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(共32张PPT)
第二节　机械波的描述
核心素养导学
物理观念 (1)知道波的图像以及图像的纵坐标、横坐标各表示的物理量，能说出图像中蕴含的信息。
(2)理解波长、频率和波速的意义及其定量关系。
科学思维 (1)学会应用比较法区分振动图像和波动图像。
(2)应用波长、频率和波速的关系解决波传播中的问题。
(3)能判断波的传播方向和质点的振动方向。
科学态度与责任 正确认识科学的本质，具有学习和研究物理的好奇心和求知欲。
一、机械波的图像
1．简谐波：波源做简谐运动时，介质的各个质点随之做_____运动所形成的波。
2．波的图像的画法
简谐
3．波峰和波谷
(1)波峰：在波的传播方向上达到_____最大位移的质点所在处。
(2)波谷：在波的传播方向上达到_____最大位移的质点所在处。
4．振动图像和机械波的图像
(1)振动图像表示介质中的某一质点在__________的位移。
(2)机械波的图像表示_________各个质点的位移。
振动图像和机械波的图像都是正弦曲线(或余弦曲线)，但其横坐标的物理意义不同，注意区分。　　
正向
反向
各个时刻
某一时刻
二、描述机械波的物理量
1．波长
(1)定义：在波动中，对平衡位置的位移总是相同的两个______质点之间的距离，通常用 表示。
(2)特征：在横波中，两个相邻______或两个相邻______之间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻________或两个相邻_______之间的距离等于波长。
2．周期和频率：各个质点的振动周期或频率是相同的，等于波源的振动周期或频率。
相邻
波峰
波谷
最密部
最疏部
介质
性质
1．一列波的图像如图甲所示，其中某一点的振动图像如图乙所示。
(1)如何区分机械波的图像与振动图像。
(2)两种图像纵坐标的最大值相同吗？
提示：(1)最简单的方法是看横坐标，振动图像是时间t，机械波的图像是传播距离x。
2．一列简谐横波在某一时刻的波形图如图所示，由该图像可知该波的振幅为___ cm，波长为___ m；若该波波源的振动周期为T＝0.2 s，则该波的频率为f＝___ Hz，波速为v＝____m/s。
3．一列简谐波由一种介质进入另一种介质后，在波长、频率、周期、波速四个物理量中，发生变化的是哪些物理量？
提示：波长　波速
5
4
5
20
新知学习(一)|机械波的图像的理解和应用
[重点释解]
1．由机械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)可以直接看出在机械波的传播过程中各质点的振幅A。
(3)若已知该机械波的传播方向，可以确定各质点的振动方向；或已知某质点的振动方向，可以确定该机械波的传播方向。
2．机械波的图像的周期性
在机械波的传播过程中，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，则不同时刻机械波的图像不同。质点的振动位移做周期性变化，则机械波的图像也做周期性变化。经过一个周期，机械波的图像复原一次。
3．机械波的传播方向的双向性
如果只知道机械波沿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。
[典例体验]
[典例]　(2021·北京等级考)一列简谐横波某时刻的波形图如图所
示。此后K质点比L质点先回到平衡位置。下列判断正确的是 (　 )
A．该简谐横波沿x轴负方向传播
B．此时K质点沿y轴正方向运动
C．此时K质点的速度比L质点的小
D．此时K质点的加速度比L质点的小
[解析]　由题知K质点比L质点先回到平衡位置，则此时K质点应沿y轴负方向运动，再根据“上、下坡”法可知，该波应沿x轴正方向传播，A、B错误；L质点在波谷处，则L质点的速度为0，故此时K质点的速度比L质点的大，C错误；由于质点在竖直方向做机械振动，根据F＝－ky＝ma，结合波动图像可看出yL＞yK，则此时K质点的加速度比L质点的小，D正确。
[答案]　D
[拓展]　(多选)对应[典例]的情境，图中M点和K点从图中时刻开始计时，其振动图像正确的是 (　 )
[解析]　由于已判断出波沿x轴正方向传播，可知K点和M点振动方向都向下，故K点的振动图像应为D；M点的振动图像应为B。
[答案]　BD
/方法技巧/
判断质点振动方向与机械波的传播方向的常用方法
(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”。如图甲所示。
(2)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，此刻质点振动方向也就知道了。如图乙所示。
答案：A
答案：C
新知学习(二)|波长、频率和波速的关系及应用
[典例体验]
[典例]　如图甲为某一列波在t＝1.0 s时的图像，图乙为参与该波的质点P的振动图像。
(1)该波的振幅、周期、波长各为多少？
(2)该波的波速是多少？
(3)再经过3.5 s时，质点P的路程是多大？
(4)试判断波的传播方向。
[系统归纳]
1．关于波长的定义
“相邻质点”和“振动相位总是相同”是波长定义的关键，二者缺一不可。
2．波速的决定因素
(1)机械波的波速只与传播介质的性质有关。同一列波在不同介质中传播速度不同；不同频率的同种机械波在同一介质中传播速度相等。
(2)波在同一均匀介质中是匀速传播的。它向外传播的是振动的形式，而不是将质点向外迁移，质点的振动是一种变加速运动，因此质点的振动速度时刻在变。
3．波速公式的理解
[针对训练]
1．(2021·天津等级考)一列沿x轴正方向传播的简谐横波，传播速度v＝10 m/s，t＝0时位于坐标原点的质点从平衡位置沿y轴正方向运动，下列图形中哪个是t＝0.6 s时的波形 (　 )
答案：B　
2．(2021·全国乙卷)图中实线为一列简谐横波在某一时刻的波形曲线。经过0.3 s后，其波形图曲线如图中虚线所示。已知该波的周期T大于0.3 s，若波是沿x轴正方向传播的，则该波的速度大小为________m/s，周期为________s；若波是沿x轴负方向传播的，该波的周期为________s。
答案：0.5　0.4　1.2
3．(2021·海南高考)一列沿x轴正方向传播的简谐横波，其波源的平衡位置在坐标原点，波源在0～4 s内的振动图像如图(a)所示，已知波的传播速度为 0.5 m/s。
(1)求这列横波的波长；
(2)求波源在4 s内通过的路程；
(3)在图(b)中画出t＝4 s时刻的波形图。
解析：(1)由题图(a)可知，振幅A＝4 cm，周期T＝4 s，由于波的传播速度为0.5 m/s，根据波长与速度关系有λ＝vT＝2 m。
(2)由(1)可知波源的振动周期为4 s，则4 s内波源通过的路程为s＝4A＝16 cm。
(3)由题图(a)可知在t＝0时波源的起振方向向上，由于波速为0.5 m/s，则在4 s时x＝vt＝2 m，
可知该波刚好传到位置为2 m的质点，且波源刚好回到平衡
位置，且该波沿x轴正方向传播，则根据“上、下坡”法可
绘制出t＝4 s时刻的波形图如图所示。
答案：(1)2 m　(2)16 cm　(3)见解析图
一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养
?物理观念——怎样确定一个波长
1．(选自鲁科版新教材“物理聊吧”)下图中，有同学认为点M和点N是位移相同的两个质点，它们之间的距离就等于该波的波长；另有同学认为，位移总是相同的点M和点P之间的距离才等于波长。这两位同学的观点对吗？请说出理由。
提示：点M与点P是位移总是相同的相邻两点，其间距等于一个波长，而点M与点N的位移只是在图示时刻相同，而不是总相同，故其间距不等于一个波长。
?科学思维——波长和波速的计算
2．(选自鲁科版新教材例题)停在水面上的两艘船相距24 m。一列水波在湖面上传播开来，使船每分钟上下振动20次。当甲船位于波峰时，乙船位于波谷，这时两船之间还有另—个波峰，如图所示。若将水波视为横波，求这列水波的波长和波速。
答案：16 m　5.3 m/s
二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值
1． (多选)“蜻蜓点水”是常见的自然现象，蜻蜓点水后在水面上会
激起波纹。某同学在研究蜻蜓运动的过程中获得一张蜻蜓点水的
俯视照片，该照片记录了蜻蜓连续三次点水过程中激起的波纹，
其形状如图所示。由图分析可知 (　 )
A．蜻蜓第一次点水处为A点
B．蜻蜓第一次点水处为C点
C．蜻蜓飞行的速度大于水波传播的速度
D．蜻蜓飞行的速度小于水波传播的速度
解析：在同一时刻观察时，越先激起的波纹扩散开来的范围越大，则蜻蜓第一次点水处为C点，故A错误，B正确；由题图可知C、A的距离为蜻蜓第一次点水与第三次点水时间间隔内的位移，大圆和小圆的半径差为该段时间内水波传播的距离，所以蜻蜓飞行的速度大于水波传播的速度，C正确，D错误。
答案：BC
2．一列简谐波沿AB方向传播，A、B两点相距20 m。A每分钟上下振动15次，
(1)求这列波的周期；
(2)当A点位于波峰时，B点刚好位于波谷，此时A、B间有两个波峰，求这列波的传播速率。
答案：(1)4 s　2 m/s(共21张PPT)
习题课二　波传播的两类常见问题
核心素养导学
物理观念 (1)理解振动图像、机械波的图像的区别与联系。
(2)知道波的多解问题的原因。
科学思维 (1)掌握根据振动图像、机械波的图像相结合分析问题的方法。
(2)学会分析计算波的多解问题。
科学态度与责任 通过对机械波内容的学习，认识到物理学是基于人类有意识的探究而形成的对自然现象的描述与解释，在研究中必须坚持实事求是的态度。
综合提能(一)　　振动图像与机械波的图像的比较
[融通知能]
特点 振动图像 机械波的图像
相同点 图线形状 正(余)弦曲线 正(余)弦曲线
纵坐标y 不同时刻某一质点的位移 某一时刻介质中所有质点的位移
纵坐标最大值 振幅 振幅
不同点 描述对象 某一个振动质点 一群质点(x轴上各个点)
物理意义 振动位移y随时间t的变化关系 x轴上所有质点在某一时刻振动的位移y
横坐标 表示时间t 表示介质中各点的平衡位置离坐标原点的距离x
续表
[典例]　(2021年1月8省联考·江苏卷)渔船上的声呐利用超声波来探测远方鱼群的方位。某渔船发出的一列超声波在t＝0时的波动图像如图1所示，图2为质点P的振动图像，则 (　 )
A．该波的波速为1.5 m/s
B．该波沿x轴负方向传播
C．0～1 s时间内，质点P沿x轴运动了1.5 m
D．0～1 s时间内，质点P运动的路程为2 m
[答案]　D
/方法技巧/
解决y-t和y-x图像综合问题，关键要明确两点：一是y-t图像描述的是哪个质点的振动；二是y-x图像是哪一时刻的图像，然后根据y-t图像确定这一时刻该点的位移和振动方向，最后根据y-x图像确定波的传播方向。　　　
[针对训练]
1．(2022·广州高二检测)一列简谐横波沿x轴正方向传播，波速为0.5 m/s，周期为4 s。t＝0时波形如图甲所示，a、b、c、d是波上的四个质点。如图乙所示是波上某一质点的振动图像。下列说法正确的是 (　 )
A．这列波的波长为1 m
B．t＝0时质点a的速度与质点b的速度相等
C．t＝1 s时质点a的加速度比质点b的加速度小
D．图乙表示的是质点b的振动图像
答案：C　
解析：由题图可看出，t＝0.15 s时x＝0处质点位移为正，且此时刻该质点正向y轴负方向振动，由此可断定只有A项正确。
答案：A　
综合提能(二)　　波的多解问题
[融通知能]
1．造成波动问题多解的主要因素
(1)周期性
时间周期性：相隔周期整数倍时间的两个时刻的波形图完全相同，时间间隔Δt与周期T的关系不明确造成多解。
空间周期性：沿传播方向上，相隔波长整数倍距离的两质点的振动情况完全相同，质点间距离Δx与波长λ的关系不明确造成多解。
(2)双向性
对给定的波形图，波的传播方向不同，质点的振动方向也不同，反之亦然。
传播方向双向性：波的传播方向不确定。
振动方向双向性：质点振动方向不确定。
2．波动问题的几种可能性
(1)质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能。
(2)质点由平衡位置开始振动，则有起振方向向上、向下(或向左、向右)的两种可能。
(3)只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿x轴正方向和x轴负方向两个方向传播的可能。
(4)只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能等。
[答案]　A
/方法技巧/
解决波的多解问题的一般思路
(1)首先考虑传播方向的双向性，如果题目未说明波的传播方向或没有其他条件暗示，应首先按波传播方向的可能性进行讨论。
(2)对设定的传播方向，首先确定Δt和T(或确定Δx和λ)的关系，一般先确定最简单的情况，即一个周期内(或一个波长内)的情况，然后在此基础上加nT(或nλ)。
(3)应注意题目是否有限制条件，如有的题目限制波的传播方向，或限制时间Δt大于或小于一个周期等，所以解题时应综合考虑，加强多解意识，认真分析题意。　　　
[针对训练]
1．(2022·深圳高二检测)一列简谐横波沿x轴正方向传播，t＝0时刻的波形如图中实线所示，t＝0.1 s时刻的波形如图中虚线所示。波源不在坐标原点O，P是传播介质中平衡位置距离坐标原点xP＝2.5 m 处的一个质点。则以下说法中正确的是 (　 )
A．质点P的振幅为0.05 m
B．波的频率可能为7.5 Hz
C．波的传播速度可能为50 m/s
D．在t＝0.1 s时刻平衡位置在x＝7.5 m处的质点一定沿y轴负方向运动
答案：C　
2．(多选)一列简谐横波沿x轴传播，已知x轴上x1＝1 m和x2＝7 m处质点的振动图像分别如图甲、乙所示，则此列波的传播速率可能是 (　 )
A．7 m/s B．2 m/s C．1.2 m/s D．1 m/s
答案：BC　
3．实线和虚线分别是沿x轴传播的一列简谐横波在t1＝0和t2＝0.06 s时刻的波形图。已知在t＝0时刻，x＝1.5 m处的质点沿y轴正方向运动。
(1)判断该波的传播方向；
(2)求该波的最小频率。
答案：(1)沿x轴正方向　(2)12.5 Hz(共30张PPT)
核心素养导学
第三章　机械波
第一节　机械波的产生和传播
物理观念 (1)认识机械波是振动的传播，知道机械波在传播振动形式的同时也传播能量和信息。
(2)知道机械波、横波、纵波的概念，知道什么是波峰和波谷、密部和疏部。
科学思维 能够通过实例分析机械波的形成和传播特点，能够通过对比来区分横波和纵波。
科学探究 (1)观察并探究绳波的产生与传播。
(2)观察并探究弹簧形成的波。
科学态度与责任 认识物理研究是对自然现象进行抽象的创造性工作，培养对物理学习的兴趣。
一、认识机械波　机械波的传播
1．机械波：__________在媒介中的传播。
2．机械波形成条件：机械振动的波源和传播振动的介质。
3．机械波的形成：波源_____相邻质点做受迫振动，该质点振动后会同样_____其相邻质点做受迫振动，即绳上每个振动的质点又如新的波源带动下一个质点的运动，直至机械波传播到能传播的地方。
机械振动
带动
带动
4．机械波的传播特点
(1)机械波传播______的运动形式。
(2)机械波是传递_____的一种方式。
(3)在波传播的过程中，每个质点只是在平衡位置附近做上下振动，并未形成沿机械波传播方向的宏观移动。
(1)机械波传播必须有介质的参与，因为要靠介质中质点间的相互作用带动周围质点运动，向外传递运动和能量，形成波。
(2)有波源和有介质是形成机械波的必要条件，二者缺一不可，有振动不一定有机械波，有机械波一定有振动。　
振动
能量
二、横波与纵波
1．横波：介质质点的振动方向与波的传播方向______的机械波。
2．纵波：传播方向和质点的振动方向在____________的机械波。
1．如图所示，用手抓住绳子的一端用力上下振动，就形成一列绳波。试判断下列说法的正误。
(1)在绳波的形成和传播中，所有质点同时运动，同时停止运动。 ( )
(2)在绳波的形成和传播中，所有质点的运动是近似的匀速直线运动。 ( )
(3)波的形成过程中，前面的质点带动后面的质点振动，后面的质点重复前面质点的振动。 ( )
垂直
同一直线上
×
×
√
2． 科学探测表明，月球表面无大气层，也没有水，更没有任何
生命存在的痕迹。如图所示，在月球上两名宇航员面对面讲
话却无法听到，请分析其原因？
提示：宇航员发出的声波为机械波，传播需要介质，而月球上没有空气，声波无法传播。
新知学习(一)|机械波的形成和传播
[任务驱动]
如图所示，手拿绳的一端，上下振动一次，使绳上形成一个凸起状态，随后形成一个凹落状态，可以看到，这个凸起状态和凹落状态在绳上从一端向另一端移动。如果在绳子上某处做一红色标记，观察这一红色标记的运动。
(1)红色标记有没有随波迁移？
(2)当手停止抖动后，绳上的波会立即停止吗？
提示：(1)没有，红色标记只在竖直方向上下振动。　　
(2)不会，当手停止抖动后，波仍向右传播。　　　　
[重点释解]
1．机械波的形成
2．波的特点
(1)振幅：像绳波这种一维(只在某个方向上传播)机械波，若不计能量损失，各质点的振幅相同。
(2)周期：各质点振动的周期均与波源的振动周期相同。
(3)步调：离波源越远，质点振动越滞后。
(4)运动：各质点只在各自的平衡位置附近做往复振动，并不随波迁移。
(5)实质：机械波向前传播的是振动这种运动形式，同时也传递能量和信息。
3．振动和波动的区别与联系
振动 波动
区　别 研究对象 单个质点在平衡位置附近的往复运动，研究的是单个质点的“个体行为” 振动在介质中的传播，研究的是大量质点将波源振动传播的“群体行为”
力的来源 可以由作用在物体上的各种性质力提供 联系介质中各质点的弹力
运动性质 质点做变加速运动 在均匀介质中是匀速直线运动
联系 (1)振动是波动的原因，波动是振动的结果；有波动必然有振动，但有振动不一定有波动 (2)波动的性质、频率和振幅都与振源相同
[答案]　见解析图
/方法技巧/
波动过程中介质中各质点的运动特点
波动过程中介质中各质点的振动周期都与波源的振动周期相同，其运动特点可用三句话来描述：
(1)先振动的质点带动后振动的质点；
(2)后振动的质点重复前面质点的振动；
(3)后振动质点的振动状态落后于先振动的质点。
概括起来就是“带动、重复、落后”。
[针对训练]
1．(多选)关于机械波的形成和传播，下列说法中正确的是 (　 )
A．机械波只能在介质中传播，波源周围如果没有介质，就不能形成机械波
B．离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得迟一些
C．离波源较近的质点总比离波源较远的质点振动得早一些
D．一旦波源振动起来，介质中的各个质点也就立刻振动起来
解析：机械波形成的条件是有波源和介质，两者缺少一个就不能形成机械波；机械波的形成可表述为离波源近的质点带动离波源远的质点振动，故离波源近的质点振动得早一些。所以A、C正确。
答案：AC　
答案：ACD　
新知学习(二)|横波与纵波的比较
[任务驱动]
手握轻弹簧的一端，另一端固定，上下抖动弹簧，弹簧形成凹凸相间的形状，如图1所示。手握轻弹簧一端左右有规律的振动，弹簧便形成疏密相间的形状，如图2所示。
(1)图1弹簧振动方向与其形成的波传播方向有什么关系？该种波叫什么波？
(2)图2弹簧振动方向与其形成的波传播方向有什么关系？该种波叫什么波？
提示：(1)垂直　横波　(2)在同一直线上　纵波　　　　
[重点释解]
1．横波与纵波的比较
名称 项目　 横　波 纵　波
概念 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向相互垂直 在波动中，质点的振动方向和波的传播方向在一条直线上
介质 只能在固体介质中传播 在固体、液体和气体介质中均能传播
特征 在波动中交替、间隔出现波峰和波谷 在波动中交替、间隔出现密部和疏部
2．对波的认识的两点提醒
(1)水波的认识方面：水波既不是横波也不是纵波，它属于比较复杂的机械波。
(2)纵波的认识方面：在纵波中各质点的振动方向与波的传播方向在同—直线上，而不是方向相同。
[针对训练]
1．(2022·中山高二检测)有关纵波与横波，下列说法中正确的是 (　 )
A．对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同
B．对于横波，质点振动方向与波的传播方向垂直
C．纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能
D．纵波只能在液体、气体中传播
解析：纵波中质点振动方向与波的传播方向在一条直线上，但不一定相同，故A错误；横波中质点振动方向与波的传播方向垂直，B正确；机械波传播过程中，质点只是在其平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移，故C错误；纵波可在固体、液体和气体中传播，故D错误。
答案：B　
2．对于横波和纵波，下列说法中正确的是 (　 )
A．质点在水平面内振动的波一定是横波
B．质点振动方向与波传播方向都在水平面内的波一定是横波
C．某时刻横波中波峰和波谷处的质点位移都是最大
D．横波中波峰处质点位移最大，波谷处质点位移最小
解析：由横波和纵波的定义可知质点在水平面内振动的波不一定是横波；质点振动方向与波传播方向都在水平面内的波不一定是横波，故A、B错误；横波中波峰和波谷处振动情况总是相反，横波中波峰和波谷处的质点位移都是最大，故C正确，D错误。
答案：C　
3．地震是重大的自然灾害，地震后的情境如图所示。当地震发生时，地震波在地球内部和地表传播，有时使人感到左右摇晃，有时使人感到上下颠簸。请思考：
(1)地震波是横波还是纵波？
(2)横波与纵波的根本区别是什么？
提示：(1)地震波既有横波成分也有纵波成分。(2)横波与纵波的根本区别是质点的振动方向与波的传播方向之间的关系。
一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养
?物理观念——会跳舞的火焰
1．(选自鲁科版新教材“迷你实验室”)如图所示，将一支燃烧的蜡烛放在音响喇叭的纸盆前，让音响播放音乐，开大音量，蜡烛的火焰会随着音乐来回摆动，就像在跳舞一样。请思考蜡烛火焰的摆动与纵波有什么联系。
提示：声波在空气中传播的是纵波，音响喇叭的纸盆振动，带动空气分子左右振动，从而引起蜡烛的火焰随着音乐左右摆动，音量越大，空气分子左右振动的幅度越大，火焰摆动的幅度也越大。
?物理观念——团体操表现波浪
2．(选自人教版新教材“做一做”)一组学生手挽手排成一行，从左边第一位同学开始，周期性地下蹲、起立，依次带动旁边的同学重复他的动作，只是后边的一位总比前边的一位稍迟一点点。这样就会看到凹凸相间的波沿着队伍传播开来，而每个学生的位置并没有移动。运动会上的团体操表演常常用这种办法来表现波浪。
?科学态度与责任——地震波的认识
3．(选自沪科版新教材课后练习)2011年3月11日，日本宫城县发生了里氏9.0级地震并引发海啸，造成重大人员伤亡和财产损失。从这一事件中，你能进一步理解(地震)波本质上传播的是什么吗？
提示：由于海底发生强烈的地震时会产生巨大的能量，这些能量传递给海水，引发海啸，所以地震波本质上传播的是能量。
二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值
1．图中展示了一张骨牌倒下时引起的相邻骨牌依次倒下的照片，以及一阵风吹过麦地形成的麦浪滚滚的景象。关于骨牌和麦浪的运动，下列说法正确的是 (　 )
A．骨牌的运动形成了波，麦子的运动形成的不是波
B．麦子的运动形成了波，骨牌的运动形成的不是波
C．麦浪和骨牌的运动都形成了波
D．麦浪和骨牌的运动都没有形成波
解析：推倒一张骨牌时，其余各骨牌由于骨牌间的相互作用也会相继倒下，骨牌本身没有相应位置的移动，所以骨牌的运动形成了波，麦子的运动是由于风力，形成的不是波。所以A正确，B、C、D错误。
答案：A　
2．已知地震波分三种：横波(S波)，波速vS＝4.5 km/s；纵波(P波)，波速vP＝9.9 km/s；面波(L波)，vL(1)位于震源上方的某中学地震测报组有单摆A与竖直弹簧振子B(如图甲所示)，地震发生时最先明显振动的是________(选填“A”或“B”)。
(2)地震观测台记录到的地震曲线如图乙所示，由图可知三种波形各对应的地震波类型：a为________波，b为________波，c为________波。(均选填“S”“P”或“L”)
(3)若在地震曲线图上测得P波与S波的时间差为7.6 s，则地震观测台距震源约为________km。(共29张PPT)
一、知识体系建构——理清物理观念
二、综合考法融会——强化科学思维
[典例]　(多选)关于图中的物理现象，描述正确的是 (　 )
A．甲图，水波由深水区传播至浅水区，波线方向改变，属于波的反射现象
B．乙图，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象
C．丙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象
D．丁图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应
波的特有现象的比较
[解析]　甲图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，故A错误；乙图，水波穿过障碍物的小孔后，能传播至两侧区域，属于波的衍射现象，故B正确；丙图，两列同频率的水波在空间叠加，部分区域振动加强，属于波的干涉现象，故C正确；丁图，竹竿举起蜂鸣器快速转动，听到蜂鸣器频率发生变化，属于波的多普勒效应，故D正确。
[答案]　BCD
[融会贯通]
波特有现象的比较
发生条件 定义 现象 共同点
波的衍射 遇到较小的障碍物或小孔时 波可以绕过障碍物继续传播的现象 波能偏离直线而传到直线传播以外的空间 都是波特有的现象
波的干涉 两列频率相同的波在传播中相遇时 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，而且加强和减弱的区域相间分布的现象 振动强弱相间的区域、明暗相间的条纹或圆环 多普勒效应 当波源与观察者之间发生相对运动时 由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象 当波源与观察者相互接近时，观察者接收到的频率变大；当波源与观察者相互远离时，观察者接收到的频率变小 都是波特有的现象
续表
[对点训练]
1．(2020·全国卷Ⅰ)(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．同一声源发出的声波，在空气和水中传播的速度不同
E．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颗恒星)光谱随时间的周期性变化
解析：雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声，这是光的速度比声波的速度大引起的，A错误；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，是由于血液发生流动，探测器与血液的观测点的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，B正确；观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低，是由于列车与观察者的距离发生变化引起的，可以用多普勒效应解释，C正确；同一声源发出的声波，在空气和水中的传播速度不同，是声速与介质有关，不是多普勒效应，D错误；天文学上观察到双星光谱随时间的周期性变化是多普勒效应，E正确。
答案：BCE
2．(2021·浙江1月选考) 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 m
B．简谐波Ⅰ和Ⅱ的周期均为0.48 s
C．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 m
答案：D
[典例]　(多选)一列简谐横波，某时刻的波形图如图甲所示，从该时刻开始计时，质点M的振动图像如图乙所示，则 (　 )
A．波沿x轴正方向传播
B．波速是25 m/s
C．经过Δt＝0.4 s，质点M通过的路程是4 m
D．质点P比质点Q先回到平衡位置
机械波的图像与振动图像的综合
[答案]　BC
[融会贯通]
1．由波的图像画振动图像或由振动图像画波的图像
(1)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。
(2)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。
2．求解波的图像与振动图像综合类问题的方法
(1)分清振动图像与波的图像。此问题最简单，只要看清横坐标即可，横坐标为x则为波的图像，横坐标为t则为振动图像。
(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。
(4)找准振动图像对应的质点。
[对点训练]
1．(多选)一列简谐横波沿x轴传播，图(a)为t＝1 s时的波的图像，N、P、Q为介质中x＝1 m、x＝2 m和x＝3 m处的三个质点，图(b)为某质点的振动图像，由图像可知，下列说法中正确的是 (　 )
A．该简谐横波一定沿x轴正方向传播
B．图(b)不可能是质点P的振动图像
C．t＝2 s时刻，质点P的速度一定最大，且一定沿y轴负方向
D．t＝3 s时刻，质点Q的加速度一定最大，且一定沿y轴负方向
答案：BC　
答案：AB　
波的多解问题
[融会贯通]
波动问题多解的原因
(1)传播方向的不确定性。
(2)某过程时间间隔对应周期个数的不确定性。
(3)沿传播方向某两点间距对应波长个数的不确定性。
答案：A　
2．如图所示，实线是某时刻的波形图线，虚线是0.2 s后的波形图线。
(1)若波向左传播，求它传播的距离及最小距离；
(2)若波向右传播，求它的周期及最大周期；
(3)若波速为35 m/s，求波的传播方向。
三、价值好题精练——培树科学态度和责任
1．(多选)如图所示，一小型渔港的防波堤两端M、N相距约60 m，在
防波堤后A、B两处有两个小船进港躲避风浪。某次海啸引起的波
浪沿垂直于防波堤的方向向渔港传播，下列说法正确的有 (　 )
A．假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船基本不受波浪影响
B．假设波浪的波长约为10 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响
C．假设波浪的波长约为50 m，则A、B两处小船基本上不受波浪影响
D．假设波浪的波长约为50 m，则A、B两处小船明显受到波浪影响
解析：发生明显衍射的条件是障碍物或狭缝尺寸小于波长或者与波长相差不大。当波浪的波长约为10 m时，与防波堤两端距离相比较小，不会有明显的衍射现象，小船基本不受波浪影响，故A正确，B错误；当波浪的波长约为50 m时，接近防波堤两端距离，会有明显的衍射现象，故小船明显受到波浪的影响，C错误，D正确。
答案：AD　
2． 干涉型消声器能有效地消除低频噪声，发动机(正常工作期间)周
期性排气噪声，就是一种典型的低频噪声。一台四缸四冲程发动
机，当它以2 000 r/min的转速运转时，其峰值频率在200 Hz以下 的噪声较大。所以常用干涉型消声器来消除这类低速转动发动机所发出的低频噪声，一台带有干涉消声器的柴油发动机经消声处理后，其排气噪声可以降低10 dB以上，干涉型消声器以其结构简单，价格低廉，消声效果好，得到了很好的应用，如图是其结构原理图，试分析其工作原理。
答案：见解析(共39张PPT)
第三节　机械波的传播现象
核心素养导学
物理观念 (1)知道机械波的衍射与惠更斯原理。
(2)知道机械波的反射和折射。
(3)知道波的叠加原理和波的干涉现象。
科学思维 (1)能够用波的反射、折射现象解释生活中的现象。
(2)能清楚哪些现象是常见的波的衍射现象。
(3)学会分析机械波的干涉现象。
科学探究 (1)观察水波的衍射，探究发生明显衍射现象的条件。
(2)实验观察波的干涉及图样特点。
一、机械波的衍射与惠更斯原理
1．波的衍射
(1)定义：波能绕过________或穿过______继续向前传播的现象。
(2)实验观察：
在水槽里放两块挡板，中间留个窄缝，让水波通过窄缝，可以发现：
a．狭缝宽度比波长大得多时：波的传播如同光沿_____传播一样，在窄缝后面形成一个______的水波区域，挡板后面几乎没有水波。
障碍物
小孔
直线
等宽
b．狭缝宽度与波长相差不多或狭缝宽度比波长更小时：波可以______挡板后面继续传播。
c．当狭缝宽度一定时，改变水波的波长，当波长与狭缝相差不多时，有______的衍射现象，随着波长的_____，衍射现象变得越来越不明显。
(3)发生明显衍射的条件
缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长_________，或者比波长______时，才能观察到明显的衍射现象。
(4)一切波都能发生衍射，衍射是波______的现象。
2．恵更斯原理
介质中波动传到的各点都可以看作是发射子波的波源，在其后的任一时刻，这些子波的包络就形成新的波面。
绕到
明显
减小
相差不多
更小
特有
二、机械波的反射和折射
1．波的反射和折射现象
当机械波从介质1传播到介质2时，有一部分波被_____回来，另一
部分波继续_____传播，这就是机械波在两种介质界面上的反射和
折射现象。
2．波的反射和折射现象中频率、波速和波长的变化
(1)在波的反射现象中，波的频率、波速和波长都______。
(2)在波的折射现象中，波的频率______，波速和波长发生改变。反射和折射是波的普遍性质。光波和_______波也具有这种性质。
反射
向前
不变
不变
电磁
波的反射是在同种介质中传播，波的折射是在两种不同介质中传播。　　
三、机械波的干涉
1．波的叠加原理：两列波在相遇叠加时，每列波都是独立地保持原有的特性，相遇区域中各点的位移，就是这两列波引起的位移的_____。
2．波的干涉：频率相同的两列波，在相遇区域里，会出现稳定的相对_____的区域和__________的区域，这两个区域的位置是固定的，且互相隔开的现象。
3．波的干涉图样：波干涉时形成的一种加强和减弱相间的图样。
(1)干涉条件：频率_____，相位差______，振动方向相同。
(2)干涉是波特有的现象，一切波都能够发生干涉。
合成
平静
剧烈振动
相同
恒定
1.我们常说“隔墙有耳”“未见其人先闻其声”，这些现象的发生是什么原因？
提示：声波发生了衍射现象。
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？
提示：在耳郭原有形状、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。
3．两列水波的干涉图样如图所示，观察其现象，判断下列说法是否正确。
(1)两列水波的频率一定相同。 ( )
(2)振动加强点始终处于波峰。 ( )
(3)同一位置振动加强与振动减弱交替出现。 ( )
(4)振动加强区与振动减弱区相互间隔。 ( )
(5)振动加强区的位移可以为零。 ( )
√
×
×
√
√
新知学习(一)|衍射现象的理解与分析
[任务驱动]
如图所示，水波可以通过堤坝的狭窄缺口绕过堤坝，形成半圆形的水波继续向外扩散；雄伟的大桥下，悠悠江面上层层波浪绕过桥墩“若无其事”地向前传播。
.
(1)什么相当于堤坝内水波的波源？
(2)桥墩阻挡了水波的传播吗？
提示：(1)堤坝的狭窄缺口。
(2)桥墩没有阻挡水波的传播，好像桥墩不存在一样。　　　　
[重点释解]
1．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。
3．衍射现象与观察的矛盾
当孔的尺寸远小于波长时尽管衍射十分突出，但由于衍射波的能量很弱，衍射现象不容易观察到。
[解析]　根据发生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多。从题图中可看出孔AB的尺寸与波长相差不多，所以此时能明显地观察到波的衍射现象，A正确；因为穿过挡板间的小孔后波速不变，频率相同，所以波长也相同，B正确；若将孔AB扩大，将可能不满足发生明显衍射现象的条件，就有可能观察不到明显的衍射现象，C正确；若将波源频率增大，由于波速不变，所以波长变小，将可能不满足发生明显衍射现象的条件，也有可能观察不到明显的衍射现象，D错误。
[答案]　ABC
[针对训练]
1．如图所示各图分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(①、②图)或障碍物(③、④图)，其中能发生明显衍射现象的有 (　 )
A．②④　　　　　　　　　 B．①④
C．②③ D．①③
解析：发生明显衍射现象的条件是障碍物或小孔的尺寸比波长小，或与波长相差不大，由题图可知，②、④图能发生明显衍射现象，而①、③图不能，A正确。
答案：A
2．如图所示，在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN，在墙的一侧
有一个正在播放男女合唱歌曲的声源O，某人从A点走到墙后的
B点，在此过程中，如从衍射的角度来考虑，他会听到 (　 )
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
解析：由题意可知，某人从图中A点走到墙后的B点，能听到声音，是由于声波的衍射现象，但强度变弱。由于男声的频率低于女声，在同一介质中，传播速度相同，则其波长大于女声的波长，更容易发生衍射，故D正确，A、B、C错误。
答案：D　
新知学习(二)|波的反射和折射
[任务驱动]
我们一般都有这样的体验：
(1)如图甲所示，我们在山中对着山谷大声“你好……”时会听到“连绵不断”的“你好……”的回声；如图乙所示，在空旷的大房间里大声说话时，会听到“嗡嗡”的回声，导致不容易听清声音，这些属于波的什么现象？
(2)如图丙所示，我们对着家中的鱼缸大喊，会看见鱼缸中的鱼儿的游泳速度发生突然变化，好像听到了我们的喊声。这属于波的什么现象？
提示：(1)都是声波的反射现象。(2)是声波的折射现象。
[重点释解]
1．波的反射
(1)入射角与反射角
①入射角：入射线与法线的夹角，如图中的α。
②反射角：反射线与法线的夹角，如图中的β。
(2)反射规律
①波又回到原介质中；
②β＝α；
③反射线、法线与入射线三线共面，且反射线与入射线分居法线两侧。
3．波的反射与折射的比较
波现象 比较项目　　　 波的反射 波的折射
传播方向 改变(θ反＝θ入) 改变(θ折≠θ入)
频率f 不变 不变
波速v 不变 改变
波长λ 不变 改变
(1)频率f由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率，即波源的振动频率相同。
(2)波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不变；而折射波与入射波在不同介质中传播，所以波速变化。
(3)据v＝λf知，波长λ与v及f有关，即与介质及波源有关，反射波与入射波在同一介质中传播，频率相同，故波长相同。折射波与入射波在不同介质中传播，f相同，v不同，故λ不同。
[答案]　BD
[针对训练]
1．如图中1、2、3分别代表入射线、反射线、折射线，则(　 )
A．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：由于波的频率由波源决定，因此波在不同介质中传播时，频率保持不变。波在不同介质中传播时，波速发生变化，由v＝λf可知波长也发生变化。由此可知只有D选项正确。
答案：D　
2． 随着我国经济的快速增长，旅游业迅速发展，其中回归大
自然的滨海游、生态游等休闲度假游，备受人们的喜爱。
如图所示，一艘汽船以4 m/s的速度在无风河面上航行，船
上发出一声鸣笛，旅客在3 s后听到前方悬崖反射回来的声音，则悬崖离汽船原来位置的距离为(已知声速为340 m/s) (　 )
A．258 m　　　　　　　　　　 B．340 m
C．516 m D．680 m
答案：C
新知学习(三)|波的干涉现象的理解与分析
[任务驱动]
蟋蟀是利用了一双翅膀的振动发出声音，某同学围绕蟋蟀走
了一圈。
(1)他听到的声音有什么变化？
(2)试从他听到的声音判断属于什么现象？
提示：(1)他会听到忽高忽低的蟋蟀声。
(2)这是声波的干涉现象，两翅膀的振动频率、振幅相同，形成相干波源，在周围出现振动加强与减弱的区域。　　　　
[重点释解]
1．关于干涉的条件
(1)波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加。但稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向在同一直线上、相位差恒定。
(2)如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点。因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象。
2．关于加强点(区)和减弱点(区)的理解
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
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|，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零
(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。
3．干涉图样及其特征
(1)干涉图样：如图所示。
[典例体验]
[典例]　(2021·浙江6月选考)将一端固定在
墙上的轻质绳在中点位置分叉成相同的两股细
绳，它们处于同一水平面上。在离分叉点相同长度处用左、右手在身体两侧分别握住直细绳的一端，同时用相同频率和振幅上下持续振动，产生的横波以相同的速率沿细绳传播。因开始振动时的情况不同，分别得到了如图甲和乙所示的波形。下列说法正确的是 (　 )
A．甲图中两手开始振动时的方向并不相同
B．甲图中绳子的分叉点是振动减弱的位置
C．乙图中绳子分叉点右侧始终见不到明显的波形
D．乙图只表示细绳上两列波刚传到分叉点时的波形
[解析]　题图甲中两手开始振动时的方向相同，则题图甲中分叉点是振动加强的位置，A、B错误；题图乙中两手开始振动时的方向恰好相反，则题图乙中分叉点是振动减弱的位置，则在分叉点的右侧始终见不到明显的波形，C正确，D错误。
[答案]　C
/方法技巧/
振动加强点与振动减弱点的判断方法
解析：由图像可知，D点为两列波的波谷相遇点，是振动加强点，A错误；此时A点在加强后的最高点，D点在加强后的最低点，由波的叠加原理可知A、D的高度差为14 cm，B正确；由于两列波的频率相等，叠加后会产生稳定的干涉现象，所以A、D点始终是振动加强点，B、C点始终是振动减弱点，C错误；质点C为振动减弱点，振幅为A1－A2＝1 cm，D正确。
答案：BD
2． 两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示
波峰，虚线表示波谷，则 (　 )
A．在两波相遇的区域中会产生稳定干涉
B．在两波相遇的区域中不会产生稳定干涉
C．a点的振动始终加强
D．a点的振动始终减弱
解析：由题图可知，两列波的波长不相等，由v＝λf，知f不相等，不满足波产生稳定干涉的条件，故B正确。
答案：B
一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养
?科学探究——波的衍射
1．(选自人教版新教材课后练习) 如图，挡板M是固定的，挡板N可以
上下移动。现在把M、N两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水
波的衍射实验，出现了图示中的图样，P点的水没有振动起来。为
了使挡板左边的振动传到P点，可以采用什么办法？
提示：当障碍物(或小孔)的尺寸比波长小或差不多时，才会发生明显的衍射现象，所以要使挡板左边的振动传到P点，可以采用减小两板间的空隙的方法。
解析：根据干涉特点知，某点到两相干涉波源的距离差为波长的整数倍时，此点为振动增强点，而消除噪声不能加强，A、B错误；距离差为半波长的奇数倍时，此点为振动减弱点，本题为消除噪声，要减弱声音，C正确，D错误。
答案：C
二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值
1．音箱装饰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，造成了声音失真，有的生产厂家就把装饰布网安装了子母扣，这样听音乐时就可以把布网卸下来，从而获得高保真的听觉效果。听同样的音乐不卸下布网和卸下布网相比较，你认为声音损失掉的主要是 (　 )
A．高频部分 B．低频部分
C．中频部分 D．不能确定
解析：由v＝λf知，波速一定时，频率越高、波长越小。波长越小，越不易发生衍射现象，故不卸布网损失掉的主要是高频部分，A正确。
答案：A　(共22张PPT)
第四节　多普勒效应
核心素养导学
物理观念 知道多普勒效应的概念。
科学思维 (1)能解释多普勒效应。
(2)能分析多普勒效应的实际应用问题。
科学探究 用蜂鸣器演示多普勒效应。
一、认识多普勒效应
1．定义：如果波源或观察两者或两者都相对于传播介质运动，观察者接收到的频率与波源发出的频率_______的现象。
2．产生的原因
(1)波源与观察者相对静止时，单位时间内通过观察者的完全波的个数是_____的，观察者观测到的频率______波源振动的频率。
(2)波源与观察者相互靠近时，单位时间内通过观察者的完全波的个数______，观察者观测到的频率______波源的频率，即观察到的频率增大。
(3)波源与观察者相互远离时，观察到的频率______。
不相同
一定
等于
增多
大于
减小
波源本身的频率没有变化。
二、多普勒效应的应用
1．修理铁路的工人可以从火车的汽笛声判断火车运行的______和快慢。
2．交警可以利用多普勒测速雷达测出汽车的______。
3．根据光的多普勒效应，由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率，可判断遥远天体相对地球的_________。
4．现代医学应用多普勒超声对人体体内器官进行观察。
方向
速度
运动速度
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． 我国已经进入高铁时代，普通列车的时代已成过去。如图所示，
列车匀速驶过，对于站在路旁的护路工人师傅，列车由远而近鸣
喇叭时他会听到喇叭声的音调比较高，远去的列车鸣喇叭时他会
听到喇叭声的音调比较低。请思考这是什么现象？具体分析产生这种现象的原因？
提示：这属于多普勒现象，当列车靠近观察者时，频率增加，音调升高；当列车远离观察者时，频率减小，音调降低。
新知学习(一)|多普勒效应产生的原因分析
[重点释解]
1．相对位置变化与频率的关系
续表
2．成因归纳
发生多普勒效应时，一定是由于波源与观察者之间发生了相对运动。
[典例体验]
[典例]　汽车无人驾驶技术已逐渐成热，最常用的是ACC自适应航控制，它可以控制无人驾驶车在前车减速时自动减速、前车加速时自动跟上去。其使用的传感器主要有毫米波雷达，该雷达会发射和接收反射过的无线电波，再通过波的时间差和多普勒效应造成的频率变化来测量目标的相对距离和相对速度。若该雷达发射的无线电波的频率为f，接收到的回波的频率为f′，则 (　 )
A．当f＝f′时，表明前车与无人驾驶车速度相同
B．当f＝f′时，表明前车一定处于静止状态驾驶
C．当f′>f时，表明前车在加速行驶
D．当f′[解析]　当波源和观察者之间的距离不变化时，观察者接收到的频率和波源发出的频率相等，故当f＝f′时，说明二者之间的距离不变，表明前车与无人驾驶车速度相同，但不一定静止，故A正确，B错误；当f′>f时，说明接收到的频率增大，说明两车距离减小，表明前车在减速行驶，故C错误；当f′[答案]　A
/方法技巧/
发生多普勒效应的条件
(1)发生多普勒效应是由于波源与观察者发生了相对运动，当波源和观察者都运动但无相对运动时则不会发生多普勒效应。
(2)多普勒效应的产生不是取决于波源距离观察者有多远，而是取决于波源相对于观察者运动速度的大小和方向。　　
[针对训练]
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)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比 (　 )
A．波速变大 B．波速不变
C．频率变高 D．频率不变
解析：渔船与鱼群发生相对运动，被鱼群反射回来的超声波的速度大小不变；由多普勒效应知，反射回来的超声波的频率变高，故选项B、C正确。
答案：BC
新知学习(二)|多普勒效应的理解和应用
[任务驱动]
美国霍普金斯大学利用多普勒效应对苏联第一颗人造卫星
进行了跟踪试验。科学家发现，当卫星向近地点运动时返回的
信号频率增加，卫星向远地点运动时返回的信号频率降低。
(1)波源的频率由谁决定？
(2)观察者接收到的频率与哪些因素有关？
提示：(1)由波源本身决定。
(2)观察者接收到的频率与波源的频率、波源与观察者的相对运动有关。　　　
[典例体验]
[典例]　 公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡
查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的超
声波，如果该超声波被那辆轿车反射回来时：
(1)若巡警车接收到的超声波频率比发出的低，轿车的速度满足的条件；
(2)若巡警车接收到的超声波频率比发出的高，轿车的速度满足的条件。
[解析]　(1)如果巡警车接收到的超声波频率比发出时低，由多普勒效应可知，巡警车与轿车在相互远离。又由于巡警车在后且车速恒定，所以轿车的速度大于100 km/h。
(2)如果巡警车接收到的超声波频率比发出时高，由多普勒效应可知，巡警车与轿车在相互靠近，同理可知，轿车的速度小于100 km/h。
[答案]　(1)轿车的速度大于100 km/h
(2)轿车的速度小于100 km/h
/方法技巧/
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。　　
[针对训练]
1．(多选)下列选项与多普勒效应有关的是 (　 )
A．科学家用激光测量月球与地球间的距离
B．医生利用超声波探测病人血管中血液的流速
C．技术人员用超声波探测金属、陶瓷、混凝土中是否有气泡
D．交通警察向车辆发射超声波并通过测量反射波的频率确定车辆行进的速度
解析：A选项科学家用激光测量月球与地球间的距离是利用了波的反射原理，故A错误；选项B、D利用了超声波的多普勒效应，故B、D正确；选项C利用了超声波波长短，穿透能力强的特点，故C错误。
答案：BD
2． (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
解析：由题图可知，女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她就在靠近声源，根据多普勒效应，她接收到的哨声频率变高，音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低。A、D正确，B、C错误。
答案：AD　
一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养
?科学思维——多普勒效应成因分析
1．(选自人教版新教材“思考与讨论”)固定在振动片上的金属
丝周期性触动水面可以形成水波。当振动片在 水面上移动时
拍得一幅如图所示的照片，显示出此时波的图样。由照片是
否可知，振动片正在向图中哪个方向移动？单位时间内是水波槽左边接收完全波个数多还是右边接收完全波个数多？
提示：波源前进方向上水波变得密集，其反方向上变得稀疏，由图可知，振动片在向图中左侧移动，因波速不变，所以单位时间内水波槽左边接收完全波个数较多。
?科学探究——多普勒效应实验
2．(选自鲁科版新教材“实验与探究”)用蜂鸣器等器材制作一个发声装置，可演示多普勒效应。为了保证安全，可将发声装置装入网球中，用结实的绳子捆绑好并在室外进行实验。
甲同学站在某位置，手持系有发声装置的绳子一端，
使发声装置在头顶上空快速转动(如图)，此时，乙同
学站在离甲同学几米之外的位置上静止不动，甲、乙
两同学听到蜂鸣器发出的声音音调有什么变化？
提示：转动蜂鸣器的同学甲由于与蜂鸣器的距离总保持不变，故该同学听到的声音的音调不发生变化；而站在旁边的乙同学由于离蜂鸣器的距离忽远忽近，听到的声音的音调也是忽低忽高。
二、新题目精选——品立意深处所蕴含的核心价值
1．轮船在进港途中的x-t图像如图所示，则在港口所测到轮船上汽
笛发出声音的频率是图中的哪一个 (　 )
解析：匀速靠近港口的过程中，测量到的频率不随时间变化，但速度大时频率大，由x-t图像可知，轮船靠近港口时三段时间内的速度v1>v3>v2，可知f1>f3>f2，故A正确。
答案：A
2．如图所示，向左匀速运动的小车发出频率为f的声波，车左侧A处静止的人感受到的声波的频率为f1，车右侧B处静止的人感受到的声波的频率为f2，则(　 )
A．f1＜f，f2＜f B．f1＜f，f2＞f
C．f1＞f，f2＞f D．f1＞f，f2＜f
解析：由题意可知，声源靠近A处的人，由多普勒效应可知，A处的人接收到声波的频率变大，即f1＞f；声源远离B处的人，同理可知B处的人接收到声波的频率变小，即f2＜f，选项D正确。
答案：D

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