机械波板块高考考点及典型题总结(2) 卢强撰稿
机械波 学生版--2024届高考物理一轮复习热点题型
机械波目录题型一 机械波与波的图像类型1 波的形成及传播类型2 波的图像题型二 波的图像和振动图像的理解和应用题型三 波传播的周期性和多解性问题类型1 时间多解性类型2 空间多解性题型四 波的叠加与干涉题型五 波特有的现象题型一:机械波与波的图像1.传播特点(1)波传到任意一点,该点的起振方向都和波源的起振方向相同。
(2)介质中每个质点都做受迫振动,因此,任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。
(3)波从一种介质进入另一种介质,由于介质的情况不同,它的波长和波速可能改变,但频率和周期都不会改变。
(4)波源经过一个周期T完成一次全振动,波恰好向前传播一个波长的距离,所以v=λT=λf。
2.波的传播方向与质点振动方向的互判方法内容图像“上下坡”法沿波的传播方向,“上坡”时质点向下振动,“下坡”时质点向上振动“同侧”法波形图上某点表示传播方向和振动方向的箭头在图线同侧“微平移”法将波形沿传播方向进行微小的平移,再由对应同一横坐标的两波形曲线上的点来判断振动方向类型1.波的形成及传播1(2023·浙江金华·模拟预测)杜甫曾在《曲江》中提到:穿花蛱蝶深深见,点水蜻蜓款款飞。
平静水面上的S处,“蜻蜓点水”时形成一列水波向四周传播(可视为简谱波),A、B两点与S在同一条直线上,C、S在另外一条直线上。
图示时刻,A在波谷,B、C在不同的波峰上。
已知波速为v,A、B连线在水平方向的距离为a,则不正确的是()A.水波的波长为aB.A点振动频率为2vaC.到达第一个波峰的时刻,C比A滞后3avD.从图示时刻起,经过av的时间,B、C之间的距离增大了2(2023·江苏徐州·统考三模)如图,静止水面同一直线上的A、S、B为三个质点的平衡位置,它们的间距为AS=SB=3a。
一滴水落在S处,形成一列向四周传播的水波(可视为简谐波),当水波的同一波峰经过A、B处时,S处的质点刚好经过平衡位置,且S、A(或B)之间只有一个波谷。
高考物理二轮专题知识清单机械波
第8讲机械波考点精要:1.掌握机械波的产生条件和机械波的传播特点(规律);2.掌握描述波的物理量——波速、周期、波长;3.正确区分振动图象和波动图象,并能运用两个图象解决有关问题4.知道波的特性:波的叠加、干涉、衍射;了解多普勒效应热点分析:机械波在高考中再现率几乎达100%,主要考查方向有:波的形成和传播、波动图象、波的多解、波特有的现象等几大方面,其中命题批率最高的知识点是波的图象、波长、波速与频率的关系,更多的时候,波的图象与振动图象同时考查,有时还需要将两者进行转化,题型以选择题为主.未来高考对机械波这一考点的考查在传承以上特点的同时,信息量会更大,综合性更强,一道题可能考查多个概念和规律,特别是通过波的图象综合考查对波的理解能力和空间想象能力.波的干涉、衍射属于间歇性热点,可考查学生的基本技能和分析推理能力.知识梳理:一、机械波1.机械波的产生条件:①波源(机械振动)②传播振动的介质(相邻质点间存在相互作用力).2.机械波的分类机械波可分为横波和纵波两种.(1)质点振动方向和波的传播方向垂直的叫横波.(2)质点振动方向和波的传播方向平行的叫纵波.3.机械波的传播(1)在同一种均匀介质中机械波的传播是匀速的.波速、波长和频率之间满足公式:v=λ f.(2)介质质点的运动是在各自的平衡位置附近的简谐运动,是变加速运动,介质质点并不随波迁移.(3)机械波传播的是振动形式、能量和信息.(4)机械波的频率由波源决定,而传播速度由介质决定.4.机械波的传播特点(规律):(1)前带后,后跟前,运动状态向后传.即:各质点都做受迫振动,起振方向由波源来决定;且其振动频率(周期)都等于波源的振动频率(周期),但离波源越远的质点振动越滞后.(2)机械波传播的是波源的振动形式和波源提供的能量,而不是质点.5.机械波的反射、折射、干涉、衍射一切波都能发生反射、折射、干涉、衍射.特别是干涉、衍射,是波特有的性质.(1)干涉产生干涉的必要条件是:两列波源的频率必须相同.需要说明的是:以上是发生干涉的必要条件,而不是充分条件.要发生干涉还要求两列波的振动方向相同(要上下振动就都是上下振动,要左右振动就都是左右振动),还要求相差恒定.我们经常列举的干涉都是相差为零的,也就是同向的.如果两个波源是振动是反向的,那么在干涉区域内振动加强和减弱的位置就正好颠倒过来了.波源起振方向相同时,干涉区域内某点是振动最强点还是振动最弱点的充要条件:①最强:该点到两个波源的路程之差是波长的整数倍,即δ=nλ②最弱:该点到两个波源的路程之差是半波长的奇数倍,即()122+=nλδ根据以上分析,在稳定的干涉区域内,振动加强点始终加强;振动减弱点始终减弱.至于“波峰和波峰叠加得到振动加强点”,“波谷和波谷叠加也得到振动加强点”,“波峰和波谷叠加得到振动减弱点”这些都只是充分条件,不是必要条件.(2)衍射①波绕过障碍物的现象叫做波的衍射.②能够发生明显的衍射现象的条件是:障碍物或孔的尺寸比波长小,或者跟波长相差不多.(3)波的独立传播原理和叠加原理.独立传播原理:几列波相遇时,能够保持各自的运动状态继续传播,不互相影响.叠加原理:介质质点的位移、速度、加速度都等于几列波单独转播时引起的位移、速度、加速度的矢量和.波的独立传播原理和叠加原理并不矛盾.前者是描述波的性质:同时在同一介质中传播的几列波都是独立的.比如一个乐队中各种乐器发出的声波可以在空气中同时向外传播,我们仍然能分清其中各种乐器发出的不同声波.后者是描述介质质点的运动情况:每个介质质点的运动是各列波在该点引起的运动的矢量和.6.多普勒效应当波源或者接受者相对于介质运动时,接受者会发现波的频率发生了变化,这种现象叫多普勒效应.学习“多普勒效应”必须弄清的几个问题:(1)当波源以速率v匀速靠近静止的观察者A时,观察者“感觉”到的频率变大了.但不是“越来越大”.(2)当波源静止,观察者以速率v匀速靠近波源时,观察者“感觉”到的频率也变大了.(3)当波源与观察者相向运动时,观察者“感觉”到的频率变大.(4)当波源与观察者背向运动时,观察者“感觉”到的频率变小.二、振动图象和波的图象1.振动图象和波的图象振动图象和波的图象从图形上看好象没有什么区别,但实际上它们有本质的区别.(1)物理意义不同:振动图象表示同一质点在不同时刻的位移;波的图象表示介质中的各个质点在同一时刻的位移.(2)图象的横坐标的单位不同:振动图象的横坐标表示时间;波的图象的横坐标表示距离.(3)从振动图象上可以读出振幅和周期;从波的图象上可以读出振幅和波长.简谐振动图象与简谐横波图象的列表比较:yx 0y x2(1)波速v :运动状态或波形在介质中传播的速率;同一种波的波速由介质决定.注:在横波中,某一波峰(波谷)在单位时间内传播的距离等于波速. (2)周期T :即质点的振动周期;由波源决定.(3)波长λ:在波动中,振动位移总是相同的两个相邻质点间的距离.注:在横波中,两个相邻波峰(波谷)之间的距离为一个波长. 结论:(1)波在一个周期内传播的距离恰好为波长.由此:①v =λ/T =λf ;λ=vT . ②波长由波源和介质决定. (2)质点振动nT (波传播n λ)时,波形不变.(3)相隔波长整数倍的两质点,振动状态总相同;相隔半波长奇数倍的两质点,振动状态总相反.3.波的图象的画法波的图象中,波的图形、波的传播方向、某一介质质点的瞬时速度方向,这三者中已知任意两者,可以判定另一个。
高二物理下册机械波知识总结及题型练习
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高考物理波动知识点与光学题型剖析
高考物理波动知识点与光学题型剖析在高考物理中,波动和光学部分一直是重要的考点,这部分知识不仅需要我们理解相关的概念和原理,还需要能够熟练运用这些知识解决各种题型。
下面我们就来详细剖析一下高考物理中波动知识点与光学题型。
一、波动知识点1、机械波的产生和传播机械波的产生需要有振源和介质。
介质中的质点在各自的平衡位置附近做往复运动,随着波源的振动,质点依次被带动,形成机械波。
机械波传播的是振动的形式和能量,质点并不随波迁移。
在理解机械波的传播时,要注意波长、波速和频率的关系。
波长是相邻两个同相质点间的距离,波速由介质决定,频率由波源决定,三者的关系为:波速=波长×频率。
2、横波和纵波横波是质点的振动方向与波的传播方向垂直的波,如电磁波。
纵波是质点的振动方向与波的传播方向平行的波,如声波。
横波的特点是有波峰和波谷,纵波的特点是有疏部和密部。
在高考中,可能会通过图象来考查对横波和纵波的理解。
3、波的图象波的图象是描述某一时刻各个质点相对平衡位置的位移情况。
通过波的图象,可以直观地看出波长、振幅等信息。
要能够根据波的图象判断质点的振动方向,或者根据质点的振动方向画出波的图象。
同时,还要能够结合波的传播方向和时间,分析质点的位移、速度等变化情况。
4、波的干涉和衍射波的干涉是两列频率相同、相位差恒定的波相遇时,某些区域振动加强,某些区域振动减弱的现象。
振动加强区和振动减弱区相互间隔,且加强区和减弱区的位置是固定不变的。
波的衍射是波绕过障碍物继续传播的现象。
当障碍物或孔隙的尺寸比波长小或与波长相差不多时,衍射现象比较明显。
5、声波和超声波声波是我们日常生活中常见的机械波,它在空气中的传播速度约为340 米/秒。
超声波具有频率高、波长短、方向性好等特点,在医疗、工业检测等领域有广泛的应用。
二、光学知识点1、光的直线传播光在同种均匀介质中沿直线传播。
小孔成像、日食、月食等现象都是光沿直线传播的例证。
2、光的反射光的反射遵循反射定律:反射光线、入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居法线两侧,反射角等于入射角。
第十三章 第2讲 机械波-2025高三总复习 物理(新高考)
第2讲机械波[课标要求]1.通过观察,认识波的特征。
能区别横波和纵波,能用图像描述横波,理解波速、波长和频率的关系。
2.知道波的反射和折射现象。
通过实验,了解波的干涉与衍射现象。
3.通过实验,认识多普勒效应。
能解释多普勒效应产生的原因。
考点一机械波的传播与图像1.机械波(1)概念:机械振动在介质中传播,形成了机械波。
(2)形成条件:①有产生机械振动的波源。
②有传播介质,如空气、水等。
(3)传播特点:①质点在各自的平衡位置附近做简谐运动,并不随波迁移。
②波传播过程中每个质点的起振方向都和波源的起振方向相同。
③介质中每个质点都做受迫振动,因此,任一质点的振动频率和周期都与波源的振动频率和周期相同。
④波源经过一个周期T完成一次全振动,波恰好向前传播一个波长的距离。
⑤机械波传播的是振动的形式和能量。
2.波的图像(1)坐标轴:横坐标表示各质点的平衡位置,纵坐标表示某时刻各质点偏移平衡位置的位移。
(2)意义:表示在波的传播方向上,某时刻各质点离开平衡位置的位移。
(3)图像图例:如图所示。
3.波长、波速、频率及其关系(1)波长λ: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)波速v:波在介质中的传播速度,由介质本身的性质决定。
(3)频率f:由波源决定,等于波源的振动频率。
(4)波长、波速和频率(周期)的关系:v=λT=λf。
学生用书第292页【高考情境链接】(2023·新课标卷·改编)船上的人和水下的潜水员都能听见轮船的鸣笛声。
判断下列说法的正误:(1)声波在水中传播的速度大于在空气中传播时的速度。
(√)(2)声波在水中传播的频率等于在空气中传播时的频率。
(√)(3)声波在水中传播的周期等于在空气中传播时的周期。
(√)(4)波在水中传播的波长等于在空气中传播时的波长。
(×)1.波的特点(1)当Δt =nT (n =1,2,3…)时,两个时刻的波形相同,波传播的距离x =nλ。
机械波的三类典型问题
振动图像和波的图像的关联分析思路: (1)分清振动图像与波的图像。关键要看清横坐标, 横坐标为 x 则为波的图像, 横坐标为 t 则为振动图像。
方 法 突 破
(2)看清横、纵坐标的单位。尤其要注意单位前的数量级。 (3)找准波的图像对应的时刻, 且由图像读出振幅、 波长等信 息。 (4)找准振动图像对应的质点, 且由图像读出振幅、 周期等信 息。
波速 v
t=(nT+4)s
PQ 10 m/ s t nT 4
波长 vT
60 6n 4
图像
例 1 简谐横波在同一均匀介质中沿 x 轴正方向传播, 波速为 v。 若某时刻在波的传播方向上, 位于平衡位 置的两质点 a、b 相距为 s,a、b 之间只存在一个波 谷,则从该时刻起,下列四幅波形图中质点 a 最早 到达波谷的是( D )
|振动图像和波的图像的关联分析
题 该类问题可分为高考热点题型常见的两种情况: 型 (1)已知某时刻的波的图像及其中某个质点的振动图 简 像,两图像结合判定有关问题。 述 (2)两种图像已知其中一种判定另一种及有关问题。 方 法 突 破
高考中机械波的三种典型 问题分析
福建省宁化第六中学 聂丽娟
|波的传播方向与质点振动方向的互判问题
题 型 简 述 在波的传播过程中, 波的图像、 波的传播方向与质点的振动方 向三个因素中,只要知道其中 任意两个,一定能判定第三个,其关系如图所示, 这类题型是高考中的热点问题。
方 法 突 破
内容 同 波形图上某点表示传 侧 播方向和振动方向的 法 箭头在图线同侧
|波的多解问题
题型 简述 多解主要由波的周期性、 传播方向的双向性及波形的 隐含性等几个方面引起。
方 法 突破
2024高考物理一轮复习第35讲机械波(课件)
夯基·必备基础知识 知识点2 解决波的多解问题的思路
提升·必备题型归纳 考向1 波的周期性多解
B
提升·必备题型归纳
提升·必备题型归纳 考向2 波的双向性多解
AC
提升·必备题型归纳
04
机械波的干涉、衍射和多普勒效应
夯基·必备基础知识
知识点1 机械波的干涉
夯基·必备基础知识
知识点1 机械波的干涉
考情分析
网络构建
01
机械波的传播和波的图像
夯基·必备基础知识 知识点1 机械波的基础知识
1.机械波的形成条件 (1)有发生机械振动的波源。 (2)有传播介质,如空气、水等。 2.传播特点 (1)传播振动形式、传递能量、传递信息。 (2)质点不随波迁移。
夯基·必备基础知识 知识点1 机械波的基础知识
考向1 已知质点振动图像判定波的图像 考向1 波的周期性多解
考向1 机械波的干涉 考向2 机械波的衍射
考向2 已知波的图像判定质点振动图像
考向3 波动图像和振动图像综合应用
考向2 波的双向性多解
考向3 多普勒效应
复习Байду номын сангаас标
1、理解和掌握机械波的物理量、波动图 像以及有关机械波的多解问题。 2、理解和掌握机械波的干涉、衍射和多 普勒效应。
夯基·必备基础知识
知识点2 机械波的图像
夯基·必备基础知识
知识点2 机械波的图像
提升·必备题型归纳 考向1 机械波的规律和描述
D
提升·必备题型归纳
提升·必备题型归纳
考向2 机械波的图像应用
BD
提升·必备题型归纳
02 波动图像和振动图像
夯基·必备基础知识 知识点1 波动图像和振动图像的比较
高考物理波动与光学基础考点与常见题型剖析
高考物理波动与光学基础考点与常见题型剖析在高考物理中,波动与光学是重要的知识板块,涵盖了一系列基础考点和常见题型。
理解和掌握这些内容,对于在高考中取得优异成绩至关重要。
一、波动基础考点1、机械波的产生与传播机械波的产生需要有振源和介质。
介质中的质点并不随波迁移,而是在各自的平衡位置附近做往复运动。
波传播的是振动的形式、能量和信息。
在考查这一考点时,通常会涉及到判断质点的振动方向、波的传播方向以及波长、频率等基本概念。
2、波长、频率和波速的关系波长是相邻两个振动情况完全相同的质点之间的距离。
频率由振源决定,与介质无关。
波速由介质决定,公式为 v =λf 。
在题目中,可能会给出波的图像,要求计算波速、波长或频率。
3、横波和纵波横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直,例如电磁波。
纵波中质点的振动方向与波的传播方向平行,比如声波。
这一考点常出现在对波的类型的判断以及对横波、纵波特性的理解上。
4、波的干涉和衍射波的干涉是两列频率相同的波叠加,使某些区域的振动加强,某些区域的振动减弱,且振动加强和减弱的区域相互间隔。
衍射则是波绕过障碍物继续传播的现象。
干涉和衍射现象是波具有波动性的有力证明,在考题中可能会通过给定的条件判断是否发生干涉或衍射,或者计算干涉加强或减弱区域的位置。
二、光学基础考点1、光的折射和反射当光从一种介质进入另一种介质时,会发生折射现象,折射定律为n =sinθ₁/sinθ₂。
反射遵循反射定律,反射角等于入射角。
在处理相关题目时,通常需要根据光路图计算折射角、入射角以及折射率等。
2、全反射当光从光密介质射向光疏介质,且入射角大于临界角时,会发生全反射现象。
全反射在光纤通信、光学仪器等领域有广泛应用,考题可能会涉及临界角的计算以及全反射条件的判断。
3、光的色散不同颜色的光在同一介质中的折射率不同,导致它们的折射角不同,从而在折射时发生色散现象。
通过三棱镜可以将白光分解为七种颜色的光。
这一考点常与折射定律结合,考查对不同颜色光的折射率和波长等特性的理解。
机械波-2024届高考物理一轮复习热点题型(解析版)
机械波特训目标特训内容目标1机械波的传播和波的图像(1T -4T )目标2波动图像和振动图像(5T -8T )目标3波的多解问题(9T -12T )目标4波的干涉(13T -16T )目标5波的衍射和多普勒效应(17T -20T )【特训典例】一、机械波的传播和波的图像1如图1所示为医生用B 超探头向人体内发射超声波,超声波遇到人体不同的组织会产生不同程度的反射,探头接收到的超声波信号就形成了B 超图像。
若探头发出的超声波在人体内传播时在t =0时刻的图形如图2所示,波沿x 轴正向传播,a 、b 是波传播路径上的两个质点,质点a 的振动比质点b 的振动超前43×10-6s ,则下列说法正确的是()A.t =0时刻,质点a 与质点b 振动情况相同B.超声波在人体中传播速度大小为1500m/sC.反射的超声波传播速度会小于探头发射的超声波速度D.从t =0时刻开始,当质点a 第一次回到平衡位置时,质点b 的位移和t =0时刻的位移相同E.质点a 在2×10-5s 内运动的路程为40mm 【答案】BDE【详解】A .t =0时刻,质点a 与质点b 振动速度方向相反,振动情况不同,A 错误;B .经过43×10-6s 波由质点a 传到质点b ,则超声波的传播速度v =Δx Δt =2×10-343×10-6m/s =1500m/s ,B 正确;C .波在同一介质中传播速度大小相同,C 错误;D .用平移波形法可知,从t =0时刻开始,当质点a 第一次回到平衡位置时,波向右传播2mm ,则由波形图可知,此时质点b 的位移和t =0时刻的位移相同,D 正确;E .质点a 的振动比质点b 的振动超前43×10-6s ,由图可知1012T -812T =43×10-6s 解得T =8×10-6s则2×10-5s =52T 质点a 在2×10-5s 内运动的路程为s =52×4A =40mm 故E 正确。
机械波部分高考题总结
04 下列有关声波的描述中正确的是 A. 同一列声波在各种介质中的波长是相同的 B. 声波的频率越高,它在空气中传播的速度越快 C. 声波可以绕过障碍物传播,即它可以发生衍射 D. 人能辨别不同乐器同时发生的声音,证明声波不会发生干涉
05 一列简谐机械横波某时刻的波形图如图所示,波源的平衡位置坐标为 x=0。当波源质点处于其平衡位置上 方且向下运动时,介质中平衡位置坐标 x=2m 的质点所处位置及运动情况是 A.在其平衡位置下方且向上运动 B.在其平衡位置下方且向下运动 C.在其平衡位置上方且向上运动 D.在其平衡位置上方且向下运动
2 是波上某一质点的振动图像.下列说法正确的是 A.t=0 时质点 a 的速度比质点 b 的大
ya υ
y
B.t=0 时质点 a 的加速度比质点 b 的小 C.图 2 可以表示质点 a 的振动 D.图 2 可以表示质点 b 的振动
0
b λx
0
2
图1
T Tt 2 图2
15 周期为 2.0s 的简谐横波沿 x 轴传播,该波在某时刻的图像如图所示,此时质点 P 沿 y 轴负方向运动。则 该波 A.沿 x 轴正方向传播,波速 v=20m/s B.沿 x 轴正方向传播,波速 v=10m/s C.沿 x 轴负方向传播,波速 v=20m/s D.沿 x 轴负方向传播,波速 v=10m/s
06 某同学看到一只鸟落在树枝上的 P 处,树枝在 10s 内上下振动了 6 次。鸟飞走后,他把 50g 的砝码挂在 P 处,发现树枝在 10s 内上下振动了 12 次。将 50g 的砝码换成 500g 的砝码后,他发现树枝在 15s 内上下振动 了 6 次,你估计鸟的质量最接近( )
A.50g
B.200g
2023届高考物理一轮复习机械波(二)精讲课件
y/cm
8
甲
乙
-10 0
-8
x/cm
50
【解析】(ⅰ)t=0时,在x=50 cm处两列波的波峰相遇,该处质点偏离平衡位置的位移
为16 cm。两列波的波峰相遇处的质点偏离平衡位置的位移均为16 cm。
从图线可以看出,甲、乙两列波的波长分别为1=50 cm,2=60 cm①
甲、乙两列波波峰的x坐标分别为
1
2
4
1
2
3
8
≠
1
2
,C项错
误。若波沿轴负向传播, = 10 ( + ),yQ=10 ( + ) ,将 = 1.
1
2
75 代入,可得 = ,D正确。若波沿x轴正向传播, = 10 ( +
= 10
1
( ), 将
+Δx(n=0,1,2…)。
【例1】[2017河北唐山一模,34(1)](多选)如图所示为一列向左传播的横波的图象,
图中实线表示t时刻的波形,虚线表示又经Δt=0.2 s时刻的波形,已知波长为2 m,下列
说法正确的是 (
)
A.波的周期的最大值为2 s
2
B.波的周期的最大值为 s
9
C.波的速度的最小值为9 m/s
2
= 0.25 代入,可得 = ,E正确。
3
),
4
【例3】[2015课标Ⅰ]甲、乙两列简谐横波在同一介质中分别沿x轴正向和负向传播,
波速均为v=25 cm/s。两列波在t=0时的波形曲线如图所示。求
(ⅰ)t=0时,介质中偏离平衡位置位移为16 cm的所有质点的x坐标;
(ⅱ)从t=0开始,介质中最早出现偏离平衡位置位移为-16 cm的质点的时间。
高考物理新力学知识点之机械振动与机械波知识点总复习附解析(2)
高考物理新力学知识点之机械振动与机械波知识点总复习附解析(2)一、选择题1.一简谐横波沿水平绳向右传播,波速为v ,传播周期为T ,介质中质点的振幅为A 。
绳上两质点M 、N 的平衡位置相距34波长,N 位于M 右方。
设向上为正,在t =0时刻M 位移为2A +,且向上运动;经时间t (t <T ),M 位移仍为2A +,但向下运动,则( ) A .在t 时刻,N 位移为负,速度向下B .在t 时刻,N 位移为负,速度向上C .在t 时刻,N 恰好在波谷位置D .在t 时刻,N 恰好在波峰位置 2.一列波在传播过程中遇到一个障碍物,发生了一定程度的衍射,一定能使衍射现象更明显的措施是A .增大障碍物尺寸,同时增大波的频率。
B .缩小障碍物尺寸,同时增大波的频率。
C .增大障碍物尺寸,同时减小波的频率。
D .缩小障碍物尺寸,同时减小波的频率。
3.如图所示,A 、B 两物体组成弹簧振子,在振动过程中,A 、B 始终保持相对静止,下列给定的四幅图中能正确反映振动过程中物体A 所受摩擦力F f 与振子对平衡位置位移x 关系的图线为A .B .C .D .4.如图所示,一列简谐横波向右传播,P 、Q 两质点平衡位置相距0.15 m 。
当P 运动到上方最大位移处时,Q 刚好运动到下方最大位移处,则这列波的波长可能是( )A .0.60 mB .0.20 mC .0.15 mD .0.10 m5.一列简谐横波沿x 轴传播,某时刻的波形如图所示,质点a 、b 均处于平衡位置,质点a正向上运动.则下列说法正确的是A.波沿x 轴负方向传播B.该时刻质点b正向上运动C.该时刻质点a、b的速度相同D.质点a、b的振动周期相同6.一列简谐横波在某时刻的波形图如图所示,已知图中的质点b比质点a晚0. 5s起振,质点b和质点c平衡位置之间的距离为5m,则该波的波速为A.1m/s B.3m/s C.5m/s D.8m/s7.一列简谐横波沿x轴传播,t=0时刻的波形如图所示.则从图中可以看出()A.这列波的波长为5mB.波中的每个质点的振动周期为4sC.若已知波沿x轴正向传播,则此时质点a向下振动D.若已知质点b此时向上振动,则波是沿x轴负向传播的8.弹簧振子以O点为平衡位置,在水平方向上的A、B两点间做简谐运动,以下说法正确的是 ( )A.振子在A、B两点时的速度和加速度均为零B.振子在通过O点时速度的方向将发生改变C.振子的加速度方向总跟速度方向相反D.振子离开O点运动总是减速运动,靠近O点的运动总是加速运动9.如右图甲所示,水平的光滑杆上有一弹簧振子,振子以O点为平衡位置,在a、b两点之间做简谐运动,其振动图象如图乙所示.由振动图象可以得知( )A.振子的振动周期等于t1B .在t =0时刻,振子的位置在a 点C .在t =t 1时刻,振子的速度为零D .从t 1到t 2,振子正从O 点向b 点运动10.如图所示,弹簧振子在A 、B 之间做简谐运动.以平衡位置O 为原点,建立Ox 轴.向右为x 轴的正方向.若振子位于B 点时开始计时,则其振动图像为( )A .B .C .D .11.两根相同的绳子上某时刻存在 A 、B 两列绳波,两波形如图所示。
高考物理一轮复习 第12章 第2讲 机械波固考基教材梳理
取夺市安慰阳光实验学校第2讲机械波(对应学生用书第243页)机械波描述波的物理量波长、周期、波速波的概念传播特点形成条件种类波的图象波的特性干涉、衍射、多普勒效应机械波的形成和传播特点1.机械波的形成和传播(1)产生条件①有波源.②有介质,如空气、水、绳子等.(2)传播特点①传播振动形式、能量和信息.②质点不随波迁移.③介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源相同.2.机械波的分类分类质点振动方向和波的传播方向的关系形状举例横波垂直凹凸相间;有波峰、波谷绳波等纵波在同一条直线上疏密相间;有密部、疏部弹簧波、声波等3.波长、频率和波速(1)波长:在波动中,振动相位总是相同的两个相邻质点间的距离,用λ表示.波长由频率和波速共同决定.①横波中,相邻两个波峰(或波谷)之间的距离等于波长.②纵波中,相邻两个密部(或疏部)之间的距离等于波长.(2)频率:波的频率由波源决定,等于波源的振动频率.在任何介质中频率不变.(3)波速:波的传播速度,波速由介质决定,与波源无关.(4)波速公式:v=λf=λT或v=ΔxΔt.波的图象1.坐标轴x轴:各质点平衡位置的连线.y轴:沿质点振动方向,表示质点的位移.2.物理意义表示介质中各质点在某一时刻相对各自平衡位置的位移.3.图象形状简谐波的图象是正弦(或余弦)曲线,如图12-2-1所示.图12-2-1波的特性1.波的干涉和衍射波的干涉波的衍射条件两列波的频率必须相同明显条件:障碍物或孔的尺寸比波长小或相差不多现象形成加强区和减弱区相互隔开的稳定的干涉图样波能够绕过障碍物或孔继续向前传播2.多普勒效应1.(2012·浙江高考)用手握住较长软绳的一端连续上下抖动,形成一列简谐横波.某一时刻的波形如图12-2-2所示,绳上a、b两质点均处于波峰位置.下列说法正确的是( )图12-2-2A.a、b两点之间的距离为半个波长B.a、b两点振动开始时刻相差半个周期C.b点完成全振动次数比a点多一次D.b点完成全振动次数比a点少一次【解析】波的图象中相邻波峰间的两质点间的距离为一个波长,且振动开始时刻相差一个周期,所以选项A、B均错误;质点b开始振动的时刻比质点a晚一个周期,因此质点b完成全振动的次数比质点a少一次,所以选项D正确,选项C错误.【答案】 D2.(多选)一简谐横波以4 m/s的波速沿x轴正方向传播.已知t=0时的波形如图12-2-3所示,则( )图12-2-3A.波的周期为1 s B.x=0处的质点在t=0时向y轴负向运动C.x=0处的质点在t=14s时速度为0D.x=0处的质点在t=14s时速度值最大【解析】由波的图象知波长λ=4 m,所以周期T=λv=1 s,A项正确;由波的传播方向和质点振动方向之间的关系知,此时x=0处的质点向y轴负向运动,B项正确;质点运动时越接近平衡位置速度越大,t =14s=T4时,x=0处的质点已运动到x轴下方,其振动速度既不为零也不是最大值,C、D均错.【答案】AB3.(2013·期末)“隔墙有耳”现象是指隔着墙,也能听到墙另一侧传来的声音,因为声波( )A.发生了干涉,听者处于振动加强处B.发生了干涉,听者处于振动减弱处C.波长较短,无法发生明显衍射D.波长较长,发生了明显衍射【解析】“隔墙有耳”现象是指隔着墙,也能听到墙另一侧传来的声音,因为声波波长较长,发生了明显衍射,选项D正确.【答案】 D4.如图12-2-4所示,向左匀速运动的小车发出频率为f的声波,车左侧A处的静止的人感受到的声波的频率为f1,车右侧B处的静止的人感受到的声波的频率为f2,则( )图12-2-4A.f1<f,f2<f B.f1<f,f2>fC.f1>f,f2>f D.f1>f,f2<f【解析】本题考查的是对多普勒效应的认识,波源朝向观察者运动时,观测频率大于静止的观测频率,波源远离观察者运动时,观测频率小于静止的观测频率,D正确.【答案】D机械波的传播问题1.波的传播方向和质点振动方向判断图12-2-5(1)若已知某时刻A 点振动方向向上,则波向x 轴负方向传播. (2)若已知波向x 轴正方向传播,则该时刻B 点向上振动. 2.由t 时刻的波形确定t +Δt 时刻的波形图12-2-6(1)波向右传播Δt=14T 的时间和向左传播Δt=34T 的时间波形相同.(2)若Δt>T,可以采取“舍整取零头”的办法. 3.已知波的传播情况确定某点振动情况(1)根据该点到波源的距离x 和波速v 可以计算该点开始振动的时间t =xv.(2)将该点振动的时间和周期相联系.采用“舍整取零头”的办法结合起振方向可确定该点相对平衡位置的位移,进而确定加速度、速度等.图12-2-7(多选)(2013·新课标全国卷Ⅰ)如图12-2-7,a 、b 、c 、d 是均匀媒质中x 轴上的四个质点,相邻两点的间距依次为2 m 、4 m 和6 m .一列简谐横波以2 m/s 的波速沿x 轴正向传播,在t =0时刻到达质点a 处,质点a 由平衡位置开始竖直向下运动,t =3 s 时a 第一次到达最高点.下列说法正确的是( ) A .在t =6 s 时刻波恰好传到质点d 处 B .在t =5 s 时刻质点c 恰好到达最高点 C .质点b 开始振动后,其振动周期为4 s D .在4 s<t<6 s 的时间间隔内质点c 向上运动 E .当质点d 向下运动时,质点b 一定向上运动 【审题指导】 解答本题可按以下思路进行:(1)先由质点a 的起振方向判定各质点的起振方向均竖直向下. (2)再根据质点a 经t =3 s 时第一次到达最高点求出振动周期和波长.【解析】 由波的传播知t =6 s 时波传播的距离s =vt =2×6 m=12 m ,即传到d 点,选项A 正确;t =0时a 由平衡位置开始向下振动,t =3 s 时第一次到达最高点,则34T =3 s ,得T =4 s ;各质点振动周期相同,选项C 正确;波传到c 点所需时间t =s v =62 s =3 s ,此时c 点由平衡位置开始向下振动,1 s 后到达最低点,所以4 s<t<6 s 内质点c 向上运动,选项D 正确;5 s 时c 点正在平衡位置,选项B 错误;由v =λT 得λ=vT =2×4 m=8 m ,bd 间距Δx=10 m =114λ,其振动方向并不始终相反,选项E 错误. 【答案】 ACD 【迁移应用】1.如图12-2-8是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( )图12-2-8A .质点6开始振动时的运动方向向下B .t =T2时质点6的加速度方向向下C .t =3T4时质点10的运动方向向下D .t =T 时质点16开始运动【解析】 介质中各质点开始振动时的振动方向和振源开始振动时的振动方向相同,A 不对;经过t =T2质点1回到平衡位置,质点9开始向上振动,质点6在平衡位置上方,所以加速度的方向向下,B 对;t =3T4时质点1振动到负的最大位移处,质点13开始振动,5~13之间的质点在平衡位置上方,9~13之间的质点处于“下坡路”上,振动方向都向上,C 错误;t =T 时质点17开始运动,D 不对. 【答案】 B振动图象和波动图象的对比及应用振动图象波动图象图象物理意义表示一个质点在各时刻的位移表示某时刻各质点的位移图象信息(1)质点振动周期 (2)质点振幅 (3)各时刻质点位移 (4)各时刻速度、加速度方向 (1)波长、振幅(2)任意一质点此刻的位移 (3)任意一质点在该时刻加速度方向(4)传播方向、振动方向的互判 图象变化 随时间推移图象延续,但已有形状不变随时间推移,图象沿传播方向平移,波形随时间变化 一完整曲 线占横坐 标距离 表示一个周期、突出了时间周期性表示一个波长,突出了空间周期性图12-2-9(多选)(2013·天津高考)一列简谐横波沿直线传播,该直线上平衡位置相距9 m 的a 、b 两质点的振动图象如图12-2-9所示,下列描述该波的图象可能正确的是( )【审题指导】 解答本题可按以下思路进行:(1)先由a 、b 两质点的振动图象,判出同一时刻两点的振动情况. (2)再根据a 、b 两点的振动情况判断出波动的可能性.【解析】 根据振动图象、波动规律解决问题.根据yt 图象可知,a 、b 两质点的距离为nλ+14λ或nλ+34λ,即nλ+14λ=9 m 或nλ+34λ=9 m(n=0,1,2,3,…)解得波长λ=364n +1 m 或λ=364n +3 m .即该波的波长λ=36 m 、7.2 m 、4 m…或λ=12 m 、367 m 、3611 m…选项A 、B 、C 、D 的波长分别为4 m 、8 m 、12 m 、16 m ,故选项A 、C 正确,选项B 、D 错误. 【答案】 AC 【迁移应用】2.(2012·新课标全国高考)一简谐横波沿x 轴正向传播,t =0时刻的波形如图12-2-10(a)所示x =0.30 m 处的质点的振动图线如图12-2-10(b)所示,该质点在t =0时刻的运动方向沿y 轴________(填“正向”或“负向”).已知该波的波长大于0.30 m ,则该波的波长为________m.(a) (b) 图12-2-10【解析】 依据振动图象描述的是同一质点不同时刻的运动特征可知t =0时刻质点运动方向沿y 轴正向.因为横波沿x 轴正向传播且波长大于0.30 m ,则0.3 m =38λ,解得λ=0.8 m .(对应P 点)【答案】 正向 0.8波的多解性问题1.造成多解的因素 (1)周期性①时间周期性:时间间隔Δt 与周期T 的关系不明确.②空间周期性:波传播距离Δx 与波长λ的关系不明确.(2)双向性①传播方向双向性:波的传播方向不确定.②振动方向双向性:质点振动方向不确定.如:a.质点达到最大位移处,则有正向和负向最大位移两种可能.b .质点由平衡位置开始振动,则起振方向有向上、向下(或向左、向右)的两种可能.c .只告诉波速不指明波的传播方向,应考虑沿两个方向传播的可能,即沿x 轴正方向或沿x 轴负方向.d .只给出两时刻的波形,则有多次重复出现的可能等. (3)波形的隐含性形成多解在波动问题中,往往只给出完整波形的一部分,或给出几个特殊点,而其余信息均处于隐含状态.这样,波形就有多种情况,形成波动问题的多解性. 2.解决问题的方法(1)解决此类问题时,往往采用从特殊到一般的思维方法,即找到一个周期内满足条件的特例,在此基础上,如知时间关系,则加nT ;如知空间关系,则加nλ. (2)一般解题步骤①根据初末两时刻的波形图确定传播距离与波长的关系通式. ②根据题设条件判断是唯一解还是多解.③根据波速公式v =Δx Δt 或v =λT=λf 求波速.图12-2-11(2012·漳州一中检测)如图12-2-11所示,a 、b 是一列横波上的两个质点,它们在x 轴上的距离Δx=30 m ,波沿x 轴正方向传播,当a 振动到最高点时b 恰好经过平衡位置,经过3 s ,波传播了30 m ,并且a 经过平衡位置,b 恰好到达最高点,下列说法不正确的是( )A .这列波的速度一定是10 m/sB .这列波的周期可能是0.8 sC .这列波的周期可能是3 sD .这列波的波长可能是24 m【解析】 波速v =Δx Δt =303m/s =10 m/s ,A 对;波长的通式为⎩⎪⎨⎪⎧ kλ+λ4=30k =0,1,2,3…kλ+34λ=30k =0,1,2,3…则⎩⎪⎨⎪⎧λ=1204k +1k =0,1,2,3… ①λ=1204k +3k =0,1,2,3… ②对①式k =1时λ=24 m ,D 对.由②式知周期T =λv =124k +3(k =0,1,2,3…),当k =3时T =0.8 s ,B 对.由①式知T =λv =124k +1(k =0,1,2,3…),C 错.【答案】 C 【迁移应用】3.在xOy 平面内有一列沿x 轴正方向传播的简谐横波,波速为2 m/s ,振幅为A.M 、N 是平衡位置相距2 m 的两个质点,如图12-2-12所示.在t =0时,M 通过其平衡位置沿y 轴正方向运动,N 位于其平衡位置上方最大位移处.已知该波的周期大于1 s .则( )图12-2-12 A .该波的周期为53B .在t =13 s 时,N 的速度一定为2 m/sC .从t =0时T =1s ,M 向右移动了2 mD .从t =13 s 到t =23s ,M 的动能逐渐增大【解析】 波沿x 轴正向传播,且t =0时,M 在平衡位置向上运动,N 在平衡位置上方最大位移处,如图所示,应满足:(n +34)λ=2 m ,得λ=84n +3 m ,T =λv =44n +3 s>1 s ,则n =0时,T =43 s ,λ=83 m ,故A 项错误.质点的振动速度大小与波速无关,不能确定N 的速度一定为2 m/s ,故B 项错误.质点不随波迁移,故C 项错误.从t =13 s 到t =23 s ,M 质点恰好是由平衡位置上方最大位移处返回平衡位置,速度在增大,则动能在逐渐增大,故D 项正确.【答案】 D。
高考物理《机械波》核心考点解读
《机械波》核心考点解读“机械波”是高中物理的重要章节,是整个物理学的基础内容,是高考的重点内容之一。
仔细研究高考试题不难发现本章的核心考点主要有机械波、横波和纵波、横波的图像、波速波长和频率(周期)的关系、波的干涉和衍射、多普勒效应等。
选择题、填空题、计算题都有可能,难度中等。
本文通过典型例题解读这些核心考点,希望对同学们的学习有所帮助。
考点1:机械波机械振动在介质中的传播过程叫机械波。
机械波的产生有两个条件:波源和介质。
简谐波的产生过程是前面的质点带动后面的质点,或者说是后面的质点重复前面质点的振动形式,只不过从时间上晚了一点。
例1:(2013•北京高考题)一列沿x轴正方向传播的简谐机械横波,波速为4m/s.某时刻波形如图所示,下列说法正确的是()A.这列波的振幅为4cmB.这列波的周期为1sC.此时x=4m处质点沿y轴负方向运动D.此时x=4m处质点的加速度为0【解析】由波的图象读出振幅和波长,由波速公式v=λT,算出周期.由波的传播方向判断质点的振动方向,根据质点的位置分析质点的加速度.振幅等于y的最大值,故这列波的振幅为A=2cm.故A错误.由图知,波长λ=8m,由波速公式v=λT,得周期T=2s.故B 错误.简谐机械横波沿x轴正方向传播,由波形平移法得知,此时x=4m处质点沿y轴正方向运动.故C错误.此时x=4m处质点沿处于平衡位置,加速度为零.故D正确.【答案】D【点评】根据波的图象读出振幅、波长、速度方向及大小变化情况,加速度方向及大小变化情况等,是应具备的基本能力.考点2:波的传播机械波从一种介质进入另一种介质,频率不变,但波速、波长都改变.波在传播过程中,传播的是振动形式,振动的能量,质点在传播过程中,只是在平衡位置附近振动,并不随波迁移波的图像描述的是介质中的一系列质点在某时刻偏离平衡位置的位移。
例2:(2012·天津高考题)沿x轴正向传播的一列简谐横波在t=0时刻的波形如图所示,M 为介质中的一个质点,该波的传播速度为40 m/s ,则t =140s 时( ) A .质点M 对平衡位置的位移一定为负值B .质点M 的速度方向与对平衡位置的位移方向相同C .质点M 的加速度方向与速度方向一定相同D .质点M 的加速度方向与对平衡位置的位移方向相反【解析】由波形图可读出该波的波长为4 m ,由λ=vT 知该机械波的周期T =0.1 s ,故t =140 s =14T .由于机械波沿x 轴正方向传播,所以t =0时刻质点M 运动方向沿y 轴正方向,经14T 时间,质点M 的速度方向沿y 轴负方向,对平衡位置的位移方向仍沿y 轴正方向,加速度方向沿y 轴负方向,故选项C 、D 正确.【答案】CD【点评】同种机械波波速主要由介质来决定,一般可认为无论波的频率关系如何,两列同性质的波在同种介质中传播的波速相同,固体、液体中的波速比空气中大.考点3:波长、频率和波速的关系波长λ:在波动中,对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离。
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一机械波的多解问题
1.如图12-2-12所示为一列简谐波某时刻的波形图,图中P点为介质中一质点,此时刻恰好过平衡位置,已知其振动周期T=0.4 s,求至少过多长时间P质点到达波峰?
图 12-2-12
2.有一列沿水平绳传播的简谐横波,频率为,振动方向沿竖直方向.当绳上的质点P
到达其平衡位置且向下运动时,在其右方相距处的质点Q刚好到达最高点.由此可知波速和传播方向可能是( )
A. ,向右传播
B.,向左传
C. ,向右传播
D. ,向左传播
3.如图所示,实线是某时刻的波形图象,虚线表示0.2s后的波形图象.( )
A.若这列波向左传播,则可确定它传播的距离的大小
B. 若这列波向右传播,则可求它的最大周期
C. 若波速是35m/s,则波的传播方向向右
D. 不管波的传播方向如何,由图象都可以确定x=0的质点在0.2s时间内的位移和路程
4.—列简谐横波沿水平直线向右传播。
M、N为介质中相距为△s的两质点,M在左,N在右。
t时刻,M、N两质点正好振动经过平衡位置,而且M、N之间只有一个波峰,经过△t时间N质点恰好在波峰位置。
求这列波的波速。
5.列简谐波沿x轴方向传播,已知x轴上x1=0和x2=1m两处质点的振动图象分别如图(甲)、(乙)所示,求
(1)若此波沿x轴正向传播,则波的传播速度的可能值。
(2)若此波沿x轴负向传播,则波的传播速度的可能值。
二近几年机械波高考练习题
5.在时刻,质点 A 开始做简谐运动,其振动图象如图乙所示。
质点 A 振动的周期是 s ;时,质点 A 的运动沿轴的方向(填“正”或“负”);质点 B 在波动的传播方向上与 A 相距 16m ,已知波的传播速度为 2m /s ,在时,质点 B 偏离平衡位置的位移是 cm 。
6. 一列简谐横波沿x轴正向传播,传到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=5Hz
B. A=0.5mf=5Hz
C. A=1mf=2.5Hz
D. A=0.5mf=2.5Hz
7.一列简谐横波在t=0时刻的波形如图中的实线所示,t=0.02s时刻的波形如图中虚线所示。
若该波的周期T大于0.02s,则该波的传播速度可能是( )
A. 2 m/s
B. 3 m/s
C. 4 m/s
D. 5 m/s
8.一列横波沿x轴正向传播,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,若经过周期开始计时,则图乙描述的是( ).
甲乙
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
9.如图,一列简谐横波沿x轴正向传播,实线和虚线分别表示t1=0和t2=0.5s(T>0.5s)时的波形。
下列能正确反映t3=6.5s时的波形图是()
A. B. C. D.
10.一列简谐横波沿直线由a向b传播,相距10.5m的a、b两处的质点振动图象如图中a、b所示,则( )
A. 该波的振幅可能是20cm
B. 该波的波长可能是8.4m
C. 该波的波速可能是10.5m/s
D. 该波由a传播到b可能历时7s
11.列简谐横波沿x轴传播,周期为T,t=0时刻的波形如图所示。
此时平衡位置位于x=3m 处的质点正在向上运动,若a、b两质点平衡位置的坐标分别为x a=2.5m,x b=5.5m,则以下说法不正确的是( )
A. 当a质点处在波峰时,b质点恰在波谷
B. 在某一时刻,a、b两质点的位移和速度可能相同
C. t=T4时,a质点正在向y轴负方向运动
D. t=3T4时,b质点正在向y轴负方向运动
12.一列简谐横波沿x轴正方向传播,振幅为A.t=0时,平衡位置在x=0处的质元位于y=0处,且向y轴负方向运动;此时,平衡位置在x=0.15m处的质元位于y=A处.该波的波长可能等于()
A. 0.60m
B. 0.20m
C. 0.12m
D. 0.086m
13.一列简谐横波在某一时刻的波形图如图所示,图中P、Q两质点的横坐标分别为x=1.5cm 和x=4.5cm,P点的振动图象如右图所示。
在下列四幅图中,Q点的振动图象可能是()
A. B. C. D
14.图甲为一列简谐横波在t=0.10s时刻的波形图,P是平衡位置为x=1m处的质点,Q是平衡位置为x=4m处的质点,图乙为质点Q的振动图象,则( )
A.t=0.20s时,质点Q的速度达到正向最大
B. t=0.15s时,质点P的加速度方向沿y轴正方向
C. 从t=0.10s到t=0.25s,该波沿x轴正方向传播了6m
D. 从t=0.10s到t=0.25s,质点Q通过的路程为30cm
15.列沿着x轴正方向传播的横波,在t=0时刻的波形如图甲所示,图甲中某质点的振动图象如图乙所示。
则下列说法中正确的是()
A. 图乙可以表示甲图中质点L的振动图象
B. 质点M的位移是0.8m
C. 该波的波速为2m/s
D. 质点K的简谐运动公式是y=0.8sin0.5πt(m)
16.渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位。
已知某超声波频率为1.0×105Hz,某时刻该超声波在水中传播的波动图象如图所示。
①从该时刻开始计时,画出x=7.5×10−3m处质点做简谐运动的振动图象(至少一个周期).
②现测得超声波信号从渔船到鱼群往返一次所用时间为4s,求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动).。