第二单元 机械波2
高中物理 第2章 机械波 第2节 波的反射和折射知识导航素材 鲁科版选修3-4
第2节波的反射和折射思维激活1.墙壁的传音性能比空气好得多,但把门窗关闭后,外面传入室内的声音却明显地减弱,这是为什么?提示:声波遇到墙壁和门窗,在界面上发生反射和折射现象,大部分声波被反射回去.2.在空旷的山谷中对着山崖喊,能听到回声,夏日的雷声轰鸣不绝,在空房间里讲话感觉声音很响,这些都是我们身边常见到的现象,那么产生这些现象的原因是什么呢?提示:声波的多次反射和原声混在一起同时进入人耳.自主整理一、惠更斯原理1.几个概念从___________发出的波,经过同一传播时间到达的各点所组成的面叫做___________或___________.波面是球面的波称为___________,波面是平面的波称为___________.用来表示波的的线称为波线,波线与各个波面总是___________. 2.惠更斯原理:介质中___________上的每一个点,都可以看成一个___________,这些___________发出子波,经过一定时间后,这些子波的___________就构成下一时刻的___________.这就是惠更斯原理.二、波的反射1.几个概念在物理学中,把波遇到___________时会返回来继续传播的现象叫做___________.入射波线与___________的夹角叫做___________,反射波线与的夹角叫做___________.2．反射定律:反射波线、入射波线和___________在同一平面内,反射波线和入射波线分别位于___________,___________等于___________.三、波的折射几个概念在物理学中,把波在传播过程中,由一种介质进入另一种介质时,传播方向___________的现象,叫做___________.入射波的波线与的___________夹角叫做___________i,折射波的波线与___________的夹角叫做___________r,入射角与折射角和波速之间的关系为___________. 高手笔记1．利用惠更斯原理解释反射定律用惠更斯原理不但可以说明为什么波在两种介质的界面会发生反射,而且可以得到反射角与入射角的关系.如图2-2-1所示,一列平面波到达两种介质的界面,AB 是这列波的一个波面.由于入射波的传播方向与界面并不垂直,a 、c 、b 三条波线并不同时到达界面,它们到达界面时产生子波的时间也就有先有后,子波传播的距离也就有远有近.当波面上的B 点刚刚到达界面时,三个子波波面的包络面为图中的A′B′,这是反射后新的波面,a′、c′、b′三条波线代表了反射后波的传播方向.图2-2-1在直角三角形AB′B 与直角三角形B′AA′中,AB′是公共边;波从B 传播到B′所用的时间与子波从A 传播到A′所用的时间是一样的,而波在同种介质中的波速不变,所以B′B=AA′.因此直角三角形AB′B≌直角三角形B′AA′ 所以∠A′AB′=∠BB′A从图中看出,入射角i 和反射角i′分别为∠BB′A 和∠A′AB′的余角,所以i′=i 也就是说,在波的反射中,反射角等于入射角. 2．介质的折射率由于一定介质中的波速是一定的,所以21v v 是一个只与两种介质的性质有关而与入射角度无关的常数,叫做第2种介质对第1种介质的折射率,以n 12表示n 12=21v v . 由于2121sin sin v v =θθ=n 12，可看出 若v 1>v 2,则θ1>θ2,所以传播方向向法线靠拢. 若v 1<v 2,则θ1<θ2,所以传播方向偏离法线.3．波的波速和波长的关系波从一种介质射入另一种介质时,传播的方向会发生改变,而波的频率不改变. 因为21sin sin v v r i =① v 1=λ1f② v 2=λ2f③ 所以2121sin sin λλ==v v r i . 名师解惑1．如何利用惠更斯原理解释波的传播?剖析：如图2-2-2,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浅色线所示,浅色线圆的半径是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.图2-2-2与此类似,可以用惠更斯原理说明平面波的传播(图2-2-3).图2-2-32．如何利用惠更斯原理对波的折射定律进行解释?剖析：如图2-2-4,一束平面波中的波线a 首先于时刻t 由介质1到达界面.波线a 进入介质2后,又经过时间Δt,波线b 也到达界面.由于是两种不同的介质,其中波的传播速度v 1、v 2不一定相同,在Δt 这段时间内,两条波线a 和b 前进的距离AA′和BB′也不相同.当波线b 到达界面时,新的波面在A′B′的位置.图2-2-4 由于∠BAB′=θ1,所以AB′=1sin 'θBB ,又∠A′B′A=θ2,则AA′=AB′sinθ2=1sin 'θBB sinθ2,即212111''sin sin v v t v t v AA BB =∆∆==θθ,所以212sin sin v v =1θθ. 讲练互动【例题1】图2-2-5中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线,则（ ）图2-2-5A.2与1的波长、频率相等,波速不等B.2与1的波速、频率相等,波长不等C.3与1的波速、频率、波长均相等D.3与1的频率相等,波速、波长均不等解析：反射波的波长、频率、波速与入射波的都应该相等,故A错,B错.折射波的波长、波速与入射波的都不等,但频率相等,故C错,D正确.答案：D绿色通道波折射入介质b后,由折射定律知,波速会变小,频率不变,由fλ=v,知折射波的波长会小于入射波的波长.变式训练1.声波从声源发出,在空中向外传播的过程中…（）A.波速在逐渐变小B.频率在逐渐变小C.振幅在逐渐变小D.波长在逐渐变小解析:声波在空中向外传播时,不管是否遇到障碍物引起反射,其波速(由空气介质决定),频率(由振源决定)和波长(λ=v/f)均不变,所以A、B、D错.又因为机械波是传递能量的方式,能量在传播过程中会减小,故其振幅也就逐渐变小,故C正确.答案:C2.一列声波从空气传入水中,已知水中声速较大,则…（）A.声波频率不变,波长变小B.声波频率不变,波长变大C.声波频率变小,波长变大D.声波频率变大,波长不变解析:由于波的频率由波源决定,因此波无论在空气中还是在水中频率都不变.故C、D错.又因波在水中速度较大,由公式v=λf可得,波在水中的波长变大,故A错,B正确.答案:B【例题2】有一辆汽车以15 m/s的速度匀速行驶,在其正前方有一陡峭山崖,汽车鸣=340 m/s)笛2 s后司机听到回声,听到回声时汽车距山崖的距离有多远?(v声,C 解析：如图2-2-6所示为汽车与声波的运动过程示意图.设汽车由A到C路程为s1,因汽车与声波运动时间同点到山崖B距离为s;声波由A到B再反射到C路程为s2为t,则s 2=s 1+2s图2-2-6 即v 声t=v 汽t+2s 所以s=2)(tv v 汽声-=22)15340(⨯-m=325 m.答案：325 m 绿色通道题中的汽车和声波都是运动的,汽车发出声波又收到回声的过程,与运动学中的相遇模型相似,画出运动的示意图有利于解题.另外,此题也提供了一种测距的方法. 变式训练3.某人想听到自己发出的声音的回声,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?(原声与回声区分的最短时间为0.1 s)解析:在波的反射现象中,反射波的波长、频率和波速都跟入射波的相同,只有声波从人所站立的地方到障碍物再返回来全部经历的时间在0.1 s 以上,才能辨别出回声,设障碍物至少和人相距为s,则应有2s=vt. 可得:s=21.03402⨯=vt m=17 m. 答案:17 m4.人面对着墙壁拍手,0.6 s 后听到对面墙壁反射回来的回声,求人与墙壁之间的距离.解析:回声现象是声波反射产生的,由于反射时波速不变,故在人与墙壁之间入射波传播的时间t 1与反射波传播的时间t 2相等, 即t 1=t 2=26.0s=0.3 s 声波在空气中传播速度v=340 m/s 故人与墙壁之间的距离d=vt=102 m. 答案:人与墙壁之间的距离为102 m【例题3】如图2-2-7所示,一列平面波朝着两种介质的界面传播,A 1A 2是它在介质Ⅰ中的一个波面,A 1C 1和A 2C 2是它的两条波线,其入射角为53°,C 1和C 2位于两种介质的界面上.B 1B 2是这列平面波进入介质Ⅱ后的一个波面.已知A 1A 2的长度是0.6 m,介质Ⅰ与介质Ⅱ中的波速之比为4∶3,问A 1C 1B 1与A 2C 2B 2的长度相差多少?图2-2-7解析：过C 1、C 2作法线,如图2-2-8所示,由折射定律2121sin sin v v =θθ,已知3421=v v图2-2-8 sinθ2=21v v sinθ1=43×0.8=0.6θ2=37° 作C 1M∥A 1A 2，NC 2∥B 1B 2 α=θ1，β=2π-θ2 则MC 2=A 1A 2tanα=0.6×43m=0.8 m C 1C 2=A 1A 2/cosα=6.06.0m=1 m C 1N=C 1C 2cosβ=1×0.6 m=0.6 m MC 2-C 1N=0.2 m所以A 1C 1B 1与A 2C 2B 2相差为0.2 m. 答案：0.2 m 绿色通道在折射现象中,能正确地画出介质Ⅰ和介质Ⅱ中的波面,结合几何知识不难求解.变式训练5.一声波在空气中的波长为25 cm,传播速度为340 m/s,该声波传入另一介质中时,波长为80 cm,则它在这种介质中的传播速度是多少?解析:波从一种介质传入另一种介质时,周期(或频率)保持不变,由v=λf,可得1122λλv v =,所以声波在这种介质中的传播速度为v 2=1 088 m/s.答案:1 088 m/s 体验探究【问题】如何改进波的反射和折射的演示实验?导思:为了便于更多学生观察到,可用投影仪投影到屏幕上.探究:(1)做波的反射实验时,可用透明物质做成水波槽,用回形针把海绵夹在四壁,可用矩形玻璃胶做成挡波块,使用的波源可用打点计时器改装,同时要调节打点计时器的振幅,不要撞击到水槽底部,只要触及到水面下2 mm 即可.演示用的水掺入红墨水效果更好.(2)演示波的折射实验时,除了上面的实验装置类同外,两种介质可用水和油,可用薄膜隔开水和油来做实验. 教材链接【实验与探究】（课本第32页）在水槽里放入带小孔的挡板,用铅笔笔头持续触动水面,激起水波,可看到水波穿过小孔继续传播;若改变铅笔笔头的触点,水波仍会穿过小孔继续传播.这几种情况下穿过小孔的半圆波面的形状与原波源的位置无关,根据惠更斯原理,点波源发出的波在某时刻的波面是一个球面,该球面上的第一个点都可以看成一个新的点波源,小孔就是一个新的子波源.下一时刻又形成了新的波面,所以穿过小孔后的波的形状只与小孔的位置有关,与原波源无关.。
人教版高中物理选修3-4：第二单元 机械波测试卷(二)含解析.doc
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】高中同步测试卷(二)第二单元机械波(时间：90分钟，满分：100分)一、选择题(本题共12小题，每小题5分，共60分．在每小题所给的四个选项中，至少有一个选项符合题意)1．横波和纵波的区别是()A．横波中质点的振动方向与波的传播方向垂直，纵波中质点的振动方向与波传播方向相同或相反B．横波的传播速度一定比纵波慢C．横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部D．横波中质点的振动方向与波的传播方向在同一条直线上，纵波中质点的振动方向与波的传播方向垂直2.在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN，墙的一侧O点有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源．某人从图中A点走到墙后的B点，在此过程中，如果从声波的衍射来考虑，则会听到()A．声音变响，男声比女声更响B．声音变响，女声比男声更响C．声音变弱，男声比女声更弱D．声音变弱，女声比男声更弱3．如图所示是沿x轴正方向传播的一列横波在t＝0时刻的一部分波形，此时质点P的位移为y0.则此后质点P的振动图象是如图中的()4．关于干涉和衍射现象的正确说法是()A．两列波在介质中叠加一定产生干涉现象B．因衍射是波特有的特征，所以波遇到障碍物时一定能发生明显衍射现象C．叠加规律适用于一切波D．只有频率相同的两列波叠加才能产生稳定的干涉现象5．如图所示，沿x轴正方向传播的一列简谐横波在某时刻的波形图为一正弦曲线，其波速为200 m/s，介质中有a、b两质点，下列说法中正确的是()A．从图示时刻开始，经过0.01 s，质点a通过的路程为0.2 mB．图示时刻b点的加速度小于a点的加速度C．图示时刻b点的速度大于a点的速度D．若该波传播中遇到宽约4 m的障碍物，能发生明显的衍射现象6．频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动．以u表示声源的速度，v表示声波的速度(u＜v)，ν表示接收器接收到的频率．若u增大，则()A．ν增大，v增大B．ν增大，v不变C．ν不变，v增大D．ν减小，v不变7．如图所示，是两列频率相同的相干水波在t＝0时刻的叠加情况．图中实线表示波峰，虚线表示波谷．已知两列波的振幅均为 2.0cm(设在图示范围内波的振幅不变)，波速为2.0 m/s，波长为0.4 m，E点是AC连线与BD连线的交点，则以下说法中正确的是()A．D是振动减弱的点B．B、D两点在该时刻的竖直高度差是4 cmC．E点是振动加强的点D．经过Δt＝0.05 s时，E点离开平衡位置的位移大小为2 cm8．如图所示，位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波．若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则()A．f1＝2f2，v1＝v2B．f1＝f2，v1＝0.5v2C．f1＝f2，v1＝2v2D．f1＝0.5f2，v1＝v29．一列简谐横波沿x轴传播，某时刻t＝0的图象(图中仅画出0～12 m范围内的波形)如图所示，经过Δt＝1.2 s的时间，这列波恰好第三次重复出现图示的波形．根据以上信息，可以确定()A．该列波的传播速度B．Δt＝1.2 s时间内质点P经过的路程C．t＝0.6 s时刻的波形D．t＝0.6 s时刻质点P的速度方向10．平衡位置处于坐标原点的波源S在y轴上振动，产生频率为50 Hz的简谐横波向x 轴正、负两个方向传播，波速均为100 m/s.平衡位置在x轴上的P、Q两个质点随波源振动着，P、Q的x轴坐标分别为x P＝3.5 m、x Q＝－3 m．当S位移为负且向－y方向运动时，P、Q两质点的()A．位移方向相同、速度方向相反B．位移方向相同、速度方向相同C．位移方向相反、速度方向相反D．位移方向相反、速度方向相同11．在学校运动场上50 m直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器．两个扬声器连续发出波长为5 m的声波．一同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进10 m．在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为() A．2 B．4C．6 D．812．已知一列简谐横波沿x轴方向传播，图中的实线和虚线分别为t1和t2时刻的波形图，已知t2－t1＝4.6 s，周期T＝0.8 s，则此波在这段时间内传播的方向和距离分别为()A．x轴的正方向，46 m B．x轴的负方向，46 mC．x轴的正方向，2 m D．x轴的负方向，6 m题号123456789101112答案的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)13．(8分)如图所示，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______________．14．(8分)渔船常利用超声波来探测远处鱼群的方位，已知某超声波的频率为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的时间为4 s，求鱼群与渔船间的距离(忽略船和鱼群的运动)．15．(12分)一列横波如图所示，波长λ＝8 m，实线表示t1＝0时刻的波形图，虚线表示t2＝0.005 s时刻的波形图．则：(1)波速可能多大？(2)若波沿x轴负方向传播且2T＞t2－t1＞T，波速又为多大？16.(12分)如图所示为一列简谐横波在t1＝0时刻的图象．此时质点P的运动方向沿y轴负方向，且当t2＝0.55 s时质点P恰好第3次到达y轴正方向最大位移处．问(1)该简谐横波的波速v的大小和方向如何？(2)从t1＝0至t3＝1.2 s，质点Q运动的路程L是多少？(3)当t3＝1.2 s时，质点Q相对于平衡位置的位移x的大小是多少？参考答案与解析1．[导学号07420017]【解析】选AC.物理学中把质点的振动方向与波的传播方向垂直的波称作横波，把质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波称作纵波，对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向可能相同，也可能相反，选项A正确，选项D错误；横波的传播速度与纵波的传播速度关系不确定，选项B错误；横波形成波峰和波谷，纵波形成疏部和密部，选项C正确．2．[导学号07420018]【解析】选D.从A点走到墙后的B点，会听到声音变弱，男女声音的不同由于频率的高低不同，才有音调高低的不同，女声比男声音调高，频率高，波长短，所以衍射更不明显，会听到女声比男声更弱，选项D正确．3．[导学号07420019]【解析】选B.根据波动传播规律，此后质点P的振动图象与选项B中图象一致，选项B正确．4．[导学号07420020]【解析】选CD.频率相同是产生干涉的必要条件，故A选项错误，D选项正确；一切波在任何条件下都会发生衍射现象，但只有障碍物的尺寸与波长相差不多，或比波长小，衍射现象才能明显，故B 选项错误；波的叠加，没有条件限制，故C 选项正确．5．[导学号07420021] 【解析】选BCD.波沿x 轴正方向传播，波的频率为50 Hz ，周期为0.02 s ，经过0.01 s ，质点a 通过的路程为2A ，即为0.4 m ，故A 错误；由图示位置可知，b 点的回复力小于a 点的，因此b 点的加速度小于a 点的加速度，故B 正确；横波沿x 轴正方向传播，此时质点b 的振动方向沿y 轴负方向，速度不为零，而a 点的速度为零，即b 点的速度大于a 点的速度，故C 正确；该波波长λ＝4 m 与障碍物的尺寸相当，故能发生明显的衍射现象，故D 正确．6．[导学号07420022] 【解析】选B.v 是声波的传播速度，与波源是否移动无关，是不变量；当接收器不动声源移动时，接收器收到的频率为：ν＝vv －u f ，当u 增大时，根据公式可得到接收到的频率增大．综上所述，B 正确．7.[导学号07420023] 【解析】选C.本题重点分析D 选项．由题中所给图形及条件可知，B 点应在波峰，D 点应在波谷，E 点在平衡位置处，示意图如图所示，再根据图中波面可判断出波由B 传到D ，画出下一时刻波形图可知E 点向上振动．由v ＝λT得T ＝λv ＝0.42.0 s ＝0.2 s ，经Δt ＝0.05 s ＝14T ，E 到达最大位移处，离开平衡位置的位移应为两个合振幅值4 cm ，故D 错．8．[导学号07420024] 【解析】选C.波的频率与波源的振动频率相同，与介质无关，所以f 1＝f 2，由图知32λ1＝L ，3λ2＝L ，得λ1＝2λ2，由v ＝λf ，得v 1＝2v 2，故C 选项正确．9．[导学号07420025] 【解析】选ABC.从图象可知波长λ＝8 m ，经过Δt ＝1.2 s 时间，恰好第三次重复出现图示的波形，可知周期T ＝0.4 s ，从而确定波速v ＝λT ＝20 m/s ，Δt ＝1.2s 时间内质点P 经过的路程s ＝4A ×3＝120 cm ，由于不知道波的传播方向，故t ＝0.6 s 时，质点P 的振动方向不确定，但由于t ＝0.6 s ＝1.5T ，可以确定该时刻的波形图，故A 、B 、C 正确．10．[导学号07420026] 【解析】选D.该波的波长λ＝v f ＝10050m ＝2 m ，x P ＝3.5 m ＝λ＋34λ，|x Q |＝3 m ＝λ＋12λ，此时P 、Q 两质点的位移方向相反，但振动方向相同，选项D 正确． 11．[导学号07420027] 【解析】选B.考虑两列波在传播过程中的干涉．设该同学从中点出发向某一端点移动的距离为x ，则两列波传到该同学所在位置的波程差Δs ＝(25 m ＋x )－(25 m －x )＝2x ，因为0≤x ≤10 m ，则0≤Δs ≤20 m ，又因波长λ＝5 m ，则Δs 为λ整数倍的位置有5个，5个位置之间有4个间隔，所以人感觉到声音由强变弱的次数为4次，选项B 正确．12．[导学号07420028] 【解析】选B.由题图知λ＝8 m ，已知T ＝0.8 s ，所以v ＝λT ＝10 m/s ，若波沿x 轴的正方向传播，则Δx ＝nλ＋λ4＝(8n ＋2)m ，因为Δt ＞5T ，选项A 、C 错误；若波沿x 轴的负方向传播，则Δx ＝nλ＋3λ4＝(8n ＋6)m ，由于Δt ＞5T ，所以n ≥5，当n＝5时，Δx ＝46 m ，选项B 正确，D 错误．13．[导学号07420029] 【解析】声波从左侧小孔传入管内向上、向下分别形成两列频率相同的波，若两列波传播的路程相差半个波长，则振动相消，所以此处振幅为零；若传播的路程相差一个波长，振动加强，则此处声波的振幅等于原振幅的2倍．【答案】相同 等于零 等于原振幅的2倍 14．[导学号07420030] 【解析】(1)如图所示．(2)从题图读出λ＝15×10－3 m ，求出v ＝λf ＝1 500 m/s ，s ＝v t 2＝3 000 m.【答案】(1)如解析图所示 (2)3 000 m15．[导学号07420031] 【解析】(1)若波沿x 轴正方向传播， t 2－t 1＝T 4＋nT ，得：T ＝0.024n ＋1s波速v ＝λT ＝400(4n ＋1)m/s(n ＝0，1，2，…)若波沿x 轴负方向传播，t 2－t 1＝34T ＋nT得：T ＝0.024n ＋3s波速v ＝λT ＝400(4n ＋3)m/s(n ＝0，1，2，…)．(2)若波沿x 轴负方向传播， t 2－t 1＝3T 4＋T ，T ＝0.027s 所以波速v ＝λT ＝2 800 m/s.【答案】(1)见解析 (2)2 800 m/s16．[导学号07420032] 【解析】(1)由“上下坡”法知此波沿x 轴负方向传播 在t 1＝0到t 2＝0.55 s 这段时间里，质点P 恰好第3次到达y 轴正方向最大位移处则有⎝⎛⎭⎫2＋34T ＝0.55 s ，解得T ＝0.2 s 由图象可得简谐波的波长为λ＝0.4 m 则波速v ＝λT＝2 m/s.(2)在t 1＝0至t 3＝1.2 s 这段时间，质点Q 恰经过了6个周期，即质点Q 回到始点，由于振幅A ＝5 cm所以质点Q 运动的路程为 L ＝4A ×6＝4×5×6 cm ＝120 cm.(3)质点Q 经过6个周期后恰好回到始点，则相对于平衡位置的位移为x ＝2.5 cm. 【答案】(1)2 m/s 沿x 轴负方向 (2)120 cm (3)2.5 cm。
高中物理 第二章 机械波2.3 惠更斯原理及其应用练习(含解析)教科版选修3-4-教科版高二选修3-
惠更斯原理与其应用根底夯实1.如下说法中正确的答案是()A.同一波面上各点振动情况一定一样B.同一波面上各点振动情况可以不同C.空间某一点发出的波面一定是以波源为球心的球面D.只有横波才有波面,故A项正确,B项错误;波面是平面的叫平面波,纵波也会形成波面,故C、D两项错误。
2.(多项选择)如下现象哪些是利用波的反射的()A.手扶耳旁听远处的人说话B.医生给病人做超声波检查C.雷达的工作原理D.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况;超声波检查身体、潜艇中的声呐都是利用了超声波的反射;雷达如此是利用了电磁波的反射。
3.人在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话声音要洪亮,是因为()A.室内空气不流动B.室内声音屡次反射C.室内声音发生折射D.室内物体会吸收声音,声波在传播过程中,遇到障碍物产生反射,在室内发生反射的次数比在空旷处的次数多,因此声音要洪亮。
4.(多项选择)以下关于波的认识,哪些是正确的()A.潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况,用的是波的反射原理B.隐形飞机怪异的外形与外表涂特殊隐形物质,是为了减少波的反射,从而达到隐形的目的C.雷达的工作原理是利用波的反射D.水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象,是波的折射现象、B、C选项中应用了波的反射现象;深水区和浅水区可视为不同介质,故波的传播方向发生改变,选项D正确。
5.如下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6.(多项选择)如下说法正确的答案是()A.波发生反射时波的频率不变,波速变小,波长变短B.波发生反射时频率、波长、波速均不变C.波发生折射时波的频率不变,但波长、波速发生变化D.波发生折射时波的频率、波长、波速均发生变化,频率、波长、波速均不变,选项A错误,B正确;波发生折射时,介质改变,故波速发生变化,但频率由波源决定,波的频率不变,由v=λf可知波长也发生变化,选项C正确,D错误。
第二单元机械波(2课时)PPT课件
针对训练 1：如图所示，A 是波源，各质点之 间的距离为 1 m，当 t=0 时，A 开始向上振动，
经过 0.1 s 第一次到达最大位移，此时波传播
到 C 点，则下列说法中正确的是（ ）
A.波的传播速度是 20 m/s，周期是 0.4 s B.波的频率是 2.5 Hz，波长是 4 m
C.再经 0.2 s，波传播到 G 点，E 到达最大的
位移
D.波传播到 J 点时共历时 0.45 s，这时质点 H
到达最大的位移
类型二：波的周期性、多解性问题
【例 2】 如图所示，一简谐横波在 x 轴上传 播，轴上 a、b 两点相距 12 m.t=0 时 a 点为 波峰，b 点为波谷；t=0.5 s 时，a 点为波谷， b 点为波峰，则下列判断中正确的是（ ） A.波一定沿 x 轴正方向传播
.
类型三：波的叠加、干涉和衍射
【例 3】 如图所示，两列简谐波均沿 x
轴方向传播，传播速度大小相等，其中一列
沿 x 轴正方向传播（图中实线所示），一列沿 x 轴负方向传播（图中虚线所示）.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.
夯实基础
3.应用: 1）读取质点的振幅A和波长λ, 及该时刻各质点的的位移,并进 行相关计算 2）已知波的传播方向，确定各 质点在该时刻的振动方向；反之 亦可 3)画出该时刻前后Δt的波形
类型一：波的传播过程及特点
【例 1】一列简谐横波沿 x 轴正方向传 播，在 t=0 时刻的波形图象如图所示， 已知这列波在 P 点连续出现两次波峰 的时间间隔为 0.4 s，则质点 Q 从图示
高中物理第2章机械波第2节波的反射和折射教学案鲁科版选修33
学 习 资 料 专 题第2节 波的反射和折射1．惠更斯原理：介质中波阵面上的每一个点，都可以看成一个新的波源，这些新波源发出子波，经过一定时间后，这些子波的包络面就构成下一时刻的波面。
2．波的反射定律：反射波线、入射波线和法线在同一平面内，反射波和入射波分别位于法线的两侧，反射角等于入射角。
3．波由一种介质进入另一种介质时，传播方向发生偏折，入射角i 和折射角r 及波速之间满足sin i sin r ＝v 1v 2。
对应学生用书P211.波面和波线 (1)概念：①波面：从波源发出的波，经过同一传播时间到达的各点所组成的面，如图221所示。
图221②波线：用来表示波的传播方向的线，波线与各个波面总是垂直的。
(2)波的分类：①球面波：波面是球面的波。
如空气中的声波。
②平面波：波面是平面的波。
如水波。
2．惠更斯原理(1)内容：介质中波阵面上的每一个点，都可以看成一个新的波源，这些新波源发出子波，经过一定时间后，这些子波的包络面就构成下一时刻的波面。
(2)应用：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，从而可确定波的前进方向。
[学后自检]┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄(小试身手) 下列说法中正确的是( ) A ．只有平面波的波面才与波线垂直 B ．有些波的波线与波面相互平行 C ．任何波的波线都表示波的传播方向 D ．有些波的波面表示波的传播方向解析：选C 不管是平面波，还是球面波，其波面与波线均垂直，选项A 、B 错误；只有波线才表示波的传播方向，选项C 正确，D 错误。
1．波的反射波遇到障碍物时会返回来继续传播的现象，如图222所示。
图2222．反射规律反射波的频率、波长和波速都与入射波相同。
3．反射定律反射波线、入射波线和法线在同一平面内，反射波线和入射波线分别位于法线两侧，反射角等于入射角。
高中物理 第2章 机械波 2_2 机械波的描述教师用书 沪科版选修3-4
2.2 机械波的描述学习目标知识脉络1.知道什么是简谐波.2.理解波的图像及其物理意义.(重点)3.知道波的图像与振动图像的联系与区别.(难点)4.掌握波的图像的简单应用.(重点)5.理解周期、频率、波长、波速的概念以及它们之间的关系.(重点、难点)用图像描述机械波[先填空]1.波的图像的作法(1)建立坐标系：以横坐标x表示在波的传播方向上各质点的平衡位置，纵坐标y表示该时刻各质点偏离平衡位置的位移.(2)选取正方向：规定位移的方向向上为正值，向下为负值.(3)描点：把该时刻各质点的位置画在坐标系里.(4)连线：用平滑曲线将各点连接起来就得到了这一时刻横波的图像.2.横波图像的物理意义：波的图像直观地表明了离波源不同距离的各振动质点在某一时刻的位置.3.横波图像的特点：简谐波的波形为正弦曲线.[再判断]1.波的图像描述了某一时刻各质点离开平衡位置的位移情况.(√)2.只有横波才能画出波的图像.(×)3.简谐波中各质点做的是简谐运动.(√)[后思考]1.为什么不同时刻波的图像的形状不同？【提示】在波的传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，不同时刻质点的位移不同，故不同时刻波的图像不同.2.波中各质点做简谐运动，是一种变加速运动，是否说明波的传播也是变加速运动？【提示】不能.虽然质点做变加速运动，但是在均匀介质中波是匀速传播的.[核心点击]1.对波的图像的理解(1)波的图像是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”.可以将波的图像比喻为某一时刻对所有质点拍摄下的“集体照”.(2)简谐波的图像是正(余)弦曲线，是最简单的一种波，各个质点振动的最大位移都相等，介质中有正弦波传播时，介质中的质点做简谐运动.(3)横波的图像形状与波在传播过程中介质中各质点某时刻的分布相似，波形中的波峰即为图像中的位移正向的最大值，波谷即为图像中的位移负向的最大值，波形中通过平衡位置的质点在图像中也恰处于平衡位置.2.波的图像的周期性在波的传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，不同时刻质点的位移不同，则不同时刻波的图像不同.质点的振动位移做周期性变化，则波的图像也做周期性变化.经过一个周期，波的图像复原一次.3.波的传播方向的双向性如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向传播，也可能沿x轴负向传播，具有双向性.4.由波的图像获得的三点信息(1)可以直接看出在该时刻沿传播方向上各个质点的位移.(2)可以直接看出在波的传播过程中各质点的振幅A.(3)若已知该波的传播方向，可以确定各质点的振动方向；或已知某质点的振动方向，可以确定该波的传播方向.5.振动图像和波的图像振动图像和波的图像从图形上看好像没有什么区别，但实际上它们有本质的区别.(1)物理意义不同：振动图像表示同一质点在不同时刻的位移；波的图像表示介质中的各个质点在同一时刻的位移.(2)图像的横坐标的单位不同：振动图像的横坐标表示时间；波的图像的横坐标表示距离.1.如图221为某一向右传播的横波在某时刻的波形图，则下列叙述中正确的是( )图221A.经过半个周期，质点C将运动到E点处B.M点和P点的振动情况时刻相同C.A点比F点先到达最低位置D.B点和D点的振动步调相反E.A点和E点的振动步调相同【解析】各质点在各自的平衡位置附近振动，不随波迁移，所以经过半个周期，质点C会回到平衡位置，但不会运动到E点，A错误；M点和P点的振动情况不会相同，B错误；波向右传播，F点和A点都向上振动，A点先到达最低位置，C正确；B点和D点的振动相差半个周期，所以振动步调相反，A点和E点振动相差1个周期，所以振动步调相同，D、E 正确.【答案】CDE2.如图222所示为一列简谐横波在某一时刻的波形图，已知质点A在此时刻的振动方向如图中箭头所示，则以下说法中正确的是( )图222A.波向左传播B.波向右传播C.质点B向上振动D.质点B向下振动E.质点C向上振动【解析】解决该题有许多方法，现用“上下坡”法判断，若波向右传播，则A质点处于下坡，应向上振动，由此可知波向左传播.同理可判断C向上振动，B向上振动.【答案】ACE3.如图223所示为一列简谐波在某一时刻的波形，求：图223(1)该波的振幅；(2)已知该波向右传播，说明A、B、C、D各质点的振动方向.【解析】(1)波的图像上纵坐标的最大值就是波的振幅，所以该波的振幅是5 cm.(2)由于该波向右传播，所以在A、B、C、D各质点左侧各选一邻近的参考点A′、B′、C′、D′，利用带动法可以判断出B的振动方向向上，A、C、D的振动方向向下.【答案】(1)5 cm (2)见解析波的传播方向与质点振动方向互判四法1.上下坡法沿波的传播方向看，“上坡”的点向下运动，“下坡”的点向上运动，简称“上坡下，下坡上”，如图224所示.图2242.带动法原理：先振动的质点带动邻近的后振动的质点.方法：在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点P′，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动，如图225所示.图2253.微平移法原理：波向前传播，波形也向前平移.方法：作出经微小时间Δt后的波形，就知道了各质点经过Δt时间到达的位置，运动方向也就知道了，如图226甲所示.图2264.同侧法 质点的振动方向与波的传播方向在波的图像的同一侧.如图226乙所示，波向右传播.用 频 率、 波 长 描 述 机 械 波[先填空] 1.周期(T )和频率(f ) (1)决定因素：波的周期和频率由波源的周期和频率决定.(2)周期与频率关系：周期T 与频率f 互为倒数，即f ＝1T. 2.波长在波动中，对平衡位置的位移总是相等的两个相邻质点间的距离叫做波长.用λ表示.3.波长、频率与波速的关系(1)波速：波传播的速度叫做波速，波在均匀介质中是匀速传播的.(2)公式波速、波长和周期的关系为v ＝λT.波速、波长和频率的关系为v ＝λf .(3)决定波长的因素：波长由介质和波源共同决定.[再判断]1.两个波峰(或波谷)之间的距离为一个波长.(×)2.两个密部(或疏部)之间的距离为一个波长.(×)3.振动在介质中传播一个波长的时间是一个周期.(√)[后思考]1.某时刻，两个相邻的、位移相等的质点间的距离等于波长吗？【提示】 不一定.某时刻两质点位移相等，间距却不一定等于波长.2.波在一个周期内传播的距离是一个波长，那么在一个周期内质点通过的路程是否为一个波长？为什么？【提示】 不是.因为波在传播时，介质中的质点都在平衡位置附近振动，不随波的传播而迁移，一个周期内质点通过的路程为振幅的四倍，而不是一个波长.[核心点击] 1.关于波长的定义：“振动相位总是相同”和“相邻两质点”是波长定义的两个必要条件，缺一不可；在波的图像中，无论从什么位置开始，一个完整的正(余)弦曲线对应的水平距离为一个波长.2.关于波长与周期：质点完成一次全振动，波向前传播一个波长，即波在一个周期内向前传播一个波长.可推知，质点振动14周期，波向前传播14波长；反之，相隔14波长的两质点的振动的时间间隔是14周期.并可依此类推. 3.对波速的理解(1)机械波在介质中的传播速度由介质的性质决定，在不同的介质中，波速一般不同。
高中物理 第2章 机械波 2.4 惠更斯原理 波的反射与折
2.4 惠更斯原理 波的反射与折射[学习目标] 1.知道什么是波面和波线.2.了解惠更斯原理，了解用惠更斯原理解释波的反射与折射现象.3.认识波的反射和折射现象，知道反射定律和折射定律．1．惠更斯原理：介质中波前上的各点，都可以看作是一个新的波源(子波源)，并发出子波；其后，这些子波的包络面就是新的波面．2．波的反射定律：当波传播到两种介质的分界面处发生反射，入射波的波线、法线、反射波的波线在同一平面内，入射波的波线与反射波的波线分别位于法线的两侧，而且反射角等于入射角．3．波在介质中发生折射时，入射波的波线、法线以及折射波的波线在同一平面内，入射波的波线与折射波的波线分别位于法线的两侧，入射角的正弦跟折射角的正弦之比，等于波在第一种介质中的波速跟波在第二种介质中的波速之比，即sin i sin r ＝v 1v 2.一、惠更斯原理[导学探究] 把一颗石子投到平静的池塘里，会激起一圈圈起伏不平的水面波向周围传播，你知道向四面八方传播的波峰(波谷)为什么组成一个个的圆形吗？答案 因为水波由波源向周围传开，由于向各个方向的波速都一样，所以向四面八方传播的波峰(波谷)组成一个个的圆形． [知识深化] 1．波面和波线(1)波面：波在介质中传播时，任一时刻介质振动步调相同的点的包络面叫做波面．最前面的波面又叫波前，波面是平面的波叫做平面波，波面是球面的波叫做球面波．(2)波线：垂直于波面并指向波传播方向的直线叫做波线，如图1所示为球面波的波面与波线示意图．图12．惠更斯原理(1)内容：介质中波前上的各点，都可以看作是一个新的波源(子波源)，并发出子波；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)作用：如果知道某时刻一列波的某个波面的位置，还知道波速，利用惠更斯原理就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． 例1 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，都可以看做发射子波的波源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 答案 A解析 根据惠更斯原理，我们可以知道，介质中任意波面上的各点，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 正确；惠更斯原理既可以解释球面波的传播，也可以解释平面波的传播，B 错误；仅知道某时刻一列波的某个波面的位置，无法确定波的传播方向，故C 错误；惠更斯原理能解释波的直线传播、反射与折射等相关现象，故D 错误． 二、机械波的反射和折射 [导学探究]1．我们知道光有反射、折射现象，机械波是否也具有反射、折射现象呢？能举例说明机械波的反射现象吗？答案 机械波也具有反射和折射现象，声波的反射现象比较常见．例如：对着山崖或高墙说话时，听到的回声；夏日的雷声轰鸣不绝，是声波在云层界面的多次反射． 2．请用惠更斯原理推导波的反射定律．答案 如图所示，一列平面波射到两种介质的界面，由于入射波的传播方向与界面不垂直，a 、b 、c 三条波线不同时到达界面，过a 的入射点A 作波面AF ，在波面AF 上找三点A 、C 、B 作为子波源；设波速为v ，取时间间隔Δt ＝BB ′v；作Δt 时间后子波源A 、C 、B 发出的子波波面B ′F ′，根据波线与波面的方位关系画出反射波线．在直角三角形AB ′B 和直角三角形B ′AA ′中，AB ′是公共边，B ′B ＝A ′A ，因此两直角三角形全等，有： ∠A ′AB ＝∠BB ′A所以有：i ′＝i ，即波的反射中，反射角等于入射角． [知识深化] 1．波的反射(1)反射现象：波遇到介质界面会返回来继续传播的现象． (2)入射角和反射角：①入射角：入射波的波线与界面法线的夹角，如图2中的α.图2②反射角：反射波的波线与界面法线的夹角，如图2中的β. ③反射规律：反射角等于入射角，即α＝β. 2．波的折射 (1)折射现象波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向通常会发生改变的现象．如图3所示．图3(2)折射定律①内容：入射角的正弦跟折射角的正弦之比，等于波在第一种介质中的波速跟波在第二种介质中的波速之比． ②公式：sin i sin r ＝v 1v 2.(3)相对折射率n 12＝v 1v 2. [延伸思考]波向前传播的过程中，在两个介质的界面同时发生了反射和折射现象，你知道反射波和折射波的频率f 、波速v 和波长λ各自是如何变化的？请完成下表.例2 图4中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则( )图4A ．2与1的波长、频率相等，波速不等B ．2与1的波速、频率相等，波长不等C ．3与1的波速、频率、波长均相等D ．3与1的频率相等，波速、波长均不等 答案 D解析 波1、2都在介质a 中传播，故1、2的频率、波速、波长均相等，A 、B 错；波1、3是在两种不同介质中传播，波速不等，但波源没变，因而频率相等，由λ＝v f得波长不等，故C 错，D 对．针对训练 同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某时刻的波形曲线如图5所示，以下说法正确的是( )图5A ．声波在水中波长较大，b 是水中声波的波形曲线B ．声波在空气中波长较大，b 是空气中声波的波形曲线C ．水中质点振动频率较高，a 是水中声波的波形曲线D ．空气中质点振动频率较高，a 是空气中声波的波形曲线 答案 A解析 波源相同，声波在水和空气中频率相同，而在水中波速大，由v ＝λf 可知，水中波长大，故选A.三、波的反射现象的应用例3 某测量员利用回声测距，他站在两平行墙壁间某一位置鸣枪，经过1 s 第一次听到回声，又经过0.5 s 再次听到回声，已知声速为340 m/s ，则两墙壁间的距离为多少？ 答案 425 m解析 设测量员离较近的墙壁的距离为x ，则他离较远的墙壁的距离为s －x,2x ＝vt 1 2(s －x )＝v (t 1＋Δt )其中Δt ＝0.5 s ，t 1＝1 s ，代入数据得：s ＝425 m.1．惠更斯原理⎩⎪⎨⎪⎧波面与波线惠更斯原理2．波的反射与折射⎩⎪⎪⎨⎪⎪⎧波的反射⎩⎪⎨⎪⎧ 用惠更斯原理推导波的反射定律波的反射定律：反射角＝入射角波的折射⎩⎪⎨⎪⎧用惠更斯原理推导波的折射定律波的折射定律：sin i sin r ＝v 1v 2相对折射率：n 12＝v1v 21．(多选)下列说法中不正确的是( ) A ．只有平面波的波面才与波线垂直 B ．任何波的波线与波面都相互垂直 C ．任何波的波线都表示波的传播方向 D ．有些波的波面表示波的传播方向 答案 AD解析 任何波的波线都与波面相互垂直，波线表示波的传播方向，故B 、C 正确，A 、D 错误． 2．(多选)关于对惠更斯原理的理解，下列说法正确的是( ) A ．同一波面上的各质点振动情况完全相同B ．同一振源的不同波面上的质点的振动情况可能相同C．球面波的波面是以波源为中心的一个个球面D．无论怎样的波，波线始终和波面垂直答案ACD3．声波从声源发出，在空中向外传播的过程中( )A．波速在逐渐变小B．频率在逐渐变小C．振幅在逐渐变小D．波长在逐渐变小答案 C解析声波在空中向外传播时，不管是否遇到障碍物而引起反射，其波速只由空气介质决定．频率(由振源决定)和波长(λ＝v/f)均不变，所以A、B、D错；又因为机械波是传递能量的方式，能量在传播过程中会减小，故其振幅也就逐渐变小，C正确．4．(多选)下列关于波的认识，哪些是正确的( )A．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况，用的是波的反射原理B．隐形飞机怪异的外形及表面涂特殊隐形物质，是为了减少波的反射，从而达到隐形的目的C．雷达的工作原理是利用波的反射D．水波从深水区传到浅水区改变传播方向的现象，是波的反射现象答案ABC解析A、B、C选项中应用了波的反射现象；D选项应用了波的折射现象，深水区和浅水区视为不同介质，故波的传播方向发生改变，故D错误．课时作业一、选择题1．下列说法中正确的是( )A．水波是球面波B．声波是球面波C．只有横波才能形成球面波D．只有纵波才能形成球面波答案 B解析该题考查了波面，根据球面波的定义可知：若波面是球面则为球面波，与是横波还是纵波无关，故C、D不正确，由此可知B正确．由于水波不能在空间中传播，所以它是平面波，A不正确．2．(多选)下列说法正确的是( )A．入射波面与法线的夹角为入射角B．入射波面与界面的夹角为入射角C．入射波线与法线的夹角为入射角D ．入射角跟反射角相等 答案 CD3．(多选)下列说法正确的是( )A ．波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短B ．波发生反射时，频率、波长、波速均不变C ．波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化D ．波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化 答案 BC解析 波发生反射时，在同一种介质中运动，因此波长、波速和频率均不变；波发生折射时，频率不变，波速变，波长变．故B 、C 正确，A 、D 错误．4．如图1所示是一列机械波从一种介质进入另一种介质中发生的现象，已知波在介质Ⅰ中的波速为v 1，波在介质Ⅱ中的波速为v 2，则v 1∶v 2为( )图1A ．1∶ 2 B.2∶1 C.3∶ 2 D.2∶ 3答案 C解析 由折射定律sin i sin r ＝v 1v 2，可知v 1v 2＝sin 60°sin 45°＝32，故C 选项正确．5．人耳只能区分相差0.1 s 以上的两个声音，人要听到自己讲话的回声，离障碍物的距离至少要大于( )A ．34 mB ．17 mC ．100 mD ．170 m 答案 B解析 声波在空气中传播的速度约为340 m/s.因此2s ＝vt ，s ＝vt2＝17 m ，B 正确．6．甲、乙两人平行站在一堵墙前面，两人相距2a m ，距墙均为3a m ，当甲开了一枪后，乙在t s 后听到第一声枪响，则乙在什么时候才听到第二声枪响( ) A ．听不到 B ．甲开枪后3t s C ．甲开枪后2t s D ．甲开枪后3＋72s 答案 C解析 如图所示，第一声枪响是从甲直接传到乙，所用时间t ＝2av①第二声枪响是声波经墙反射后传到乙．根据波的反射定律，反射后声波所走最短路程s ′＝2a 2＋(3a )2 m ＝4a m ，所需时间t ′＝s ′v ＝4a v②由①②得：t ′＝2t ，故C 正确．二、非选择题7．如图2所示，图(a)是高速公路上用超声波测速仪测量车速的示意图．测速仪发出并接收超声波脉冲信号，根据发出和接收的信号间的时间差，测出被测物体的速度．图(b)中P 1、P 2是测速仪发出的超声波信号，n 1、n 2分别是P 1、P 2由汽车反射回来的信号．设测速仪匀速扫描，P 1、P 2之间的时间间隔Δt ＝1.0 s ，超声波在空气中传播速度是v ＝340 m/s.若汽车是匀速行驶，则根据图(b)可知，汽车在接收到P 1、P 2两个信号之间的时间内前进的距离是________m ，汽车的速度是________m/s.图2答案 17 17.9解析 设汽车在接收到P 1、P 2两个信号时距测速仪的距离分别为s 1、s 2，则有：2s 1－2s 2＝v Δt ′，其中Δt ′＝(3.5－0.5)－(4.4－1.7)3.5－0.5×1 s＝0.1 s ．汽车在接收到P 1、P 2两个信号的时间间隔内前进的距离为：s 1－s 2＝v Δt ′2＝340×0.12m ＝17 m.已知测速仪扫描，由题图(b)记录的数据可求出汽车前进(s 1－s 2)这段距离所用的时间为Δt ″＝Δt －Δt ′2＝⎝ ⎛⎭⎪⎫1.0－0.12 s ＝0.95 s ．汽车运动的速度v ＝s 1－s 2Δt ″＝170.95 m/s ≈17.9m/s.8．如图3所示，a 、b 、c 分别为入射波、反射波、折射波，已知入射波波速v ＝10 m/s ，入射角i 为30°，反射波线与折射波线相垂直，求折射波的速度．图3答案 17.3 m/s解析 由图可知波的折射角r ＝60°，由折射定律：sin i sin r ＝v 1v 2，得v 2＝sin rsin i v 1＝3212×10 m/s≈17.3 m/s.9．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的图像如图4所示．图4(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像．(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 4 s ，求鱼群与渔船间的距离．(忽略渔船和鱼群的运动) 答案 (1)见解析 (2)3 000 m 解析 (1)如图所示．(2)由波形图读出波长λ＝15×10－3m ，由波速公式得v ＝λf ，①鱼群与渔船的距离为x ＝12vt ，②联立①②式，代入数据得x ＝3 000 m.。
高中物理 第2章 机械波 第2讲 波的反射和折射 鲁科版选修3-4
三、波的反射现象的应用
1．回声测距 (1)当声源不动时，声波遇到了障碍物会返回来继续传播，反射波 与入射波在同一介质中传播速度相同，因此，入射波和反射波在
传播距离一样的情况下，用的时间相等，设经过时间t听到回声， 则声源距障碍物的距离为s＝v声2t .
(2)当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静
一、惠更斯原理
1．波面：从波源发出的波，经过 同一 传播时间到达的各点
所组成的面，叫做波阵面或波面．
波面为球 面的波称为球面波，波面平是
面的波称为平
面波．
方向
2．垂波直线：用来表示波的传播
的线．波线与各个波面
总是
3．惠更斯原理：介质中波阵面上的每一个点，都可以看成一
个新的 波源 ，这些新波源发出子波．经过一定时间后，这些
B．2与1的波速、频率相等，波长不等
C．3与1的波速、频率、波长相等
图1
D．3与1的频率相等，波速、波长均不等
解析 反射波的波长、频率、波速与入射波都相等，故A、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
针对训练 同一音叉发出的声波同时在水和空气中传播，某
回声测距1当声源不动时声波遇到了障碍物会返回来继续传播反射波与入射波在同一介质中传播速度相同因此入射波和反射波在传播距离一样的情况下用的时间相等设经过时间t听到回声则声源距障碍物的距离为sv2当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时声源发声时障碍物到声源的距离为sv3当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离声源时声源发声时障碍物到声源的距离sv2
二、波在反射、折射现象中的波长、频率和波速
比较项
高中物理 第2章 机械波 第2节 波的反射和折射课件 鲁科选修34鲁科高二选修34物理课件
1．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？ 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．
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三、波的折射 1．折射现象：波在传播过程中，由一种介质进入另一种介质 时 传播(chuánbō)方向发生偏折的现象，如图所示 .
3
所以
v
甲＝ssiinn
i rv
乙＝ssiinn
60° 30°v
乙＝
2 1
×1.2×105
km/s
2
≈21.20/98/20×21105 km/s.
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(3)因波长 λ＝vf，又因为波在两种介质中的频率相同，则λλ甲 乙＝vv甲 乙 ＝21.0.28××110055＝26∶15.
面可看成平面波
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2.利用惠更斯原理解释波的传播 如图甲所示，以 O 为球心的球面波在 t 时刻的波面为 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虚线所示，虚线 圆的半径是 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．
[答案] (1)30° (2)2.08×105 km/s (3)26∶15
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2.如图所示是声波从介质Ⅰ进入介质Ⅱ的折 射情况，由图判断下面的说法正确的是( )
物理教科版选修34课件：第2章 机械波 2
(×) (×)
题型探究
一、波长、频率(周期)和波速的理解
例1 (多选)关于波长，下列说法中正确的是
√A.在一个周期内，沿着波的传播方向，振动在介质中传播的距离是一
个波长
√B.两个相邻的、在振动过程中运动方向总是相同的质点间的距离是一
个波长 C.在纵波中，两个疏部或两个密部之间的距离等于波长
√D.在横波中，两个相邻波峰间的距离是一个波长
( ×)
二、波速 导学探究
如图2所示为一列向右传播的机械波，当波源1开始振动一个周期时，质 点9刚好要开始振动.
图2 (1)再过一个周期，波将传播到哪个质点？画出一个周期后的波形图. 答案 再过一个周期，波将传播到质点17.
答案
(2)经过一个周期，波传播了多大的距离？怎样计算波传播的速度？ 答案 经过一个周期，波传播了一个波长.v＝Tλ .
答案
知识梳理
1.波速：机械波在 介质 中的传播速度. 2.波速的决定因素：由 介质 本身的性质决定.
λ 3.波速、波长、周期(频率)的关系：v＝__T_或v＝ λf . 4.波长、频率和波速的决定因素 (1)波速由介质决定，与波的频率、波长无关. (2)周期和频率取决于 波源 ，而与v、λ无直接关系. (3)波长由 波速 和 频率 共同决定.波从一种介质传播到另一种介质，波 的频率不变，由于波速的变化，波长也将随之变化.
解析 答案
例4 (多选)湖面上停着A、B两条小船，它们相距20 m，一列水波正在湖面 上沿AB连线方向传播，每条小船每分钟上下浮动20次.当A船位于波峰时， B船在波谷，两船之间还有一个波峰.下列说法正确的是
√A.水波的波长是430 m √B.水波的频率是13 Hz √C.水波的波速是490 m/s
高中物理第2章机械波第2节波的反射和折射课件鲁科版选修34
识
点
一
学
业
(
x
第2节 波的反射和折射
u é
y
è)
分
层
测
知
评
识
点
二
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惠更斯原理
[先填空] 1．波面和波线 (1)波面：从波源发出的波，经过同一 传播(chu到án达bō的)时各间点所组成的面，如图 2-2-1所示．
球面波 甲 图2-2-1
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平面波 乙
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【解析】
(1)由f＝ vλ
得：f＝
340 1
Hz＝340
Hz.因波的频率不变，则在海水中
的波速为v海＝λf＝4.5×340 m/s＝1 530 m/s.
(2)入射声波和反射声波用时相同，则海水深为
s＝v海2t＝1 530×02.5 m＝382.5 m.
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(3)物体与声音运动的过程示意图如图所示．
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波的反射和折射
[先填空] 1．波的反射 (1)反射现象：波遇到障碍物时会 返回(fǎ继nh续uí传)来播的现象． (2)反射定律：反射波线、入射波线和 法线(在fǎ同xi一àn平) 面内，反射波线和入射 波线分别位于 法线的(fǎ两x侧ià；n)反射角 等于入射角．
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【解析】 球面波的波线沿球面的半径方向，A错误．平面波的波线是一条 直线，由于波线与波面垂直，故平面波的波线相互平行，B正确．由惠更斯原理 可知，C正确．利用惠更斯原理，只要知道t时刻波面的位置和波速，就可确定另 一时刻波面的位置，D正确．不同波面上质点的振动情况可能相同，如相位差相 差2π整数倍的质点的振动情况相同，故E错误．
高中物理沪科版4第二章机械波 第2章章末分层突破
章末分层突破[自我校对]①波源和介质②振动形式③垂直④在同一条直线上⑤距离⑥λf⑦v f⑧平衡位置⑨波长⑩障碍物⑪叠加⑫频率波动图像和振动图像的综合分析1.区别和联系波的图像表示某一时刻各个质点相对平衡位置的位移情况，从波的图像上可直接读出振幅和波长.随着时间的推移，波的图像将沿波速方向匀速移动.振动图像表示单个质点振动的位移随时间的变化规律，由振动图像上可直接读出振幅、周期和任意时刻的振动方向，随着时间的推移，振动图像继续延伸，原有图像保持不变.2.由波的图像画振动图像给出波的图像，已知波的传播方向时，可粗略画出任一点的振动图像(周期T未知).如果能再给出波速便可准确画出任一质点的振动图像.3.由振动图像画波的图像这类问题一般见到的情况是：给出振动图像和波的传播方向，便可画出任一时刻的波形图；或是给出两个质点的振动图像，加上两质点平衡位置的间距和波源方位，便可画出多种情况下的波形图.(2023·全国卷Ⅱ)图2-1(a)为一列简谐横波在t＝s时刻的波形图，P是平衡位置在x＝m处的质点，Q是平衡位置在x＝m处的质点；图(b)为质点Q的振动图像.下列说法正确的是()(a) (b)图2-1A.在t＝s时，质点Q向y轴正方向运动B.在t＝s时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同C.从t＝s到t＝s，该波沿x轴负方向传播了6 mD.从t＝s到t＝s，质点P通过的路程为30 cmE.质点Q简谐运动的表达式为y＝sin 10πt(国际单位制)【解析】由y-t图像可知，t＝s时质点Q沿y轴负方向运动，选项A错误；由y-t图像可知，波的振动周期T＝s，由y-x图像可知λ＝8 m，故波速v＝λT＝＋40 m/s，根据振动与波动的关系知波沿x轴负方向传播，则波在s到s内传播的距离Δx＝vΔt＝6 m，选项C正确；其波形图如图所示，此时质点P的位移沿y轴负方向，而回复力、加速度方向沿y轴正方向，选项B正确；Δt＝s＝34T，质点P在其中的12T内路程为20 cm，在剩下的14T内包含了质点P通过最大位移的位置，故其路程小于10 cm，因此在Δt＝s内质点P通过的路程小于30 cm，选项D错误；由y-t图像可知质点Q做简谐运动的表达式为y＝错误!t(m)＝10πt(m)，选项E正确.【答案】BCE波动问题的多解1.双向性是指波沿x轴正、负两方向传播时，若正、负两方向传播的时间之和等于周期的整数倍，则正、负两方向传播的那一时刻波形相同.2.由于波的时间周期性而导致多解波的时间周期性是指每经过一个周期T，同一质点振动状态相同，波的形状也相同；每经过半个周期，质点振动状态相反，波的形状也相反.因此在波的传播过程中，经过整数倍周期时，波形图线相同.3.由于波的空间周期性而导致多解波的空间周期性是指每经过一个波长λ，波的形状相同，质点振动状态也相同；每经过半个波长，波的形状相反，质点振动状态也相反.因此在波的传播方向上相距为波长整数倍距离的质点振动情况相同.4.两质点间关系不确定形成多解在波的传播方向上，如果两个质点间的距离不确定或者两者相位之间关系不确定，就会形成多解.若不能联想到所有可能的情况，就会出现漏解.一列横波的波形如图2-2所示，实线表示t1＝0时刻的波形图，虚线表示t2＝s时刻的波形图，则：图2-2(1)若2T＞t2－t1＞T，波速可能为多大？(T为周期)(2)若T＜t2－t1，并且波速为360 m/s，则波向哪个方向传播？【解析】(1)由图像可知：若波向右传播，则在Δt＝s内波传播的距离为Δx＝10 m.则波速v1＝ΔxΔt＝错误!m/s＝200 m/s.若波向左传播，则在Δt＝s内波传播的距离为Δx＝14 m.则波速v2＝ΔxΔt＝错误!m/s＝280 m/s.(2)由图像可知：波长λ＝8 m.在Δt＝s内波传播的距离为Δx＝vΔt＝360× m＝18 m.则Δx＝188λ＝2λ＋14λ，所以波向右传播.【答案】(1)200 m/s或280 m/s(2)向右传播此题是由波的传播方向导致的多解，所以应该先假设一个传播方向，再由已知条件求解.一列简谐横波沿水平方向向右传播，M、N为介质中相距Δx的两质点，M在左，N在右.t 时刻，M、N均通过平衡位置，且M、N之间只有一个波峰，经过Δt时间N质点恰处于波峰位置，求这列波的波速.【解析】由题意可知t时刻的波形可能有四种情况，如图所示.对(a)图，N 质点正经过平衡位置向上振动，则Δt 可能为T 4，5T 4，9T 4…即Δ t ＝(n ＋14)T (n ＝0,1,2，…)，则v 0＝λT ＝2ΔxT所以v a ＝(n ＋14)λΔt ＝(4n ＋1)Δx2Δt (n ＝0,1,2，…) 同理，对于(b)，(c)，(d)分别有： v b ＝(4n ＋3)Δx4Δt (n ＝0,1,2，…) v c ＝(4n ＋1)Δx4Δt (n ＝0,1,2，…) v d ＝(4n ＋3)Δx6Δt (n ＝0,1,2，…) 【答案】 见解析在波的传播方向上，如果两个质点间的距离不确定或者相位之间的关系不确定，就会形成多解，应通过认真分析，确定出所有可能的情况.1.(2023·全国乙卷)某同学漂浮在海面上，虽然水面波正平稳地以 m/s 的速率向着海滩传播，但他并不向海滩靠近.该同学发现从第1个波峰到第10个波峰通过身下的时间间隔为15 s.下列说法正确的是( )A .水面波是一种机械波 B.该水面波的频率为6 Hz C.该水面波的波长为3 mD.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时能量不会传递出去E.水面波没有将该同学推向岸边，是因为波传播时振动的质点并不随波迁移【解析】水面波是一种机械波，说法A正确.根据题意得周期T＝159s＝53s，频率f＝1T＝Hz，说法B错误.波长λ＝vf＝错误!m＝3 m，说法C正确.波传播过程中，传播的是振动形式，能量可以传递出去，但质点并不随波迁移，说法D错误，说法E正确.【答案】ACE2.(2023·全国丙卷)由波源S形成的简谐横波在均匀介质中向左、右传播.波源振动的频率为20 Hz，波速为16 m/s.已知介质中P、Q两质点位于波源S的两侧，且P、Q和S的平衡位置在一条直线上，P、Q的平衡位置到S的平衡位置之间的距离分别为m、、Q开始振动后，下列判断正确的是()、Q两质点运动的方向始终相同、Q两质点运动的方向始终相反C.当S恰好通过平衡位置时，P、Q两点也正好通过平衡位置D.当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰E.当S恰好通过平衡位置向下运动时，Q在波峰【解析】简谐横波的波长λ＝vf＝1620m＝、Q两质点距离波源S的距离PS＝m＝19λ＋34λ，SQ＝m＝18λ＋14λ.因此P、Q两质点运动的方向始终相反，说法A错误，说法B正确.当S恰好通过平衡位置向上运动时，P在波峰的位置，Q在波谷的位置.当S恰好通过平衡位置向下运动时，P 在波谷的位置，Q在波峰的位置.说法C错误，说法D、E正确.【答案】BDE3.(2023·全国甲卷)一列简谐横波在介质中沿x轴正向传播，波长不小于10 和A是介质中平衡位置分别位于x＝0和x＝5 cm处的两个质点.t＝0时开始观测，此时质点O的位移为y＝4 cm，质点A处于波峰位置；t＝13s时，质点O第一次回到平衡位置，t＝1 s时，质点A第一次回到平衡位置.求：(1)简谐波的周期、波速和波长；(2)质点O的位移随时间变化的关系式.【解析】(1)设振动周期为T.由于质点A在0到1 s内由最大位移处第一次回到平衡位置，经历的是14个周期，由此可知T＝4 s ①由于质点O 与A 的距离5 cm 小于半个波长，且波沿x 轴正向传播，O 在t ＝13 s 时回到平衡位置，而A 在t ＝1 s 时回到平衡位置，时间相差23 s.两质点平衡位置的距离除以传播时间，可得波的速度v ＝ cm/s②利用波长、波速和周期的关系得，简谐波的波长 λ＝30 cm③(2)设质点O 的位移随时间变化的关系为 y ＝A cos ⎝ ⎛⎭⎪⎫2πt T ＋φ0将①式及题给条件代入上式得⎩⎨⎧4＝A cos φ00＝A cos (π6＋φ0)⑤解得φ0＝π3，A ＝8 cm⑥质点O 的位移随时间变化的关系式为 y ＝(国际单位制) 或y ＝(国际单位制)【答案】 (1)4 s cm/s 30 cm (2)y ＝(国际单位制) 或y ＝(国际单位制)4.(2023·全国卷Ⅱ)平衡位置位于原点O 的波源发出的简谐横波在均匀介质中沿水平x 轴传播，P 、Q 为x 轴上的两个点(均位于x 轴正向)，P 与O 的距离为35 cm ，此距离介于一倍波长与二倍波长之间.已知波源自t ＝0时由平衡位置开始向上振动，周期T ＝1 s.振幅A ＝5 cm.当波传到P 点时，波源恰好处于波峰位置；此后再经过5 s ，平衡位置在Q 处的质点第一次处于波峰位置.求：(1)P 、Q 间的距离；(2)从t ＝0开始到平衡位置在Q 处的质点第一次处于波峰位置时，波源在振动过程中通过的路程.【解析】 (1)由题意，O 、P 两点间的距离与波长λ之间满足OP ＝54λ①波速v 与波长的关系为v ＝λT②在t ＝5 s 的时间间隔内，波传播的路程为v t .由题意有v t ＝PQ ＋λ4③ 式中，PQ 为P 、Q 间的距离.由①②③式和题给数据，得PQ ＝133 cm. (2)Q 处的质点第一次处于波峰位置时，波源运动的时间为t 1＝t ＋54T波源从平衡位置开始运动，每经过T 4，波源运动的路程为A .由题给条件得t 1＝25×T4 故t 1时间内，波源运动的路程为 s ＝25A ＝125 cm.【答案】 (1)133 cm (2)125 cm5.(2023·全国卷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2-3所示.求：图2-3(1)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； (2)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.【解析】 (1)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 λ1＝50 cm ，λ2＝60 cm①甲、乙两列波波峰的x 坐标分别为 x 1＝50＋k 1λ1，k 1＝0，±1，±2，… ② x 2＝50＋k 2λ2，k 2＝0，±1，±2，… ③由①②③式得，介质中偏离平衡位置位移为16 cm 的所有质点的x 坐标为 x ＝(50＋300n )cm n ＝0，±1，±2，… ④ (2)只有两列波的波谷相遇处的质点的位移为 －16 ＝0时，两列波波谷间的x 坐标之差为 Δx ′＝⎣⎢⎡⎦⎥⎤50＋(2m 2＋1)λ22－⎣⎢⎡⎦⎥⎤50＋(2m 1＋1)λ12 ⑤式中，m 1和m 2均为整数.将①式代入⑤式得 Δx ′＝10(6m 2－5m 1)＋5⑥由于m 1、m 2均为整数，相向传播的波谷间的距离最小为Δx ′0＝5 cm ⑦从t ＝0开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为－16 cm 的质点的时间为t ＝Δx ′02v ⑧ 代入数值得t ＝ s.【答案】 (1)x ＝(50＋300n )cm n ＝0，±1，±2，… (2) s。
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第二单元机械波高考要求：1、理解机械波的概念、产生条件及分类；2、知道描述波的特征量波速、频率、波长的物理意义及它们三者之间的关系；3、了解波的叠加原理，波的干涉及干涉产生的条件；4、了解波的衍射及产生明显衍射现象的条件；5、了解声波；6、波动图象的物理意义，会根据某时刻的波动图象确定波长、振幅，某时刻质点的振动方向等；7、掌握分析波动图象的两种方法；振动法和平移法；8、会分析波动图象中的多解问题。
知识要点：一、波的基本特征1、机械波：机械振动在介质中的传播形成机械波。
2、机械波形成的条件：要有振动物体（波源）和介质。
3、机械波的分类：1）横波：质点振动方向与波的传播方向垂直的波叫横波。
横波有波峰（凸起的部分）和波谷（凹下的部分）。
2）纵波：质点振动方向与波的传播方向在同一直线上的波叫纵波。
纵波有密部（质点分布密的部分）和疏部（质点分布疏的部分）。
4、机械波的特点：1）每一质点都以它的平衡位置为中心做简谐运动，后振动的质点总是落后于带动它的前一质点的振动。
2）波传播的是振动的形式和能量，介质中质点并不随波迁移。
3）介质中各质点的振动周期和频率都与波源振动的周期和频率相同。
4）离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动，每个质点开始振动方向与波源开始振动方向一致。
5、描述波的物理量及其关系1）波长λ：两个相邻的且在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长。
①在横波中，两个相邻波峰（或波谷）间的距离等于波长；②在纵波中两个相邻密部（或疏部）间的距离等于波长。
③在一个周期内机械波传播的距离等于波长。
2）频率f：就是各质点振动的频率，等于波源的频率，由波源决定。
3）波速v：波的传播速率，即单位时间内振动向外传播的距离。
在同一种均匀介质中，波速是一个定值，与波源无关，由介质决定。
4）三者关系：v＝λf。
6、振动方向与传播方向的关系判别法：1）波的成因法：利用波的形成过程判断，即先振动的质点带动后振动的质点，后振动的质点跟着先振动的质点，后振动的质点滞后先振动的质点。
2）微平移法：将波沿波的传播方向上微微平移一小段距离可得。
3）逆向描波法：在波形图线上逆着波的传播方向描波，凡沿波形向上经过的质点正向振动，凡沿波形向下经过的质点正向下振动（波峰、波谷点除外）4）正向吹树法：沿波的传播方向吹风，将向风坡的树吹到，剩余背风坡的树，树指方向即为此处质点振动方向。
二、波的干涉1、波的独立性和叠加性：几列波相遇时能够保持各自的状态而不互相干扰，在几列波重叠的区域里，任何一个质点的总位移，都等于这几列波分别引起的位移的矢量和。
2、波的干涉：频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔的现象。
干涉是波特有的现象。
3、产生波的干涉的条件：两列波的频率必须相同。
4、在干涉现象中振动加强是指合振动的振幅增大，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或减弱区域，各质点的振动周期都与波源的周期相同，各质点振动的位移是周期性变化的。
三、波的衍射1、定义：波绕过障碍物的现象，叫做波的衍射。
衍射也是波特有的现象。
2、产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多。
注意衍射现象始终存在。
3、一切波都能发生干涉和衍射现象；反之能够发生干涉和衍射现象，一定是波。
四、声波1、定义：声源的振动在介质中的传播，叫声波。
声波是纵波。
2、可闻声波：能引起人类听觉器官感觉的声波。
频率范围20Hz～20000Hz。
3、次声波：频率低于20Hz的声波。
4、超声波：频率高于20000Hz的声波。
其特性：①方向性好，可以定向发射；②穿透能力强，可用于钢板、混凝土、塑料、陶瓷、堤坝等的内部探伤；③能量大，能在液体内部产生强液压冲击，可用于清除污物和“打碎”普通水等；④可用来制造颗粒极细的乳胶；⑤可用于医疗诊断——“B超”和消毒灭菌。
五、波动图象的物理意义1、波的图象：表示波的传播方向上，介质中的各个质点在某一时刻相对平衡位置的位移。
当波源做简谐运动时，它在介质中形成简谐波，其波动图象为正弦或余弦曲线。
2、由波的图象中可获得的信息1）该时刻各质点的位移x；2）质点振动的振幅A；3）波长λ；4）由波的传播方向求质点的振动方向，由质点的振动方向求波的传播方向，其方法有①逆向描波法；②微平移法；③特殊点法等。
5）若已知波速v，可求频率f或周期T：f＝1/T＝v/λ。
6）若已知f或T，可求v的大小：v＝λf＝λ/T。
7）若已知波速v的大小，方向，可画出Δt时间后的波形图。
平移法：Δx＝vΔt＝nλ＋x，平移x；特殊点法：Δt＝nT＋t，找两个特殊点（如波峰和波谷）经t时间的位置，画新波。
8）已知振幅A，周期T，求振动质点在Δt时间内的路程若Δt＝n·T/2（n＝1、2、3、……），则路程s＝n·2A（n＝1、2、3、……）；若从特殊点（最大位移或平衡位置）开始运动，则经Δt＝T/4的时间，路程为A。
六、波动图象的多解性1、波的空间周期性：在同一波线上，相距为波长整数倍的多个质点的振动情况完全相同。
即x＝n·λ＋Δx（n＝1、2、3、……）。
2、波的时间周期性：表明在波的传播过程中，经过整数倍周期时，其波形图线完全相同。
即t ＝nT ＋Δt ，n ＝1、2、3、……）。
3、 波的双向性：双向性是指波沿正、负两方向传播时，若正、负两方向传播的时间之和(或传播的距离之和)等于周期(或波长)的整数倍，则正负两方向传播到那一时刻波形相同。
七、波动图象与振动图象结合的问题分析：要确切找到两图象的联系点。
典型例题：例1、如图甲中有一条均匀的绳，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 位置和运动方向强图乙所示（其它点的运动情况未画现），其中点12的位移为零，向上运动，点9的位移达到最大值，试在图丙中画出再经过 周期时点3、4、5、6 例2、当两列频率相同的波发生干涉时，若某一时刻两列波的波峰在某一点P 相遇，则（ ）A ．质点P 的振动始终加强，P 的振幅始终最大；B ．P 点有时在波谷，有时在平衡位置；C ．质点P 的振动始终加强，P 的位移始终最大；D ．质点P 振动的频率为波的频率的2倍。
例3、如图所示，表示两列同频率相干水波在t ＝0时刻的叠加情况，图中实线表示波峰，虚线表示波谷。
已知两列波的振幅均为2cm ，波速为 A2m/s ，波长为0.4m ，E 点是BD 连线和AC 连线的交点，下列说法正 D E B确的是（ ） CA ．A 、C 两点是振动的减弱点；B ．E 点是振动加强点；C ．B 、D 两点在该时刻的竖直高度差4cm ； 例3图D ．t ＝0.05s 时，E 点离平衡位置的位移大小为2cm 。
例4、如图所示中S 为在水平面上振动的波源，M 、N 是水面上的两块挡板， M A其中N 板可以上下移动，两板中间有一狭缝，此时测得A 处水没有振 S动，为使A 处水也能发生振动，可采用的方法是（ ） 例4图 NA ．使波源的频率增大；B ．使波源的频率减小；C ．移动N 使狭缝的间距增大；D ．移动N 使狭缝的间距减小。
例5、海豚有完善的声纳系统，它能在黑暗的海水中准确而快速地捕捉食物，避开敌害，其效果远优于现代化的无线电定位系统，这是利用海豚自身发出的超声波来完成的，海豚的声纳系统远远优于无线电定位系统，如雷达，这是因为（）A．海豚发出的波比无线电波传播的速度快，方向性好；B．海豚发出的波比无线电波的频率高，抗干扰能力强；C．海豚发出的波比无线电波的能量大，传播距离远；D．海豚发出的波在水中能量衰减比无线电波少。
例6、一列简谐横波在x轴上传播，在某时刻的波形如图所示，已知此时质点F的运动方向向下，则（）A．此波朝x轴负方向传播；B．质点D此时向下运动；C．质点B将比质点C先回到平衡位置；D．质点E的振幅为零。
例6图例7、一列横波在t＝0时刻的波形如图所示，传播方向沿x轴正方向，已知在0.9s末，P点出现第三次波谷，则从零时刻算起，经____s在Q点第一次出现波峰。
例8、如图所示，在xy平面内有一沿x轴正方向传播的简谐横波，波速为1m/s，振幅为4cm，频率为2.5Hz，在t＝0时刻，P点位于其平衡位置上方最大位移处，则距P为0.2m的Q点（见图）（）A．在0.1s时的位移是4cm；B．在0.1s时的速度最大；C．在0.1s时的速度向下；D．在0到0.1s时间内的路程是4cm。
例9、有一列沿水平绳传播的简谐横波，频率为10Hz，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0.6m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．8m/s，向右传播；B．8m/s，向左传播；C．24 m/s，向右传播；D．24 m/s，向左传播。
例10、一列横波在x轴上传播，t1＝0和t2＝0.005s时的波形分别为如图所示的实线和虚线。
⑴设周期大于（t2－t1），求波速。
⑵设周期小于（t2－t1），并且波速为6000m/s，求波的传播方向。
例11、已知平面简谐波在x轴上传播，原点O的振动图线如图甲（a）所示，在t时刻的波形图线如图甲（b）所示，则t′＝t＋0.5s时刻的波形图线可能是图乙中的（）x（a）（b） A B C D 例11图甲例11图乙答案：例1、略；例2、AB；例3、AB；例4、BD；例5、D；例6、AB；例7、1.1s；例8、BD；例9、BC；例10、⑴若向左传播，v＝400m/s，若向右传播，v＝1200m/s，⑵沿x轴负方向传播；例11、CD。
练习题：1、关于机械波的概念，下列说法中正确的是（）A．质点振动的方向总是垂直于波传播的方向；B．简谐波沿长绳传播，绳上相距半个波长的两质点振动位移的大小相等；C．任一振动质点每经过一个周期沿波的传播方向移动一个波长；D．相隔一个周期的两时刻，简谐波的图象相同。
2、一列声波从空气进入水中，它的（）A．波长不变；B．频率不变；C．波长和频率都不变；D．波长、频率都变化。
3、一个周期为0.1s的波源，在甲介质中形成一列波长为10m的简谐波，该波传到乙介质中传播速度为200m/s，则下列叙述中正确的是（）A．在甲介质中波速是100m/s；B．在甲介质中的频率为10Hz；C．在乙介质中波第为20m；D在乙介质中周期为0.2s。
4、如图所示，正中O是水面上一波源，实、虚线分别表示该时刻的波峰、I波谷，A是挡板，B是小孔，不考虑波的反射因素，则经过一段时间 A后，水面上的波形将分布于（）OA．整个区域；B．阴影I以外区域；II B II C．阴影II以外区域；D．上述答案均不对。