机械波4
高中物理 第章 机械波 第4节 波的衍射和干涉练习高二物理试题
积盾市安家阳光实验学校波的衍射和干涉[A组素养达标]1.关于波的衍射现象,下列说法中正确的是( )A.某些波在一条件下才有衍射现象B.不是所有的波在任何情况下都有衍射现象C.一切波在一条件下才有衍射现象D.一切波在任何情况下都有衍射现象解析:衍射现象是波在传播过程中所特有的特征,没有条件,故一切波在任何情况下都有衍射现象,只是有的明显,有的不明显,故D正确.答案:D2.关于波的干涉,下列说法正确的是( )A.只有横波才能发生干涉,纵波不能发生干涉B.只要是两列以上的波,在相遇的区域内都能产生稳的干涉C.能产生稳的干涉现象的波频率一相同D.干涉是机械波特有的现象解析:干涉是波特有的性质,任何波只要满足相干条件都能产生干涉现象.答案:C3.关于波的叠加和干涉,下列说法中正确的是( )A.两列频率不相同的波相遇时,因为没有稳的干涉图样,所以波没有叠加B.两列频率相同的波相遇时,振动的点只是波峰与波峰相遇的点C.两列频率相同的波相遇时,介质中振动的质点在某时刻的位移可能是零D.两列频率相同的波相遇时,振动的质点的位移总是比振动减弱的质点的位移大解析:两列波相遇时一叠加,没有条件,A错误;振动是指振幅增大,而不只是波峰与波峰相遇,B错误;点(减弱点)的振幅增大(减小),质点仍然在自己的平衡位置两侧振动,故某时刻的位移可以是振幅范围内的任何值,C正确,D错误.答案:C4.两列沿相反方向传播的、振幅和波长都相同的半波(如图甲),在相遇的某一时刻(如图乙)两列波“消失”,此时图中a、b质点的振动方向是( ) A.a向上,b向下B.a向下,b向上C.a、b都静止D.a、b都向上解析:a、b质点的振动方向是两列波振动的叠加,根据波的传播方向和波形图,可判知质点的振动方向,选项B正确.答案:B5.(多选)当两列水波发生干涉时,如果两列波的波峰在P点相遇,下列说法正确的是( )A.质点P的振动有时是减弱的B.质点P的振动始终是的C.质点P的振幅最大D.质点P的位移始终最大解析:P点是两列波的波峰的相遇点,故其振动始终是的,A错误,B正确;质点P处于振动区,振幅最大,C正确;对于某一个振动的质点,位移是会随时间变化的,D错误.答案:BC6.小有一个实心桥墩P,A为靠近桥墩浮在水面上的一片树叶,俯视图如图所示,小河水面平静.现在S处以某一频率拍打水面,要使形成的水波能带动树叶A振动起来,可以采用的方法是( )A.提高拍打水面的频率B.降低拍打水面的频率C.无论怎样拍打,A都不会振动起来D.无需拍打,A也会振动起来解析:使形成的水波能带动树叶A振动起来,必须使水面形成的水波波长足够长,衍射现象明显,可以采用的方法是降低拍打水面的频率,选项B正确.答案:B7.(多选)波长为60 m和17 m的两列声波在空气中传播时,下列叙述正确的是( )A.波长为60 m的声波比17 m的声波传播速度慢B.波长为60 m的声波比17 m的声波频率小C.波长为60 m的声波比17 m的声波易发生明显衍射D.波长为17 m的声波不能发生衍射解析:不管波长为多少,声波在空气中的传播速度都约为340 m/s,由波长、波速、频率关系v=λf可知,波长越长,频率越小,所以A错,B对.由发生明显衍射的条件可知,波长越长,越容易发生明显衍射,C对.任何波都可以发生衍射,D错.答案:BC8.如图所示,O是水面上一波源,实、虚线分别表示该时刻的波峰、波谷,A是挡板,B是小孔,经过一段时间,水面上的波形将分布于( ) A.整个区域B.阴影Ⅰ以外区域C.阴影Ⅱ以外区域D.阴影Ⅲ以外区域解析:由题图中可以直观看出,半波长为实虚两圆半径之差,且可看出挡板A的尺寸比波长大得多,而小孔B与波长长度差不多.根据波发生明显衍射的条件知,该波在挡板A处的衍射现象很不明显,即可认为波沿直线传播,故阴影Ⅰ区域内水面无波形;该波的波长与小孔B差不多,能够产生明显的衍射,故在阴影Ⅲ、Ⅱ区域内存在明显的衍射波形,故B选项正确.答案:B9.在图中,A、B是同一介质中两相干波源,其振幅均为A=5 cm,频率均为f=100 Hz,当A点为波峰时,B点恰好为波谷,波速v=10 m/s,判断P点为振动点还是振动减弱点?解析:A到P与B到P的波程差为Δx=25 m-15 m=10 m.这两列波的波长为λ=vf=10100m=0.1 m.10 m恰好为0.1 m的整数倍,又因A、B步调相反,因此P点为减弱点.答案:减弱点[B组素养提升]10.如图所示,甲、乙两平面波是振幅相同的相干波,甲波沿x轴正方向传播,乙波沿y轴正方向传播,图中实线表示某一时刻的波峰位置,实线相交点为A、B、C、D,虚线表示波谷位置,对图中正方形的a、b、c、d四点的振动情况,正确的判断是( )A.a、b点振动,c、d点振动减弱B.a、c点振动,b、d点振动减弱C.a、d点振动,b、c点振动减弱D.a、b、c、d点振动都解析:当两列波出现干涉现象时,要产生干涉图样,形成一条线、一条减弱线……即线、减弱线彼此相间隔的稳的干涉图样,图中实线相交点A、B、C、D,即波峰与波峰相遇,都是振动点,可知B、D决的直线为线,过A、C平行于BD直线的两条直线也是线,a、c两点在BD直线上,故a、c点是振动点,分别过b、d点且平行于BD直线的两条直线均在两线之间,为减弱线,故b、d两点的振动减弱.答案:B11.(多选)如图所示,S1、S2为两个振动情况完全一样的波源,两列波的波长都为λ,它们在介质中产生干涉现象,S1、S2在空间共形成6个振动减弱的区域(图中虚线处),P是振动减弱区域中的一点,从图中可看出( ) A.P点到两波源的距离差于1.5λB.P点始终不振动C.P点此时刻振动最弱,过半个周期后,振动变为最强D.当一列波的波峰传到P点时,另一列波的波谷也一传到P点解析:振动减弱点到两波源距离差于半波长的奇数倍,根据P点所处虚线的位置可知,P点到S1、S2的距离之差为1.5λ,选项A正确;两波源振动情况相同,故P点振幅为零,P点始终为振动减弱点,选项B正确,选项C错误;在P点合位移为零,故其中一列波的波峰传播到P点时,另一列波的波谷也一传播到P 点,选项D 正确.答案:ABD12.甲、乙两人分乘两只小船在湖中钓鱼,两船相距24 m .有一列水波在湖面上传播,使每只船每分钟上下浮动20次,当甲船位于波峰时,乙船位于波谷,这时两船之间还有5个波峰.(1)此水波的波长为多少?波速为多少?(2)若此波在传播过程中遇到一根竖直的电线杆,是否会发生明显的衍射现象?(3)若该波经过一跨度为30 m 的桥洞,桥墩直径为3 m ,桥墩处能否看到明显衍射?(4)若该桥为一3 m 宽的涵洞,洞后能否发生明显衍射? 解析:(1)由题意知:周期T =6020 s =3 s.设波长为λ,则5λ+λ2=24 m ,λ=4811m.由v =λT 得,v =4811×3 m/s =1611m/s.(2)由于λ=4811 m ,大于竖直电线杆的直径,所以此波通过竖直的电线杆时会发生明显的衍射现象.(3)(4)由于λ=4811 m>3 m ,所以此波无论是通过直径为3 m 的桥墩,还是通过宽为3 m 的涵洞,都能发生明显衍射现象.答案:(1)4811 m 1611 m/s (2)会 (3)能 (4)能[C 组 学冲刺]13.甲、乙两列完全相同的横波分别从波源A 、B 两点沿x 轴相向传播,t =0时的波形图象如图所示,如果两列波的波速都是10 m/s ,求:(1)甲、乙两列波的频率各是多少?(2)第几秒末两列波相遇?相遇时C 、D 两点间有哪些位移最大? 解析:(1)由图知λ=4 m ,又因v =10 m/s所以由f =v λ得f =104Hz =2.5 Hz故甲、乙两列波的频率均为 2.5 Hz. (2)设经t 时间两波相遇,则2vt =4 m 所以t =42×10 s =0.2 s又因T =1f =12.5s =0.4 s故两列波分别向前传播λ2相遇,此时两列波的图象如图中的虚线所示.故C、D间有x=5 m和x=7 m处的点位移最大.答案:(1)2.5 Hz 2.5 Hz (2)0.2 s x=5 m与x=7 m处的点位移最大。
第七章机械振动和机械波.4(新课标复习)
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高中物理第十二章机械波4波的衍射和干涉课件
答案:C
波的干涉中加强区和减弱区的判断方法 知识链接 1.图象法:在某时刻的波形图上,波峰与波峰(或波谷与波谷)的 交点,一定是加强点,波峰与波谷的交点一定是减弱点,各加强点或减 弱点,各自连接而成以两波源连线为中心向外辐射的连线,形成加强 线或减弱线,两种线互相间隔,形成干涉图样,加强点与减弱点之间各 质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间。 2.公式法:当两个相干波源的振动步调一致时,到两个波源的距 离之差 Δs=nλ 处是加强区,Δs=(2n+1) 处是减弱区(其中,n 取 1,2,3…)。
一、
波的衍射现象
知识精要 1.关于衍射的条件 应该说衍射是没有条件的,衍射是波特有的现象,一切波都可以 发生衍射。 衍射只有“明显”与“不明显”之分,障碍物或小孔的尺寸跟 波长差不多,或比波长小是产生明显衍射的条件。 2.波的衍射实质分析 波传到小孔(障碍物)时,小孔(障碍物)仿佛是一个新波源,由它 发出的与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播,就偏离了直线方 向。波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况。
������ 2
案例探究 S1、 S2 是两个同相的相干波源,相距 4 m,激起两列相干波的波长 均为 λ=2 m,则在以 S2 为圆心,S1、S2 连线为半径的圆周上共有几处 振动最弱的点? 思路分析:解答本题时首先确定圆周上任一点到两波源距离之 差的范围,把物理问题转化为不等式,然后根据加强或减弱的条件写 出距离之差与波长的关系,最后确定 n 的取值。
答案:两列波相遇叠加时,加强点的振幅为两列波振幅之和,即为 2A,减弱点的振幅为两波振幅之差等于零,即不再振动,加强点是以 振幅 2A 在平衡位置附近振动,并不是一直保持最大位移 2A 不变。
2.波的干涉 (1)频率相同的两列波叠加时,某些区域的振幅加大、某些区域 的振幅减小的现象。形成的图样常常称为干涉图样。 (2)产生干涉的两个必要条件:两列波的频率必须相同和两个波 源的相位差保持不变。 (3)一切波都能发生干涉,干涉是波特有的现象。 预习交流 3 旋转一只敲响的音叉,会听到声音时大时小,说明产生了干涉,但 两个人一起说话,旁边走动的人为什么听不到声音忽大忽小? 答案:音叉的两个臂完全相同,产生同频率的声波,能相互干涉, 而两个人讲话的频率不可能相同且不断变化,所以不能干涉。
2022-2023年粤教版(2019)新教材高中物理选择性必修1 第3章机械波第4节多普勒效应课件
二、多普勒效应的解释
图1 波源S和在A处的观察者都不动
图2 波源S不动,观察者向波源运动
相对靠近 相对远离
波源的运动情况
观察者运动情况
频率的关系
波源静止
观察者静止
观
波源静止
观察者朝着波源运动 察
大于
波
者
源
波源静止
观察者远离波源运动 接
小于
的
波源朝着观察者运动
观察者静止
收 频
大于
频 率
波源远离观察者运动
答案 超速
(2)若轿车以20 m/s的速度行进,反射回的电磁波的频率应怎样变化?
解析 若该轿车以20 m/s即72 km/h的速度行进,此时巡警车与轿车在相 互靠近,由多普勒效应知反射回的电磁波的频率应偏高.
答案 比发出时偏高
例3 (多选)下列关于多普勒效应的说法,正确的是
√A.交警可以利用多普勒效应测出汽车速度 √B.不仅机械波会发生多普勒效应,电磁波也会
3. 测量其他星系的速率 宇宙中的星球都在不停地运动,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了。
“红移”
例1 关于多普勒效应,下列说法正确的是 A.发生多普勒效应时,波源频率发生了变化
√B.要发生多普勒效应,波源和观察者必须有相对运动且两者间距发生变化
√C.在A处的观察者,接收到的水波频率比振针的振动频率小 图1
D.在A处的观察者,接收到的水波频率比振针的振动频率大
知识点二:多普勒效应的应用
4.(多选在下列现象中,可以用多普勒效应解释的有 A.雷雨天看到闪电后,稍过一会儿才能听到雷声
√B.超声波被血管中的血流反射后,探测器接收到的超声波频率发生变化 √C.观察者听到远去的列车发出的汽笛声,音调会变低 √D.天文学上观察到双星(相距较近、均绕它们连线上某点做圆周运动的两
2024-2025学年高中物理第二章机械波4惠更斯原理波的反射与折射教案2教科版选修3-4
一、导入新课(用时5分钟)
同学们,今天我们将要学习的是《波的反射与折射》这一章节。在开始之前,我想先问大家一个问题:“你们在日常生活中是否遇到过光线或声波反射和折射的情况?”(举例说明)这个问题与我们将要学习的内容密切相关。通过这个问题,我希望能够引起大家的兴趣和好奇心,让我们一同探索波的反射与折射的奥秘。
(2)一波从介质A传播到介质B,已知在介质A中的波速为v1,在介质B中的波速为v2,求波在介质B中的频率。
希望同学们通过课堂小结和当堂检测,巩固所学知识,提高自己的理解与应用能力。如有疑问,请随时提问。
八、内容逻辑关系
① 重点知识点:
1. 惠更斯原理:描述波的传播路径,理解每一个波源的概念。
2. 波的反射:反射波的计算方法,反射波与入射波的关系。
3.成果展示:每个小组将向全班展示他们的讨论成果和实验操作的结果。
四、学生小组讨论(用时10分钟)
1.讨论主题:学生将围绕“波的反射与折射在实际生活中的应用”这一主题展开讨论。他们将被鼓励提出自己的观点和想法,并与其他小组成员进行交流。
2.引导与启发:在讨论过程中,我将作为一个引导者,帮助学生发现问题、分析问题并解决问题。我会提出一些开放性的问题来启发他们的思考。
(3)实验操作技巧:进行波的反射与折射实验时,学生可能不熟悉实验仪器的使用和数据记录方法。
针对以上重点和难点,教师在教学过程中应注重对惠更斯原理的讲解,通过图示和实际例子帮助学生理解其物理意义。同时,加强对数学公式的推导过程的解释,引导学生理解和掌握计算方法。在实验环节,教师应演示实验操作,并指导学生进行实际操作,培养学生的实验技能和观察能力。
3.成果分享:每个小组将选择一名代表来分享他们的讨论成果。这些成果将被记录在黑板上或投影仪上,以便全班都能看到。
人教版高中物理选择性必修第1册 第3章 4 波的干涉
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课堂小练|素养达标
课后提能练习
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5.干涉图样及其特征 (1)干涉图样:如图所示
(2)特征:①加强区和减弱区的位置固定不 变.②加强区始终加强,减弱区始终减弱(加 强区与减弱区不随时间变化).③加强区与减 弱区互相间隔.
第三章 机械波
4 波的干涉
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第三章 机械波
学习目标
学法指导
1.通过具体的实例掌握两列波叠
1.熟悉波的干涉现象
加的规律
2.理解波的叠加原理,知道波的 2.总结波的干涉现象及产生干涉
干涉也是波特有的现象
的条件
3.理解形成稳定干涉图样的条件 3.思考波的干涉原理可以应用在
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第三章 机械波
波的叠加
精练2 消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题,内燃机、
通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声,干涉型消声器可以
用来削弱高速气流产生的噪声,干涉型消声器的结构及气流运行如图所
示,产生的波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播,当声波到达a处
时,分成两束相干波,它们分别通过r1和r2的路程,再在b处相遇,即可
达到削弱噪声的目的,若Δr=|r2-r1|,则维课堂|素养初培
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浙江省高中物理 第十二章 机械波 第4课时 波的衍射和干涉课件 新人教版选修3-4
因为两波源的振动情况完全相同。 所以A、B点均为振动加强点,C点为振动减弱点。 方法二 由题图可知A点为波峰与波峰相遇,是振动加强点;B点是波谷与波谷相 遇,是振动加强点;C点是波峰与波谷相遇,是振动减弱点。 答案 A、B C
1.音箱装置布网既美观又能阻止灰尘进入音箱内部,但是它又有不利的一面,对于音
【例2】 两个频率、振动方向、初始相位均相同的波源S1、S2,产生的波在同一介质 中传播时,某时刻t形成如图4所示的干涉图样,图样中两波源S1、S2同时为波谷(实 线表示波峰,虚线表示波谷),在图中标有A、B、C三个点,则振动加强的点是 ________,振动减弱的点是________。
图4
解析 方法一 由题图中可以知道,A点距波源S1、S2的距离均为1.5λ, 即x1=1.5λ,x2=1.5λ, 故A到S1、S2的距离差 Δx=x1-x2=0; B点距S1距离为x1=λ, 距S2距离为x2=2λ, 故B到S1、S2的距离差Δx=λ; C点距S1的距离为x1=2λ, 距S2的距离为x2=1.5λ, 故C到两波源S1、S2的距离差为Δx=x1-x2=0.5λ。
(3)加强点和减弱点的判断 ①条件判断法:振动频率相同、振动情况完全相同的两波叠加时,设点到两波 源的路程差为Δx,当 Δx=|x2-x1|=kλ 时为振动加强点;当 Δx=|x2-x1|=(2k +1)2λ时为振动减弱点(k=0,1,2,…)。若两波源振动步调相反,则上述结论 相反。 ②现象判断法:若某点总是波峰与波峰或波谷与波谷相遇,该点为加强点,若 总是波峰与波谷相遇,则为减弱点。
箱发出的声音来说,布网就成了障碍物,它阻碍了声音的传播,造成了声音的失真
。有的生产厂家就把布网安装上子母扣,这样听音乐时就可以将布网卸下来,从而
广西专版新教材高中物理第3章机械波4波的干涉课件新人教版选择性必修第一册
波的图像,此刻平衡位置处于x=2 cm和8 cm的P、Q两质点刚
开始振动。质点M的平衡位置处于x=5 cm处,关于各质点运
动情况的判断正确的是(
)
A.质点P、Q都首先沿y轴负向运动
B.t=0.75 s时刻,质点P、Q都运动到M点
处的质点在OM连线上,是振动加强点,它同时参与两列波的
运动,不是始终静止不动,故B错误;O是波谷与波谷的相遇点,
同时参与两列波的运动,是振动加强点,振幅为|A1+A2|,故C错
误;N为波峰与波谷的相遇点,同时参与两列波的运动,是振动
减弱点,振幅为|A1-A2|,故D错误。
随 堂 训 练
1.关于波的叠加和干涉,下列说法正确的是(
的振动方向相反,则P是振动加强的点,振幅等于两波振幅之
和,即为70 cm,故选项A正确。
3.(多选)水槽中,与水面接触的两根相同细杆固定在同一个振
动片上,振动片做简谐运动时,两根细杆周期性触动水面形成
两个波源。两波源发出的波在水面上相遇,在重叠区域发生
干涉并形成了干涉图样。关于两列波重叠区域内水面上振动
学以致用
1.如图所示,MN是水池的边缘,S1和S2是水池中水面上两个
振动情况完全相同的相干波源,它们激起的水波波长为2 m。
S1和S2连线垂直于MN,且它们与MN的距离分别是8 m和3 m。
设MN足够长,则在水池边界MN上共有几处水面是平静的
(
)
A.1处
B.3处
C.5处
D.无数处
答案:C
解析:在MN上任取一点P,连接PS1、PS2,由几何知识可知PS1PS2≤S1S2=5 m,所以(PS1-PS2)可以取1 m、3 m、5 m。取5 m
周期运动4:机械波
1
4
7
10
13
16
t=0
横波的形成过程
t=T/4
t=T/2
t=3T/4
t=T
t=5T/4
5.波动图象与振动图象的比较
振动图象
y 图象 横坐标 研究对象 0 时间 一个质点 t y 0
波动图象
v x 质点的平衡位置 介质中的各个质点
物理意义
反映某一个质点相对平衡位置 反映某一时刻介质中各质点相对 的位移随时间的变化规律 平衡位置的位移值的波形
机械波
一、机械波 (学前运动、平移)
1.机械波的形成 (1)机械波形成的原因
由于介质中各质点间存在弹力,波源质点振动时必
然牵动相邻质点随其振动,波源质点的振动形式和能量 就由近及远向外传播进而形成机械波。
(2)机械波产生的条件:①波源、②介质
波动与振动的区别:
根据波动的定义,波的产生条件有两个:第一,有 起振的波源;第二,有传播振动的介质。因此:振动是 单个质点在其平衡位置附近做往复运动的“个体行动”, 波动是大量的、彼此相联系的质点将波源的振动在空间 传播的“群体行为”。
a所示,t 时刻的波形图线如图b 所示,则 t′=t+0.5S 时
刻的波形图线可能是(
y
) CD
t/s
y
0 0.2 0.4 0.6
x/m
0
y
a
y
2
4
6
b x
x
0
y
0
v
2
4
6
2
4
6
A
B
y
x
0 2 4 6 0 2 4 6
x
C
D
三、波的特性
物理机械波知识点总结
物理机械波知识点总结物理机械波知识点总结高中物理选修3-4机械波重要知识点描述机械波的物理量——波长、波速和频率(周期)的关系⑴波长λ:两个相邻的、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。
振动在一个周期内在介质中传播的距离等于波长。
⑵频率f:波的频率由波源决定,在任何介质中频率保持不变。
⑶波速v:单位时间内振动向外传播的距离。
波速的大小由介质决定。
波的干涉和衍射衍射:波绕过障碍物或小孔继续传播的现象。
产生显著衍射的条件是障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多。
干涉:频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动加强,使某些区域振动减弱,并且振动加强和振动减弱区域相互间隔的现象。
产生稳定干涉现象的条件是:两列波的频率相同,相差恒定。
稳定的干涉现象中,振动加强区和减弱区的空间位置是不变的,加强区的振幅等于两列波振幅之和,减弱区振幅等于两列波振幅之差。
判断加强与减弱区域的方法一般有两种:一是画峰谷波形图,峰峰或谷谷相遇增强,峰谷相遇减弱。
二是相干波源振动相同时,某点到二波源程波差是波长整数倍时振动增强,是半波长奇数倍时振动减弱。
干涉和衍射是波所特有的现象。
高中物理选修3-4重要知识点相对论的时空观经典物理学的时空观(牛顿物理学的绝对时空观):时间和空间是脱离物质而存在的,是绝对的,空间与时间之间没有任何联系。
相对论的时空观(爱因斯坦相对论的相对时空观):空间和时间都与物质的运动状态有关。
相对论的时空观更具有普遍性,但是经典物理学作为相对论的特例,在宏观低速运动时仍将发挥作用。
时间和空间的相对性(时长尺短)1.同时的相对性:指两个事件,在一个惯性系中观察是同时的,但在另外一个惯性系中观察却不再是同时的。
2.长度的相对性:指相对于观察者运动的物体,在其运动方向的长度,总是小于物体静止时的长度。
而在垂直于运动方向上,其长度保持不变。
高中物理机械振动和机械波知识点1.简谐运动(1)定义:物体在跟偏离平衡位置的位移大小成正比,并且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动,叫做简谐运动.(2)简谐运动的特征:回复力F=-kx,加速度a=-kxm,方向与位移方向相反,总指向平衡位置.简谐运动是一种变加速运动,在平衡位置时,速度最大,加速度为零;在最大位移处,速度为零,加速度最大.(3)描述简谐运动的物理量①位移x:由平衡位置指向振动质点所在位置的有向线段,是矢量,。
4 波的形成和传播、波的图象
4 波的形成和传播、波的图象一周强化一、一周内容概述形成机械波的必要条件是波源的振动和必须具有传播振动这种运动形式的弹性介质.波的传播过程就是振动这种运动形式和振动能量在空间的传播过程.按传播方向和质点振动方向之间的关系对波进行了分类——横波和纵波.作出了波的图象。
指出了波的图象的意义.介绍了如何利用波的图象和波的传播方向确定介质中各质点振动方向的方法。
二、重难点知识归纳与讲解1、机械波的形成和特点(1)产生机械波条件:①要有机械振动作为波源;②要有能够传播机械振动的介质。
(2)机械波的种类:横波与纵波.质点的振动方向与波的传播方向垂直的是横波(这是高中物理重点研究的内容)横波中凸起最高处叫波峰,凹下最低处叫波谷,纵波中质点分布最密的地方叫密部。
质点分布最疏地方叫疏部。
(3)机械波的的特点:①对理想的简谐波而言,各质点振幅相同。
②各质点的振动周期都与波源的振动周期相同。
③离波源越远,质点的振动越滞后。
④各质点只在各自的平衡位置附近振动。
并不沿波的传播方向迁移。
⑤机械波向前传播的是振动的形式与能量。
2、波的图象(1)表示在波的传播方向上,介质中大量质点在同一时刻相对平衡位置的位移分布图象称波的图象,简谐波的波动图象是正弦函数或余弦函数图象,如图所示。
(2)波动图象的物理意义:①从图象可以直接读出振幅(注意单位)。
②从图象可以直接读出波长(注意单位)。
③可求任一质点在该时刻相对平衡位置的位移(包括大小和方向)。
④在波速方向已知(或波源方位已知)时可确定各质点在该时刻的振动方向。
⑤可以确定各质点振动的加速度方向。
(3)利用波动图象确定各质点振动方向和波的传播方向的基本方法:①特殊点法:逆着波的传播方向,在质点A的附近找一个相邻的质点B,若质点B 的位置在质点A的正方向处,则A质点应向正方向运动;反之,则向负方向运动.如图所示,图中的质点A应向y轴的正方向运动(质点B先于质点A振动,A要跟随B振动)。
②微平移法:作出经微小时间Δt后的波形,就知道了各质点经过Δt到达的位置,运动方向即可确定。
2025版新教材高中物理第三章机械波专项4振动加强点和减弱点的判断课时作业教科版选择性必修第一册
专项 4 振动加强点和减弱点的推断提实力1.(多选)两个相干波源S1、S2产生的波在同一种匀称介质中相遇,如图所示.图中实线表示某时刻的波峰,虚线表示该时刻的波谷,下列说法正确的是( )A.a、c两点的振动加强,b、d两点的振动减弱B.e、f两点的振动介于加强点和减弱点之间C.经适当的时间后,加强点和减弱点的位置互换D.经半个周期后,原来位于波峰的点将位于波谷,原来位于波谷的点将位于波峰2.(多选)如图所示,S1、S2是振动状况完全相同的两个机械波波源,a、b、c三点位于S1、S2连线的中垂线上,且ab=bc。
某时刻a是两列波波峰的相遇点,c是两列波波谷的相遇点,则( )A.a处质点始终处于波峰B.c处质点始终处于波谷C.b处为振动加强点D.c处为振动加强点3.在同一片水面上有一个波源S及挡板,挡板上有两个小孔S1和S2,S1、S2到波源S 的距离相等,实线和虚线分别表示其上下振动时产生的波峰和波谷,某时刻的波形图如图所示,A点和D点为两实线的交点,B点为两虚线的交点,C点为AB中点,则下列说法中正确的是( )A.经过小孔后,波的传播速度要变大B.若拦住小孔S1,则波在挡板后面区域的传播范围将削减一半C.A、D两点为振动加强点,B点为振动减弱点D.C点为振动加强点,此时刻处于平衡位置4.如图所示,在匀称介质中S1和S2为同时起振(起振方向相同)、频率相同的两个机械波源,它们发出的简谐波相向传播,在介质中S1和S2平衡位置的连线上有a、b、c三点,已知S 1a =ab =bc =cS 2=λ2(λ为波长),则下列说法正确的是( )A .b 点的振动总是最强,a 、c 两点的振动总是最弱B .b 点的振动总是最弱,a 、c 两点的振动总是最强C .a 、b 、c 三点的振动总是最强D .a 、b 、c 三点的振动都是有时最强有时最弱5.如图所示,甲、乙两平面波是振幅相同的相干波,甲波沿x 轴正方向传播,乙波沿y 轴正方向传播,图中实线表示某一时刻的波峰位置,虚线表示波谷位置,对图中正方形中心的a 、b 、c 、d 四点的振动状况,推断正确的是( )A .a 、b 点振动加强,c 、d 点振动减弱B .a 、c 点振动加强,b 、d 点振动减弱C .a 、d 点振动加强,b 、c 点振动减弱D .a 、b 、c 、d 点的振动都加强6.(多选)如图表示两列同频率相干水波在t =0时刻的叠加状况,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 cm 且在图中所示范围内振幅不变,波速均为2 m/s.波长均为0.4 m ,E 点为BD 和AC 的交点.下列叙述正确的是( )A .A 、C 两点都是振动减弱点B .振动加强的点只有B 、E 、DC .BD 连线上的全部点都是振动加强点D .B 、D 两点在该时刻的竖直高度差为4 cm7.如图所示为某学校报告厅的平面图,AB 是主席台,S 1、S 2是报告厅墙壁上的两个喇叭。
高中物理第三章机械波4波的干涉课件选择性必修第一册
(3)明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的,明显的干涉图 样除了满足相干条件外,还必须满足两列波振幅差别不大。振幅越是接 近,干涉图样越明显。
2.关于加强点(区)和减弱点(区) (1)加强点:在某些点两列波引起的振动始终加强,质点的振动最剧 烈,振动的振幅等于两列波的振幅之和,A=A1+A2。 (2)减弱点:在某些点两列波引起的振动始终相互削弱,质点振动的 振幅等于两列波的振幅之差,A=|A1-A2|,若两列水波振幅相同,质点 振动的合振幅就等于零,水面保持平静。
相遇,即可达到削弱噪声的目的,若Δr=|r2-r1|,
则Δr等于
( C)
A.波长 λ 的整数倍 C.半波长2λ的奇数倍
B.波长 λ 的奇数倍 D.半波长2λ的偶数倍
解析:根据干涉特点知,两相干波源的距离差为波长的整数倍时, 此点为振动加强点,而消除噪声不能加强,故A、B错误;距离差为半波 长的奇数倍时,此点为振动减弱点,本题为消除噪音,要减弱振动,所 以C正确D错误。
示波峰,虚线表示波谷,则以下说法正确的是
( BC )
A.A点为振动加强点,经过半个周期,这一点振动减弱
B.B点为振动减弱点,经过半个周期,这一点振动仍减弱
C.C点为振动加强点,经过半个周期,这一点
振动仍加强
D.D点为振动减弱点,经过半个周期,这一点
振动加强
解析:A点是波峰和波峰叠加,为振动加强点,且始终振动加强, 故选项A错误;B点是波峰和波谷叠加,为振动减弱点,且始终振动减 弱,故选项B正确;C点处于振动加强区,振动始终加强,故选项C正 确;D点为波峰与波谷叠加,为振动减弱点,且始终振动减弱,故选项D 错误。
对点训练
2.消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题,内燃机、通风
4 波的干涉 习题 高中物理人教版选择性必修第一册
第三章机械波4波的干涉1.一条弹性绳子呈水平状态,M为绳子中点(图中未画出),两端P、Q同时开始上下振动,一小段时间后产生的波形如图所示,对于其后绳上各点的振动情况,以下判断正确的是()A.两列波将同时到达中点M B.两列波波速之比为1∶2C.中点M的振动总是加强的D.M点的位移大小不可能为零2.物体振动时,除了固有频率的基频波,还会产生频率为固有频率整数倍的倍频波.当如图所示的两种波同时在介质中传播时,物体振动形成的实际波形应为()A B C D3.一般来说现在的手机上都会有2个麦克风,一个比较大的位于手机下方,另一个一般位于手机顶部.查阅手机说明后知道手机内部上麦克风为降噪麦克风.进一步翻阅技术资料得知:降噪麦克风通过降噪系统产生与外界噪音相位相反的声波,从而实现降噪的效果.如图是理想情况下的降噪过程,实线对应环境噪声,虚线对应降噪系统产生的等幅反相声波.下列说法错误的是()A.降噪过程实际上是声波发生了干涉B.降噪过程本质上是两列声波相遇时叠加的结果C.降噪声波与环境噪声的传播速度一定相等D.P点经过一个周期沿波的传播方向传播的距离为一个波长4.(多选)图甲为一列横波在t=0时的波动图像,图乙为该波中x=2 m处质点P的振动图像,下列说法正确的是()A.若此波遇到另一列简谐横波并发生稳定干涉现象,则所遇到的波的频率为0.25 Hz B.若该波能发生明显的衍射现象,则该波所遇到的障碍物尺寸一定比4 m大很多C.再过0.5 s,P点的动能最大D.波沿x轴正方向传播5.(2024年宿迁期末)两列完全相同的机械波在某时刻的叠加情况如图所示,图中的实线和虚线分别表示波峰和波谷,此时()A.P、M连线中点振动减弱B.P、M连线中点速度为0C.P、M、Q、N四点速度均为0D.再经过半个周期,Q、N两点振动加强6.两列频率、振幅均相同的简谐波Ⅰ和Ⅱ分别从绳子的两端持续相向传播,在相遇区域发生了干涉,在相距0.48 m的A、B间用频闪相机连续拍摄,依次获得1、2、3、4、5五个波形,如图所示,且1和5是同一振动周期内绳上各点位移都达到最大值时拍摄的波形.已知频闪时间间隔为0.12 s,下列说法正确的是()A.简谐波Ⅰ和Ⅱ的波长均为0.24 mB.简谐波Ⅰ和Ⅱ的周期均为0.48 sC.绳上各点均做振幅相同的简谐运动D.两波源到A点和C点的路程差之差的绝对值是0.48 m7.两列简谐横波分别沿x轴相向传播,两波源分别位于x1=-0.2 m和x2=1.2 m处,两列波的波速均为0.4 m/s,波源的振幅均为2 cm.图为t=0时刻两列波的图像,此刻平衡位置在x P=0.2 m和x Q=0.8 m的P、Q两质点刚开始振动.质点M的平衡位置处于x M=0.5 m处.下列说法正确的是()A.t1=0.75 s时M点开始向上振动B.若两波源只振动一个周期,在t2=1.5 s时,P质点将向上振动C.若两波源一直振动,相遇以后Q点为振动加强点,其振幅为4 cmD.若两波源一直振动,相遇以后M点为振动加强点,其振幅为4 cm8.(多选)如图甲所示,均匀介质中有处于同一水平线上的ABCDEFGHI九个质点,各质点间距均为d.从t=0时刻起A、I两质点开始在竖直方向上做简谐运动,振幅均为A,振动图像分别如图乙实线和虚线所示,测得t0时刻两振动形成的机械波相遇,则以下说法正确的是()A.质点F的起振方向向上B.最早达到-2A位移的质点为DC.稳定后质点C、E、G的振幅为2AD.稳定后质点E、G的振幅为09.(多选)在水槽中,波源是固定在同一个振动片上的两根细杆,当振动片振动时,细杆周期性的击打水面,形成两列水面波,这两列波相遇后,在它们的重叠区域会形成如图甲所示的稳定干涉图样.如图乙所示,振动片做周期T的简谐运动,两细杆同步周期性地击打水面上的A、B两点,以线段AB为直径在水面上画一个半圆,半径OC与AB垂直.圆周上除C点外还有其他振幅最大的点,D点为距C点最近的振动振幅最大的点.已知半圆的直径为d,∠DBA=37°,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,则()A .水波的波长为d 5B .水波的传播速度2d 5TC .AB 圆周上共有10个振动减弱点D .若减小振动片振动的周期,C 点可能为振幅最小的点答案解析1.【答案】A 【解析】根据题意,由于波在同种介质中传播,波速相同,又有M 为绳子中点,则两波同时到达M 点,故B 错误,A 正确;由于波长不同,则两列波并不能发生稳定的干涉现象,因此两波在M 点相遇时,M 点的振动并不总是加强或减弱,故C 错误;当两波刚传到M 点时,此时刻位移为零,所以M 点的位移大小在某时刻可能为零,故D 错误.2.【答案】B 【解析】根据波的叠加,两列波叠加后,位移为两列波位移的矢量合.把倍频波的位移与基频波的位移叠加,如图所示.故B 正确,A 、C 、D 错误.3.【答案】D 【解析】由图看出,降噪声波与环境声波波长相等,波速相等,则频率相同,叠加时产生干涉,由于两列声波等幅反相,所以振动减弱,起到降噪作用,故A 、B 正确;机械波传播的速度由介质决定,则知降噪声波与环境噪声的传播速度相等,故C 正确;P 点并不随波移动,故D 错误.4.【答案】CD 【解析】由图乙可知该波的频率为1 Hz ,由波的干涉条件可知,A 错误;由图甲可知该波的波长λ=4 m ,B 错误;再过0.5 s P 点处于平衡位置动能最大, C 正确;由甲、乙图像可知,D 正确.5.【答案】C 【解析】此时M 点波峰与波峰相遇,而P 点是波谷与波谷相遇,是振动加强点,则P 、M 两点是振动加强点,且P 、M 连线上也是振动加强的, P 、M 两点连钱中点未达到波峰或波谷,故速度不为0,故A 、B 错误;P 处于波谷,速度为零;M 处于波峰,速度为零;Q 、N 两点振动减弱,则速度为零,即四点的速度均为0,故C 正确;Q 、N 两点处于波谷与波峰相遇处,再经过周期Q 、N 两点振动仍然减弱,故D 错误.6.【答案】D 【解析】简谐波Ⅰ和Ⅱ的波长均为0.48 m ,A 错误;从波形1到波形5经历的时间为12T ,则12T =4×0.12 s 可得简谐波Ⅰ和Ⅱ的周期均为T =0.96 s ,B 错误;绳上各点中加强点和减弱点振幅不相同,C 错误;A 、C 两点均为振动减弱点,则两波源到两点的距离之差分别为λ2(2n +1) 和λ2(2n -1),则 两波源到A 点和C 点的路程差之差的绝对值是⎪⎪⎪⎪λ2(2n +1)-λ2(2n -1)=λ=0.48 m ,D 正确. 7.【答案】D 【解析】在0.75 s 内波传播的距离x =v t =0.4×0.75 m =0.3 m ,由图可知,P 、Q 处的波形传到M ,而t =0时刻P 、Q 两点处的质点是向下振动的,所以经过0.75 s 时间M 点向下振动,故A 错误;若两波源只振动一个周期,经过1.5 s ,波传播的距离为x =v t =0.4×1.5 m =0.6 m ,左列波的波源处的振动形式传到0.4 m 位置处,对于左列波来讲,不在P 点引起振动了,右列波的Q 点振动形式恰好传到P 点,引起的振动是向下的,故B 错误;若两波源一直振动,Q 点到两波源的距离差为Δx =1 m -0.4 m =0.6 m =1.5λ,所以振动是减弱的,故C 错误;M 点距两波源距离相等,所以M 点是振动加强的点,振幅等于两振幅之和,故D 正确.8.【答案】BD 【解析】由题意可知,A 点最开始向上振动,I 点向下振动,结合图形可得,I 质点振动的波先传递到F 点,质点F 的起振方向向下,故A 错误;当质点同时处于两列波的波谷时,位移为-2A ,由题意可知,波的周期为t 0,且t 0时刻,两列波刚好在E 点相遇,AE 、EI 刚好是一个波长,此时D 点距离左右两波沿传播方向的第一个波谷均是半个波长,则再经过半个周期,D 点同时处于两波沿各自传播方向的第一个波谷处,根据波叠加原理,质点D 的位移为-2A ,故B 正确;根据题意及上述分析可得,稳定后,质点C 、E 、G 三点到两振源的距离差分别为λ、0、λ,由于两振源振动步调相反,所以质点C 、E 、G 三点为振动减弱点,两列波振幅相同,所以三点的位移始终为零,即振幅为0,故C 错误,D 正确.9.【答案】AC 【解析】依题意,DB 与AD 的长度差为波长,由几何知识可得DB =d cos 37°,AD =d sin 37° ,解得λ=d 5,故A 正确;水波的传播速度为v =λT =d 5T,故B 错误;在AB 连线上取一点P ,设它的振动是减弱的,令P A =x ,则PB =d -x ,P 点到两波源的波程差为P A -PB =2x -d =dn 10(n =±1,±3…),在0<x <d 的范围内,n 取值为n =±1,±3,±5,±7,±9,说明在AB 之间连线上有10个振动减弱点,必然有10个振动减弱区,根据波的干涉图样画出10条振动减弱线,和AB 半圆的交点共有10个,故C 正确;若减小振动片振动的周期,C 点与两波源的距离相等,距离差为零,一定仍为振幅最大的点,故D 错误.。
4-3-机械波的产生与传播、波函数
一致 相反
“-” “”
22
b. 波的相位
x 2 [ (t ) ] 或 [ t x ] u
其中 t = 0时—— x 处质元初相位 t = 0, x = 0时—— 原点O处的初相位( )
c. 相位差
同一列波 同一质元不同时刻—— 区分 超前 与 滞后
一 、机械波的基本概念
4-6-1 机械波的形成
机械波 :机械振动在弹性介质中的传播.
(相位的传播)
弹性机械波的产生和传播条件: (1)波源
注
(2)媒质
波是振动运动状态的传播,介质的质点 并不随波传播.
5
波动 4-6-2 横波与纵波
一 、机械波的基本概念
1.横波:质点振动方向与波的传播方向相垂直的波. (仅在固体中传播 )
结论:
x - x0 y A cos[ (t ) Q ] u
30
[例1] 一平面简谐波沿 O x 轴正方向传播, 已知振幅 为 1.0m , 2.0s, 2.0m 在 t 0时坐标原点处的质 . T A 点位于平衡位置沿 O y 轴正方向运动 . 求 1)波动方程
解 写出波动方程的标准式
y ( x, t ) y ( x , t )
波程差
(波具有空间的周期性)
x21 x2 - x1
x2 - x1
相位差
12 1 - 2 2 π
x21 2π
2π
x
26
3. 若 x, t 均变化,表示波形沿传播方向的运动情况(行波).
x2 - x1 20 (m)
T: π(2.5t2 0.1x 0.5) - π(2.5t1 0.1x 0.5) 2
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多普勒效应。 多普勒效应。 要求:理解多普勒效应 掌握 三种情况” 掌握“ 要求:理解多普勒效应;掌握“三种情况” 下 的多普勒频率计算公式。 的多普勒频率计算公式。
多普勒效应
当波源和观察者相对于介质运动 时,观察者所接收到的频率不同于波 源的频率,这一现象称为多普勒效应 源的频率,这一现象称为多普勒效应。
v0
例题3 一报警器发射频率为1000 的声波, 1000Hz 例题3 一报警器发射频率为1000Hz 的声波,
远离观察者向一悬崖运动,其速度为10 s, 远离观察者向一悬崖运动,其速度为10 m/ s,求: (1)观察者直接从警报器听到的声音频率为 多少? 多少? (2)从悬崖反射的声音频率为多少? 从悬崖反射的声音频率为多少? (3)听到的拍频为多少? 听到的拍频为多少?
一、u ± vB ν′= ν u vS
例1 A、B 为两个汽笛,其频率皆为 、 为两个汽笛,其频率皆为500Hz, , A 静止,B 以60m/s 的速率向右运动 在两个汽笛 静止, 的速率向右运动. 之间有一观察者O, 的速度也向右运动. 之间有一观察者 ,以30m/s 的速度也向右运动 已知空气中的声速为330m/s,求: 已知空气中的声速为 , 1)观察者听到来自A 的频率 )观察者听到来自 2)观察者听到来自B 的频率 )观察者听到来自
vO
A O
v sB
B
利用多普勒效应监测车速, 例2 利用多普勒效应监测车速,固定波源发出 的超声波,当汽车向波源行驶时, 频率为ν = 100kHz 的超声波,当汽车向波源行驶时, 与波源安装在一起的接收器接收到从汽车反射回来 ν "= 110 kHz . 已知空气中的声速 的波的频率为 为 u = 330 ms 1, 求车速 .
s'
vsT
λ′
1、当波源向着观察者运动时,相当于波长变 、当波源向着观察者运动时, 短了,单位时间内接收到的波的个数增多了。 短了,单位时间内接收到的波的个数增多了。 2、当波源离开观察者运动时,相当于波长变 当波源离开观察者运动时, 长了,单位时间内接收到的波的个数变少了。 长了,单位时间内接收到的波的个数变少了。
一 波源不动,观察者运动。
1、当观察者向着波源运动时,相当于波的传播 、当观察者向着波源运动时, 速度变大了( 速度变大了 u + v0 ) 。 2、当观察者离开波源运动时,相当于波的传播 当观察者离开波源运动时, 速度变小了 ( u - v0 ) 。
二 观察者不动,波源运动。
λ
T=
λ
u A
s
本课小结
u + vB ν′ = ν 1、观察者向着波源运动时,频率变高: 、观察者向着波源运动时,频率变高: u 2、观察者离开波源运动时,频率变低:ν ′ = u vB ν 、观察者离开波源运动时,频率变低: u 观察者不动,波源运动的情况。 二、观察者不动,波源运动的情况。 u ν 1、波源向着观察者运动时,频率变高: ν ′ = 、波源向着观察者运动时,频率变高: u vS 2、波源离开观察者运动时,频率变低: ν ′ = u ν 、波源离开观察者运动时,频率变低: u +vS 波源与观察者同时运动的情况: 三、波源与观察者同时运动的情况: