可能
10.一列简谐波在某一时刻的波形如图所示,质点M 在该时刻的振动速度为v ,经过0.2s ,M 点振动速度仍为v ,再经过0.2s ,M 的速度为-v ,则该波( )
A .向左传播,波速为10m ／s
B .向左传播,波速为5m ／s
C .向右传播,波速为10m ／s
D .向右传播,波速为5m ／s
波动问题的多解性
教学目标：
⒈波的传播方向不确定必有两种可能解 ⒉波形变化时间与周期关系不确定必有系列解 ⒊波形移动距离与波长关系不确定必有系列解 【知识运用】 波动问题的多解性：
波在传播过程中由于时间上的周期性、空间上的周期性、及传播方向的双向性是导致波动问题的多解性的原因，若加限定条件，可使无限解转化为有限解或唯一解，具体表现在： ⒈波的传播方向不确定必有两种可能解 ⒉波形变化时间与周期关系不确定必有系列解
⒊波形移动距离与波长关系不确定必有系列解
已知t 和(t + Δt)时刻的波形图，从波的空间周期性和时间周期性求波速
例1:一列波在t 1时刻的波形图如图中的实线所示，t 2时刻的波形图如图中的虚线所示，已知Δt=t 2- t 1=0.5s,求 ①这列波可能的波速？
②若波速为68m/s ，这列波向哪个方向传播？
已知两质点的平衡位置间距离和两质点的位移所处的位置，求其波长的可能值
例2．绳上有一简谐横波向右传播，当绳上某一质点A 向上运动达最大值时，在其右方相距0.30m 的质点B 刚好向下运动达到最大位移，若已知波长大于0.15m ，求该波的波长。
例3．一列简谐横波沿x 轴正方向传播，0点为波源。0=t 时的波形如图，此刻波传播到x 轴上的B 质点，在它左边的A 质点在负最大位移处。在s t 5.01=时，质点A 第二次出现在正的最大位移处，试讨论以下问题：
（1）该波波源开始振动的方向 （2）该波的波速
（3）s t 5.01=时，质点C 的位置和振动方向
（4）当m x 5=的质点E 第一次出现在正最大位移处时，质点B 的位置和振动方向 （5）s t 25.2=时刻，质点C 相对平衡位置的位移 （6）试画出s t 75.0=时刻的波形图
x/cm -
例4.如图，一根张紧的水平绳上有相距14m 的a 、b 两点，b 点在a 点的右方，当一列简谐波沿此绳向右传播时，若a 点处于波峰位置时，b 点恰处于平衡位置，且向下运动，经过1.00秒后，a 位于平衡位置，且向下运动，而b 点恰处于波谷位置，求这列波可能的波速？
课外作业：
1.如图所示为一列简谐波在t =O 时刻的波形图线,已知当t =1s 时质点P 第一次到达波峰,那么该波的波长为______m ,频率为______Hz ,波速为______m ／s
2.如图所示是一列简谐波在t =0时的波形和已传播的距离,波沿x 轴正方向传播,已知从t =0至t =1.1s 内,质点P 三次出现在波峰位置,且在t =1.1s 时P 点刚好处在波峰位置,则P 点的振动周期是______s ；经过______s ,另一质点Q 第一次到达波峰
3.一列简谐横波,在某一时刻的波形图如图所示,已知波速为8m ／s ,自左向右传播,若从这一时刻起,经过1.75s ,质点A 的位移是______,通过的路程是______,在这段时间内,波的传播距离是______
4．如图，是一列简谐横波沿x 轴正方向传播，在0=t 时刻的波
形。已知这列波在P 点处依次出现两个波峰的时间间隔为s 4.0，
则下列说法中正确的是
A ．这列波的波长为m 5
B ．这列波的波速为s m /10
C ．质点Q 需要再经过s 7.0，才能第一次达到波峰
D ．质点Q 到达波峰时，质点P 也恰好到达波峰
5．一列横波在x 轴上传播，01=t 和s t 05.02=时的波形分别如下图中的实线和虚线所示。
（1）若波向右传播，且周期大于)(12t t -，求波速。 （2）设周期小于)(12t t -，且波速为s m /60，求波的传播方向。
6．如图，一列简谐横波向右传播，波速为v ，沿波的传播方向上有相距为L 的P 、Q 两质点。某时刻P 、Q 两质点都处于平衡位置，且P 、Q 间仅有一个波峰。经过时间t ，Q 质点第一次运动到波谷，试求出波长的可能值。
cm
y /m
x /22-0
123
4
5
9
P
Q
Q P
v cm
y /m
x /02.02
.0-8
a b
习题课
例1．绳上有一简谐横波向右传播，当绳上某一质点A 向上运动到最大位移时，在其右方相距0.30m 的质点B 刚好向下运动到最大位移.已知波长大于0.15m ，则该波的波长等于多少？
例2．图是一列简谐波在某一时刻的波形，已知A 质点此时向下运动，则波的传播方向如何？并画出 前的波形．
例3．由原点O 处的波源发生的一列简谐波沿x 轴正向传播，在t=0时刻的波形曲线如图所示，已知这列波的质点P 连续出现两次波峰的时间间隔为0.4s ，则（ ） A. 这列波的波长为5cm B. 这列波的传播速度为10m/s
C. 当t=0.7s 时，质点Q 第一次到达波峰
D. 质点Q 到达波峰时，质点P 恰好到达波谷
例4．如图所示为一简谐波在t 1=0时刻的波的图象，波的传播速度v=2m/s ，质点M 在平衡位置上，求从t 1=0到t 2=2.45s 这段时间内，质点M 通过的路程和位移各多大？
例5．如图所示，A 、B 一列简谐横波中的两点，某时刻，A 正处
y/cm 2
-2
O 12
3
4
5678910
x/m
x/m
5-5
0M 0.4
y
于正向最大位移处，另一点B 恰好通过平衡位置向-y 方向振动。已知A 、B 的横坐标分别为x A =0,x B =70m ，并且波长λ符合不等式：20m<λ<80m ,求波长λ.
课后作业:
1．一列简谐横波沿直线传播，在传播方向上有相距6m 的A 、B 两点，某时刻A 点在正位移最大值处，而B 点恰好在平衡位置，从这一时刻起，经s t 3105-?=?，A 点回到平衡位置，而B 点恰好在负位移最大值处。已知该简谐横波波长m 6?λ，且T t T 2???。试求这列波的波长、频率和速度。
2．如图，一列横波t 时刻的图线用实线表示，又经s t 2.0=?的图线用虚线表示。已知波长为m 2，则以下叙述正确的是
A ．若波向右传播，则最大周期是s 2
B ．若波向左传播，则最大周期是s 2
C ．若波向左传播，则最小波速是s m /9
D ．若波速是s m /19，则传播方向向左
D ．若N 为波源，则该时刻P 质点动能最小
3．如图，实线为某时刻的波形图象，虚线是经过s 2.0时的波形图象。 （1）假定波向左传播，求它传播的可能距离 （2）若这列波向右传播，求它的最大周期 （3）假定波速是s m /35，求波的传播方向
4．下图中的实线是一列简谐横波在某一时刻的波形曲线。经s 2.0后，
其波形如图中虚线所示。
设该波的周期T 大于s 2.0，求： （1）由图中读出波的振幅和波长
（2）如果波向右传播，波速是多大？波的周期是多大？ （3）如果波向左传播，波速是多大？波的周期是多少？
第四节 波的反射、折射
教学目标：
1．知道波面与波线、波的反射、波的折射等概念；
2．通过实例，了解惠更斯原理，能用其分析波的反射和折射；
3．认识波从一种介质射入另一种介质时，频率不变，入射角的正弦与折射角的正弦之比等于波在这两种介质中对应的速度之比，即
21sin sin θθ= 2
1v v
。 【课堂反馈】
1． 一列声波在第一种均匀介质中的波长为λ1，在第二种均匀介质中的波长为λ2，若 λ1=2λ2，则该声波在两种介质中的频率之比和波速之比分别为（ ）
A ．2∶1，1∶1
B ．1∶2，1∶4
C ．1∶1，2∶1
D ．1∶1，1∶2
2．关于声波，下列说法中正确的是（ ）
A ．空气中的声波是纵波
B ．声波不仅能在空气中传播，也能在固体、液体和真空中传播
C ．声音在水中传播的速度大于在空气中的传播速度
D ．对于在空气中传播的声波来说，由于v =λ·f ，所以频率越高，声速也越大 3．下列说法正确的是（ ）
A ．入射波面与法线的夹角为入射角
B ．反射角跟入射角相等
C ．入射波线与法线的夹角为入射角
D ．入射波线与界面夹角为入射角
4．一只汽船以4 m/s 速度在河面上航行，船上发出一鸣笛声，旅客在3 s 后听到了前方悬崖反射回来的回声，问悬崖离汽船原来所在位置有多远?
【巩固练习】
1．下列说法正确的是（ ）
A．入射角与折射角的比等于两波速比
B．入射波的波长小于折射波的波长
C．入射波的波长大于折射波的波长
D．入射波的波长等于反射波波长
２．人在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话声音要宏亮，是因为( )
A.室内空气不流动
B.室内声音多次反射
C.室内声音发生折射
D.室内物体会吸收声音
3．到过海边的人都可以看到，当海风斜向吹向海岸时，海浪总是垂直拍击海岸，由此现象可以判断（）
A．水波不遵循机械波的传播规律
B．水波遵循机械波的传播规律，上述现象是因为水波的折射而引起的
C．水波在深水区的传播速度大于在浅水区的传播速度
D．水波在深水区的传播速度小于在浅水区的传播速度
4．对于波长为100m的声波，下列哪些说法是错的（）
A．在同一介质中，比波长为20m的声波传播快
B．在空气中频率比在水中大
C．声波能发生折射，但折射后频率改变
D．声波能发生反射，但反射后波速改变
5．下列哪些现象不属于反射现象（）
A．回声 B．夏日雷声轰鸣不绝
C．水波绕过水中芦苇秆传播 D．在空房中讲话感到声音更响
E．水波从深水区进入浅水区传播方向发生改变
6．某一物体发出声音在空气中的波长为1m，波速等于340 m/s，在海水中的波长为4.5m，
在海面上发出的声音经0.5s听到回声，则该海水深为________m．
７．一列波以60°的入射角入射到两种介质的交界面上，反射波刚好跟折射波垂直，若入射波的波长为0.6米，那么折射波的波长为 m，反射波的波长为 m.
８.声波在空气中传播速度V1＝340m/s，在钢铁中的传播速率为4900m/s，一人用锤子敲击一下铁桥的一端而发出声音，经空气和桥传到另一端的时间差为2s，则桥长 m，空气中和钢铁中声波的频率之比是，波长之比是 .
９．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°，此波在乙介质中的波速为1.2×105 km/ｓ，求：该波在甲介质中的传播速度．
10．一架飞机水平匀速地在某同学头顶飞过，当他听到飞机的发动机声从头顶正上方传来时，发现飞机在他前上方约与地面成60°角的方向上，据此可估算出此飞机的速度约为声速的倍.
11．图5-4-1是在高速公路上用超声波速度仪测量车速的示意图，测速仪固定并正对被测物发出和接收超声波脉冲信号，根据发出和接收到的信号间的时间差，测出被测物体的速度。图5-4-2是测量仪记录脉冲信号得到的纸带，p1、p2表示测速仪发出的超声波信号，n1、n2表示p l、p2经汽车反射回来的信号。设记录时纸带匀速移动，p1、p2之间的时间间隔△t＝1.0s，
超声波在空气中传播的速度是v＝340 m／s ，若汽车是匀速行驶的，则根据图B可知，汽车在接收到p1、p2两个信号之间的时间内前进的距离是____________m，汽车的速度是______________ m／s。
5-4-1
5-4-2
12.5 波的衍射
教学目标：
1．通过实验，认识波的衍射现象；
2．知道波发生明显衍射现象的条件；
3．知道衍射是波特有的现象。
【课堂反馈】
1．波长为0.01m的超声波，在经过某一小孔时发生了明显的衍射现象，则这个小孔的可能直径为（）
A．大约为1m左右
B．大约为0.01m左右
C．大约为0.1cm左右
D．大约为0.1m左右
2．波长为60m和17m的两列声波在空气中传播时，下列叙述中正确的是（）A．波长为60m的声波比波长为17m的声波传播速度慢
B．波长为60m的声波比波长为17m的声波频率小
C．波长为60m的声波比波长为17m的声波容易发生衍射
D．波长为60m的声波不能被反射
3．关于波的衍射，下列说法中错误的是（）
A．衍射是一切波的特性
B．波长与孔的宽度差不多时，能发生明显衍射
C．波长比孔的宽度小得越多，衍射现象越不明显
D．波长比孔的宽度大得越多，衍射现象越不明显
4．波的衍射现象是指波的的现象，通过衍射，波能将传到“阴影”区域，这是波特有的现象。
5．同样的声波在空气和水中传播，哪种情况更容易发生衍射？
【巩固练习】
1．下列哪些属于显著的衍射现象( )
A.水波前进方向上遇到突出在水面上的小石头，小石头对波的传播没有影响
B.水波前进方向上遇到一障碍物，障碍物后面的水并没有发生振动
C.水波前进方向上有一个带孔的屏，孔后的区域传播着圆形的波
D.水波前进方向上有一个带缺口的屏，水波经过缺口沿直线传播，屏后“阴影区”的水面没有明显的波纹
2．如图所示是观察水面波衍射的实验装置，AC和BD是两块挡板，BC是一个孔，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）之间距离表示一个波长，则波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是（）
A．此时能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，使波源频率增大，能更明显观察到衍射现象
3．关于波的衍射现象，下列说法中正确的是（）
A．某些波在一定条件下才有衍射现象
B．某些波在任何情况下都有衍射现象
C．一切波在一定条件才有衍射现象
D．一切波在任何情况下都有衍射现象
4．下列现象或事实属于衍射现象的是（）
A．风从窗户吹进来
B．雪堆积在背风的屋后
C．水波在前进方向上遇到凸出在水面上的小石，小石对水波的传播没有影响
D．晚上看到水中月亮的倒影
5．当波出现明显的衍射现象时，可能是（）
A．波长比障碍物的尺寸小得多
B．波长比障碍物的尺寸大得多
C．波长与障碍物的尺寸相差不多
D．波长与障碍物的尺寸相差较多
6．原来小孔宽与水波波长相差不多，当孔逐渐变到很宽的过程中，其衍射现象（）A．一直很明显
B．一直不明显
C．由很明显变得不明显
D．由不明显变得很明显
7．水波通过小孔时发生一定程度的衍射，为使衍射现象更不明显，可以（）A．增大小孔尺寸，同时增大水波的频率
B．增大小孔尺寸，同时减小水波的频率
C．缩小小孔尺寸，同时增大水波的频率
D．缩小小孔尺寸，同时减小水波的频率
8．已知空气中的声速是340m/s。现有几种声波：（1）周期为0.05s；（2）频率为104Hz；（3）波长为10m。它们传播时若遇到宽度约为13m的障碍物，发生明显衍射现象的是（）A．（１）和（２）
Ｂ．（２）和（３）
Ｃ．（１）和（３）
Ｄ．都可以
9．日常生活中，一般的障碍物（尺寸为１.７cm~17m）都“挡”不住声音，据此你是否能估算一下一般声音的频率范围？
10．将一只小瓶立于水波槽中，在槽中激发水波，若想在瓶子后面看到水波绕进的现象，激发水波的振子振动频率大些好还是小些好?为什么?
11．在做水波通过小孔衍射的演示实验时，激发水波的振子振动频率为5Hz，水波在水槽中传播速度为0.05m/s,为使实验效果更明显,使用的小孔直径d应满足什么条件?
12.6 波的干涉
教学目标：
1．知道波的叠加原理；
2．通过实验，认识波的干涉现象，知道产生稳定干涉现象的条件；
3．知道干涉是波特有的现象。
【课堂反馈】
1．两列简谐横波均沿x轴传播、传播速度大
小相等，其中一列沿x正方向传播，如图的实线所
示，这两列波的频率相等，振动方向均沿y轴，则
图中x＝1、2、3、4、5、6、7、8各点中振幅最大
的是x＝___ _ 的点，振幅最小的是x＝___ _的点。
2．对声波的各种现象，以下说法中正确的是（）
A．在空房子里讲话，声音特别响，这是声音的共鸣现象
B．绕正在发音的音叉走一圈，可以听到忽强忽弱的声音，这是声音的干涉现象
C．古代某和尚房里挂着的磐常自鸣自响，属于声波的共鸣现象
D．把耳朵贴在铁轨上可以听到远处的火车声，属于声波的衍射现象
3．关于波的干涉，下列说法正确的是（）
A．只有横波才能产生干涉，纵波不能产生干涉
B．只要是波都能产生稳定的干涉
C．不管是横波还是纵波，只要叠加的两列波的频率相等，振动情况相同就能产生稳定干涉D．波的干涉是波叠加的特例
4．两列波相叠加产生了稳定的干涉现象，得到了干涉图样，以下关于干涉的说法中正确的是A．两列波的频率一定相等B．振动加强区与振动减弱区总是相互间隔的C．振动加强与振动减弱处交替变化D．振动加强区
始终加强，振动减弱处始终减弱
5．如图所示，一根弹性绳的两端相向传播着完全对称的脉冲波形A和B，当它们完全相遇时，则绳子上a质点的振动方向；O质点的振动方向 .(填“向上”、“向下”、“无”)
【巩固练习】
1．两频率相同，振幅也相同的波叠加发生干涉，下列说法正确的是（）（A）波峰与波峰相遇时，质点的振动加强，波谷与波谷相遇时，质点振动减弱
（B）波峰与波峰相遇处的质点总是在波峰
（C）波峰与波峰相遇处，质点在以后的时刻位移也能出现零的时候
（D）波谷与波峰相遇处的质点的位移总是零
2．如图（a）所示，两
列相同的波相向传播，
当它们相遇时，可能的
波形是图(b）中的
（）
3．如图所示表示两列相
干水波的叠加情况，图
中的实线表示波峰，虚
线表示波谷．设两列波的振幅均为5cm，且图示的范围内振幅不变，
波速和波长分别为1m/s和0.5 m。C点是BE连线的中点，下列说法
正确的是（）
A．C、E两点都保持静止不动
B．图示时刻A、B两点的竖直高度差为20cm
C．图示时刻C为振动加强点
D．从图示的时刻起经0.25 s，B点通过的路程为20cm
4．如图所示，S1、S2为水波槽中的两个波源，它们分别激起两列水波，图中实线表示波峰，虚线表示波谷。已知两列波的波长分别为λ1、λ2，且λ1＞λ2，该时刻在P点为两列波波峰与波峰相遇，则以下叙述中正确的是（）
A．P点有时在波峰有时在波谷，振动始终加强
B．P点始终在波峰，不可能在波谷
C．因为λ1＞λ2，所以P点的振动不遵守波的叠加原理
D．P点的振动遵守波的叠加原理，但并不始终互相加强
5．如图所示，在同一均匀介质中有S 1和S2两个振动情况完全相
同的波源，现将S1、S2连线分成四等分，若每一等分恰好等于半
个波长，则图中各等分点P、Q、R中( )
A.Q点总处于波谷
B.P、R两点总处于波峰
C.Q点振动始终增强
D.P、Q、R三点处振动总是增强
6.两列波相叠加产生了稳定的干涉现象，得到了干涉图样，以下关于干涉的说法中正确的是( )
A.两列波的频率一定相等
B.振动加强区与振动减弱区总是相互间隔的
C.振动加强与振动减弱处交替变化
D.振动加强区始终加强，振动减弱处始终减弱
7．如图所示，在X轴上A、B为振动情况相同的波源，同时向同一方向振动，相距3m，振幅为0.05m，两列波波长均为2m，问(1)X轴上坐标为1.0m、1.5m、2.0m、2.5m处质点的振幅各是多大?(2)若波速为5m/s，则2.5m处的质点在0.8s内通过的路程为多少?
8．如图所示，两个相同的声源S1和S2相距d＝10m，频率
f＝1700Hz，振动为同步振动，Q是S1S2连线的中点，OQ
是S1、S2连线的中垂线，OQ长L＝400m，OP线段平行于
S1S2连线，OP＝16m，已知空气中声速为340m/s，试问：
①在O点振动将加强还是减弱；
②在OP线段上会出现几个振动最弱的位置.
12.7 多普勒效应
【双基提要】
通过实验感受多普勒效应；解释多普勒效应产生的原因；通过列举多普勒效应的应用实例，了解多普勒效应的应用。
1．现象：当火车向你驶来时，感觉音调变高；当火车离你远去时，感觉音调变低（音调由频率决定，频率高音调高；频率低音调低）。
2．多普勒效应：由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率变化的现象叫多普勒效应。
3．多普勒效应的成因：声源完成一次全振动，向外发出一个波长的波，频率表示单位时间内完成的全振动的次数，因此波源的频率等于单位时间内波源发出的完全波的个数，而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。
当波源与观察者有相对运动时，如果两者相互接近，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。
在多普勒效应中，波源的频率是不改变的，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感到频率发生了变化。
4．多普勒效应是波动过程共有特性，不仅机械波有，电磁波和光波也会产生多普勒效应。【课堂反馈】
1．关于多普勒效应，下列说法正确的是（）
A．多普勒效应是由于波的干涉引起的
B．多普勒效应说明波源的频率发生了变化
C．多普勒效应是由于波源与观察者之间有相对运动而产生的
D．只有声波可以产生多普勒效应
2．当火车进站鸣笛时，我们在车站听到的声调（）
A．变低B．不变C．变高D．不知声速和火车车速，不能判断
3．由于波源和观察者之间有，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普勒效应。
4．当波源与观察者有相对运动时，如果两者相互接近，观察者接收到的频率将波源频率；如果两者远离，观察者接收到的频率将波源频率（填“大于”“等于”或“小于”）。
【巩固练习】
1．如图所示表示产生机械波的波源O做匀速运动的情况，图中的圆表示波峰，则
（1）该图表示的是（）
A．干涉图象B．衍射图象
C．反射图象D．多普勒效应
（2）波源正在移向（）
A．A点B．B点C．C点D．D点
（3）观察到波的频率最低的是（）
A．A点B．B点C．C点D．D点
2．火车驶近我们时，汽笛的音调听起来比火车静止时汽笛的音
调，这时，人耳感觉到的频率比汽笛发出的频率．
３．设想你随同一个波峰一起远离波源，则你接收到的频率将变
为．
４．如图所示，波源Ｓ不动，每秒发出３０个完全波，观察者１ｓ内由
位置Ａ移到位置Ｂ，则观察者每秒接收到个完全波．
５．有一种钢丝操纵做圆周飞行的模型飞机，装有两冲程的活塞式发动
机作为动力．操纵者站在圆心，在他听来，发动机工作时发出的声音的
音调是平稳不变的．场边的观察者则听到发动机声音的音调忽高忽低地
做周期性变化，这是由于，
这种现象叫做．
6.关于多普勒效应的说法中,正确的是( )
A.只要波源在运动,就一定能观察到多普勒效应
B.当声源静止.观察者运动时,也可以观察到多普勒效应
C.只要声源在运动,观察者总是感到声音的频率变高
D.当声源相对观察者运动时,观察者听到的声音的音调可能变高,也可能变低
7.关于次声波和超声波,下列说法中正确的是( )
A.次声波和超声波都不能引起人类听觉器官的感觉
B.次声波和超声波都容易发生明显的衍射现象
C.次声波在传播过程中基本上是沿直线传播的
D.超声波在传播过程中基本上是沿直线传播的
8.当正在鸣笛的火车向着我们急驶而来时,我们听到的汽笛声的音调变高了,这是因为( )
A.声源振动的频率变高了
B.声波传播的速度变大了
C.耳膜振动的频率变大了
D .耳膜振动的频率变小了
9．超声波是指频率为20000H Z 以上的高频弹性波，次声波是指频率低于20H Z 的低频弹性波。已知人体内脏器官的振荡频率为4~18H Z 。在强度较大且强度相同的情况下，对人体伤害最大的是（ ）
A ．声波
B ．超声波
C ．次声波
D ．它们对人体的伤害是相同的 10.下列哪些情况中，观察者感到声音的音调变高了（ ）
A ．声源静止，观察者向着声源运动
B ．声源静止，观察者远离声源运动
C ．观察者静止，声源向着观察者运动
D ．观察者静止，声源远离观察者运动
11．由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象叫做 。火车进站时站台上的人听到汽笛声的音调越来越高，说明声波源靠近时，声波频率会 。据此根据遥远天体发出的光波的频率变化可以判断天体相对于地球的 。
第十二章 机械波复习
一、知识网络
二、知识要点及典型例题
1、波的形成及描述
例1、如图，水平放置的弹性长绳上有一系列均匀分布的质点1、2、3…现使质点1在竖直方向做简谐振动，振动将沿绳向右传播，质点1起振方向向上，当振动传播的13点时，质点1恰好完成一次全振动，此时质点9的运动情况是 （ ） A 、加速度方向向上 B 、加速度正在增大
定义：机械振动在介质中传播
形成条件：振源和介质
种类：横波和纵波
机 械 波 机械波的概念 1、形成：前面质点带动后面质点，将振动的形式传递出去，同时传递信息和能量。 2、两种图象的比较： 相同点： 不同点： 波的图象及应用（多解性） 描述波的物理量 波长λ，频率f ，波速υ
关系：T t x v λ=??=
=λf 波动现象 反射和折射（惠更斯原理解释） 衍射和干涉（波特有现象）：条件、现象
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
C 、速度方向向上
D 、速度方向向下 2、波的图象的画法及波动图象于振动图象的联系
例2、如图，在均匀介质中有一振源S ，它以50Hz 的频率上下振动，该振动以40m/s 的速度沿弹性绳向左右两边传
播，t ＝0时刻S 的速度
方向向下，试画出在t
＝0.03s 时刻的波形图。
3、波的传播问题
例3、如图所示，是一列简谐横波在t=0时刻的波形图，并且此时波沿x 轴正方向传播到x=2.5cm 处，已知从t=0到t=1.1s 时间
内，P 点第三次出现在波峰位置，则P 点的振动周期是_____S ，经过______S 另一质点Q 第一次到达波峰。
4、波的问题的多解性
例4、如图，实线是一列简谐波在某一时刻的波形图，虚线是0.2S 后它的波形图，这列波可能的传播速度是_______ __。
5、波的干涉
例5、如图所示，S 1、S 2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。关于图中所标的a 、b 、c 、
d 四点，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
x/m
y/cm
0 2
4 x/cm y/cm 1 2 3 4
5
6 P Q v v
1.2 0.8 0.4 0 0.4 0.8 1.2