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第三节　机械波的传播现象
[学习目标]　1.知道波的衍射现象以及发生明显衍射的条件.2.认识波的反射和折射现象.3.知道波的叠加原理和波的干涉现象.(重难点)
知识点一　机械波的衍射与惠更斯原理
情境导学
　隔墙有耳,表述的是声波的衍射现象.
思考:是女高音(频率大)更容易发生衍射,还是男低音(频率小)更容易发生衍射
提示:低音,由v=λf得λ=,由此可知,声速相同的情况下,低音的频率小,波长长,在障碍物相同的情况下,低音更容易发生衍射现象.
知识整合
1.波的衍射:波能绕过障碍物或穿过小孔继续向前传播的现象.
2.发生明显衍射现象的条件:当缝、孔的宽度或者障碍物的尺寸跟波长相近或者比波长更小时,能观察到明显的衍射现象.
说明:(1)衍射是波特有的现象,一切波都能发生衍射.
(2)衍射只有“明显”与“不明显”之分,波的直线传播只是衍射不明显时的近似情况.
3.惠更斯原理
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.
正误辨析
(1)只有当障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长小时,才会发生衍射现象.(　×　)
(2)一切波遇到障碍物都会发生衍射现象.(　√　)
(3)波遇到障碍物发生衍射现象后频率有可能会发生变化.(　×　)
[例1] (对衍射现象的理解)(多选)(2025·广东深圳月考)如图是观察水面波衍射的实验装置,AC和BD是两块挡板,AB是一个孔,O是波源,图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长,则(　　)
[A] 挡板前后水波传播速度不相等
[B] 此时能观察到明显的衍射现象
[C] 如果将孔AB扩大,有可能观察不到明显的衍射现象
[D] 如果孔的大小不变,将波源的频率增大,能更明显地观察到衍射现象
【答案】 BC
【解析】 波通过孔后,波速、频率、波长不变,故A错误;由题图可知波长与孔的尺寸相差不多,所以能够观察到明显的衍射现象,故B正确;如果将孔AB扩大,孔的尺寸大于波的波长,可能观察不到明显的衍射现象,故C正确;如果孔的大小不变,使波源频率增大,因为波速不变,根据λ=可知,波长减小,可能观察不到明显的衍射现象,故D错误.
理解衍射现象的两点注意
(1)波的衍射是不需要条件的,但要发生明显的衍射必须满足一定的条件.
(2)波长比小孔(或障碍物)尺寸大得越多,衍射现象就越明显.但是当孔的尺寸远小于波长时,尽管衍射明显,但衍射波的能量会很弱,因此也不容易观察.
[训练1] 如图所示是利用水波槽观察到的比较明显的水波衍射图样,由图样可知(　　)
[A] B侧波是衍射波
[B] A侧波速与B侧波速相等
[C] 增大水波波源的频率,衍射现象将更明显
[D] 增大挡板之间的距离,衍射现象将更明显
【答案】 B
【解析】 小孔是衍射波的波源,所以A侧波是衍射波,A错误;在同一种介质中,机械波的波速相等,B正确;波速不变,增大水波波源的频率,水波的波长将减小,而挡板间距没变,所以衍射现象将没有原来的明显,C错误;在波长不变的情况下,增大挡板间距,衍射现象将没有原来的明显,D错误.
知识点二　机械波的反射和折射
情境导学
1.如图甲所示,我们在山中对着山谷大声喊出“你好……”时会听到“连绵不断”的“你好……”的回声;我们在较大的空旷房间里说话时也会听到回声.这些属于波的什么现象
提示:声波的反射现象.
2.如图乙所示,我们对着家中的鱼缸大喊时会看见鱼缸中的鱼儿受到“惊吓”而急速游动,好像听到了我们的喊声.这属于波的什么现象
提示:声波的折射现象.
知识整合
1.反射现象
(1)定义:机械波遇到介质分界面会返回原介质继续传播的现象.
(2)特点:频率、波速和波长都不变.
2.折射现象
(1)定义:机械波从一种介质进入另一种介质时,波的传播方向发生改变的现象.
(2)特点:频率不变,波速和波长发生改变.
3.反射和折射是波的普遍性质.
[例2] (波的反射与折射)图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波,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
【答案】 D
【解析】 因为波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错误;波1、3在两种不同介质中传播,波速不等,但因为波源没有变,所以频率相等,由λ=得波长不相等,故C错误,D正确.
[训练2] (2025·广东深圳月考)一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2 m.当该声波从介质Ⅰ中以某一角度传入介质Ⅱ中时,波长变为0.6 m,如图所示.若介质Ⅰ中的声速是340 m/s,求:
(1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率;
(2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度.
【答案】 (1)1 700 Hz　(2)1 020 m/s
【解析】 (1)声波在介质Ⅰ中传播时,
f= Hz=1 700 Hz,
由于声波在不同介质中传播时,频率不变,所以声波在介质Ⅱ中传播时,频率为1 700 Hz.
(2)声波在介质Ⅱ中的传播速度为
v2=λ2f=0.6×1 700 m/s=1 020 m/s.
知识点三　机械波的干涉
情境导学
如图所示,操场中两根竖直杆上各有一个扬声器,接在同一扩音机上,一名同学沿着AB方向
走来.
(1)他听到的声音会有什么变化
(2)这属于什么物理现象
提示:(1)声音忽强忽弱.
(2)声波的干涉现象.
知识整合
1.波的叠加原理:几列波相遇时能够保持各自的运动特征继续传播,在相遇的区域中,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的合成.
(1)波具有独立传播的特性:几列波相遇时,各自的波长、频率等运动特征,不受其他波的影响.
(2)在几列波重叠的区域里,介质的质点同时参与这几列波引起的振动,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和.所以叠加区域的质点的位移可能增大,也可能减小.
2.波的干涉
(1)定义:频率相同的两列波在相遇的区域中,会出现稳定的相对平静的区域和剧烈振动的区域, 这些区域的位置是固定的,且互相隔开.
(2)两列波的稳定干涉条件:①频率必须相同;②相位差恒定;③振动方向相同.
3.干涉的普遍性:一切波都能够发生干涉,干涉是波特有的现象.
4.关于干涉中的加强点(区)和减弱点(区)
(1)加强点(区):质点振动的振幅等于两列波的振幅之和,即A=A1+A2.
(2)减弱点(区):质点振动的振幅等于两列波的振幅之差,即A=|A1-A2|,若A1=A2,则质点振动的合振幅就等于零.
问题探究
在波的干涉现象中,能不能认为振动加强点的位移始终最大,振动减弱点的位移始终为零 为什么
提示:不能,振动加强(减弱)点是指质点的振幅最大(小),而不是指振动的位移最大(小),因为位移是在时刻变化的,加强点和减弱点的位移均可以为零,只有发生干涉的两列波振幅大小相等,减弱点位移才始终为零.
5.干涉图样及其特征
(1)干涉图样.
(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.
正误辨析
(1)两列波叠加时,质点的能量一定增大.(　×　)
(2)只有频率相同的两列波才可以叠加.(　×　)
(3)只要出现波的叠加,就一定会出现干涉现象.(　×　)
[例3] (机械波的叠加)(多选)(2025·广东深圳期末)两列振幅相等、波长均为λ、周期均为T的简谐横波沿同一绳子相向传播,若两列波均由一次全振动产生,t=0时刻的波形如图1所示,此时两列波相距λ,则(　　)
[A] t=T时,波形如图2甲所示
[B] t=T时,波形如图2乙所示
[C] 不可能有如图2丙所示的波形
[D] 因违背能量守恒定律,图2丁所示的波形不存在
【答案】 BC
【解析】 经历T,两列波均沿传播方向传播了,则两波前距离为λ-2×=λ,即两波还没有相遇,波形不变,波前间距减小,故A错误;经历T,两列波均沿传播方向传播了,则两波前距离为λ-2×=0,即两波恰好相遇,波形不变,波前间距为0,故B正确;丙波形表明两列波的波谷已经相遇,题图中所示相遇部分处于波谷的质点的最大位移应该为两波质点振动的振幅之和,故C正确;经历T时间,两列波均沿传播方向传播了λ,此时两列波恰好完全相遇,根据矢量合成,相遇部分的各质点的合位移恰好均为0,波形为题图2丁所示的波形,故D错误.
[例4] (波的干涉)两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的波发生干涉现象.下列说法正确的是(　　)
[A] 波峰与波谷相遇处,质点的振幅为|A1-A2|
[B] 波峰与波峰相遇处,质点离开平衡位置的位移始终为A1+A2
[C] 波峰与波谷相遇处,质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移
[D] 波峰与波峰相遇处,质点的振幅一定大于波谷与波谷相遇处质点的振幅
【答案】 A
【解析】 波峰与波谷相遇处为振动减弱点,其振幅相消,所以实际振幅为|A1-A2|,故A正确;波峰与波峰相遇处为振动加强点,合振幅为A1+A2,但此处的质点仍处于振动状态中,其位移随时间按正弦规律变化,故B错误;波峰与波谷相遇处为振动减弱点,波峰与波峰相遇处为振动加强点,振动减弱点和振动加强点的位移随时间按正弦规律变化,所以波峰与波谷相遇处,质点的位移不一定总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移,故C错误;波峰与波峰相遇处为振动加强点,波谷与波谷相遇处也为振动加强点,所以波峰与波峰相遇处,质点的振幅一定等于波谷与波谷相遇处质点的振幅,故D错误.
[训练3] 两列振动情况完全相同的水波某时刻的波峰和波谷位置如图所示,实线表示波峰,虚线表示波谷,相邻实线与虚线间的距离为0.2 m,波速为1 m/s,两列波的振幅均为1 cm,C点是BD的中点,则(　　)
[A] 图示时刻A、B两点的竖直高度差为4 cm
[B] 图示时刻C点正处于平衡位置且向水面下方运动
[C] 经0.2 s,A点偏离平衡位置的位移为-1 cm
[D] F点到两波源的路程差为零
【答案】 A
【解析】 实线表示波峰,虚线表示波谷,则A、D是波峰与波峰相遇,B点是波谷与波谷相遇,它们均属于振动加强点,所以A、B的竖直高度相差2×(1+1) cm=4 cm,A正确;题图所示时刻C点处于平衡位置,因下一个波峰经过C点,所以向水面上方运动,B错误;因周期T= s=0.4 s,所以经0.2 s,A点处于波谷位置,即其位移为-2 cm,C错误;由题图可知,F点为振动减弱点,则到两波源的路程差为半个波长的奇数倍,D错误.
振动加强点和减弱点的判断方法
(1)条件判断法:频率相同、振动情况完全相同的两波源产生的波叠加时,加强、减弱条件如下:设点到两波源的距离差为Δr,则当Δr=kλ时为加强点,当Δr=(2k+1)时为减弱点,其中k=0,1,2,…若两波源的振动步调相反,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.若某点是平衡位置和平衡位置相遇,则让两列波再传播T,看该点是波峰和波峰(波谷和波谷)相遇,还是波峰和波谷相遇,从而判断该点是加强点还是减弱点.
课时作业
(分值:92分)
(选择题每题6分)
知识点一　机械波的衍射
1.(2025·广东佛山校考)在水波槽里放两块挡板,中间留一窄缝,已知窄缝的宽度为15 cm,水波的波长为20 cm,则如图所示的衍射图样正确的是(　　)
[A] 　　 　[B]
[C] 　　 　[D]
【答案】 C
【解析】 已知窄缝的宽度为15 cm,水波的波长为20 cm,窄缝的宽度比水波的波长小,符合发生明显衍射现象的条件,且水波是以水中某点为中心的弧线,波长不变,故选C.
2.(2025·广东佛山校考)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两处有两艘小船进港躲避风浪.某次海啸引起的波浪沿垂直于防波堤的方向向防波堤传播,下列说法正确的是(　　)
[A] 假设波浪的波长约为60 m,A、B两处小船基本不受波浪影响
[B] 假设波浪的波长约为60 m,A、B两处小船明显受到波浪影响
[C] 无论波浪的波长约为10 m还是60 m,A、B两处的小船都会明显受到波浪影响
[D] 无论波浪的波长约为10 m还是60 m,A、B两处的小船都基本不受波浪的影响
【答案】 B
【解析】 当障碍物或缝隙的尺寸比波长小或跟波长相差不多时才能发生明显的衍射现象,波浪的波长约为10 m时,不能发生明显的衍射现象,则A、B两处小船基本上不受波浪影响,C错误;波浪的波长约为60 m时,能发生明显的衍射现象,则A、B两处小船明显受到波浪影响,B正确,A、D错误.
知识点二　波的反射和折射现象
3.(多选)以下关于波的认识,正确的有(　　)
[A] 潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况,利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] 超声波雷达的工作原理是波的折射
[D] 水波从深水区传到浅水区可能会改变传播的方向,这是波的折射现象
【答案】 ABD
【解析】 潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况,声呐采用的是超声波,超声波的方向性好,遇到障碍物容易被反射,A正确;隐形飞机的原理是通过降低飞机的声、光、电等可探测特征量,使雷达等防空探测器无法早期发现,因此可以在隐形飞机机身表面涂有高效吸收电磁波的物质,使雷达屏幕上显示的反射信息很小、很弱,从而达到隐形的目的,B正确;超声波雷达的工作原理是波的反射,C错误;水波从深水区传到浅水区改变传播方向属于波的折射现象,
D正确.
4.一个探险者进入一个山谷后,为了估测出山谷的宽度,他吼了一声,然后经过0.5 s听到右边山坡反射回来的声音,又经过1.5 s后听到左边山坡反射回来的声音.若声速为340 m/s,则这个山谷的宽度约为(　　)
[A] 170 m [B] 340 m
[C] 425 m [D] 680 m
【答案】 C
【解析】 右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1=0.5 s,左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2=2 s,山谷的宽度s=×340×2.5 m=425 m,故C正确.
知识点三　机械波的叠加与干涉
5.(2025·广东深圳期中)如图甲,两列沿相反方向传播的横波,形状相当于正弦曲线的一半,上下对称,其振幅和波长都相等.它们在相遇的某一时刻会出现两列波“消失”的现象,如图乙.请判断从此时刻开始a、b两质点将向哪个方向运动(　　)
[A] a向上,b向下 [B] a向下,b向上
[C] a向下,b向下 [D] a向上,b向上
【答案】 B
【解析】 根据波的叠加原理,两列波在相遇区域,每一质点振动的位移等于每列波单独引起的位移的矢量和.在题图乙中,向右传播的波将使质点b向上振动,向左传播的波将使质点a向下振动,选项B正确.
6.(2025·广东深圳月考)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的振幅最大
[C] 质点P的位移始终最大
[D] 质点P的位移一定不为零
【答案】 B
【解析】 P点是两列波的波峰的相遇点,其振动始终是加强的,A错误;质点P处于振动加强区,振幅最大,B正确;对于某一个振动的质点,位移是会随时间变化的,C错误;质点振动到平衡位置时,位移为零,D错误.
7.如图所示,S1、S2是两个相干波源,它们的相位及振幅均相同.实线和虚线分别表示在某一时刻它们所发出的波的波峰和波谷,关于图中所标的a、b、c三点,下列说法正确的是(　　)
[A] a质点一直在平衡位置
[B] b质点一直在波峰
[C] c质点一直在波谷
[D] 再过后的时刻,b、c两质点都将处于各自的平衡位置,振动将减弱
【答案】 A
【解析】 a质点位置是波峰和波谷相遇,振动减弱,且两列波的振幅相同,所以a质点一直在平衡位置,A正确.b质点所处位置为波峰与波峰相遇,振动加强,但仍在做周期性运动,并非一直在波峰;而c质点是波谷与波谷相遇,为振动加强点,所以并非一直在波谷,B、C错误.b、c两点为振动加强点,振动始终加强,D错误.
(选择题每题9分)
8.(2025·广东河源统考)“纸杯电话”是一种深受小朋友喜欢的科技小制作,如图所示将两个纸杯作为电话的听筒,将两纸杯底部用细线相连,当拉紧细线对着一个纸杯讲话时,另一端就可以听到讲话的声音.下列关于“纸杯电话”中声波传播的说法正确的是(　　)
[A] 空气中的声波是横波
[B] 声波从空气进入细线传播时,频率会发生变化
[C] 声波从空气进入细线传播时,速度会发生变化
[D] 若两个小朋友同时在“电话”两端讲话,声波相遇时一定会发生干涉
【答案】 C
【解析】 空气中的声波是纵波,A错误;机械波的振动频率由波源决定,其传播速度由介质决定,所以声波从空气进入细线传播时,频率不变,波速发生变化,B错误,C正确;两列机械波发生干涉必须满足频率相同,两个小朋友讲话的频率不一定相同,因此声波相遇时不一定会发生干涉,D错误.
9.(多选)两个不等幅的脉冲波在均匀介质中均以1.0 m/s 的速率沿同一直线相向传播,t=0时刻的波形如图所示,图中小方格的边长为0.1 m.则不同时刻的波形正确的有(　　)
[A] 　[B]
[C] 　[D]
【答案】 ABD
【解析】 脉冲波在介质中传播,x=vt,当t=0.3 s时,两脉冲波各沿波的传播方向传播0.3 m,恰好相遇,A正确;当t=0.4 s,0.5 s,0.6 s时,两脉冲波各沿波的传播方向传播0.4 m,0.5 m,0.6 m,由波的叠加原理可知B、D正确,C错误.
10.(多选)(2025·广东中山校考)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在空间共形成了5个振动加强的区域如图中实线所示.P是振动加强区域中的一点,从图中可看出(　　)
[A] S1波在该区域的传播速度和S2波的等大
[B] P点到两波源的距离差等于1.5λ
[C] P点此时刻振动最强,半个周期后,振动变为最弱
[D] S1、S2连线和加强区交点等间距,间距为半波长
【答案】 AD
【解析】 两列波在同一介质中传播,传播速度相等,A正确;P点为振动加强点,且两波源的振动情况相同,则P点到两波源的距离差等于波长的整数倍,B错误;P点处于振动加强区且始终加强,此时刻振动最强,经过半个周期振动仍然最强,C错误;S1、S2连线和加强区交点等间距,间距为半波长,D正确.
11.(11分)(2025·广东惠州期中)波源S1和S2振动方向相同,频率f均为4 Hz,分别置于均匀介质中的A、B两点处,xAB=1.2 m,如图所示.两波源产生的简谐横波沿直线AB相向传播,波速v为4 m/s.已知两波源振动的初始相位相同,求:
(1)(5分)波长λ;
(2)(6分)A、B间合振动振幅最大的点与A点的距离x.
【答案】 (1)1 m　(2)见解析
【解析】 (1)由λ=,解得λ=1 m.
(2)设P为AB上任意一点,P点与A的距离为x,则与B的距离为1.2-x,
P点到两波源的路程差为Δs=|x-(1.2-x)|,
其中0≤x≤1.2 m,
合振动振幅最大的点,应该满足
Δs=k·λ(k=0,1,2,3,…),
解得k=0时,x=0.6 m,
k=1时,x=1.1 m或者x=0.1 m.
12.(12分)(2025·广东广州月考)如图所示为某一报告厅主席台的平面图,AB是讲台,O是AB的
中点,S1、S2是与讲台上话筒等高的喇叭,它们之间的相互位置和尺寸如图所示.报告人的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫.已知空气中声速为340 m/s,若报告人声音的频率为136 Hz,则:
(1)(4分)声波的波长是多少
(2)(4分)讲台上的O点和B点是加强点还是减弱点
(3)(4分)讲台上因干涉而加强的位置有多少个
【答案】 (1)2.5 m　(2)均为加强点　(3)5个
【解析】 (1)声波的波长λ==2.5 m.
(2)设P是AB上任一点,,
当k=0,2,4,6,…时,从两个喇叭传来的声波因干涉而加强;当k=1,3,5,…时,从两个喇叭传来的声波因干涉而相消.
由此可知,因为O是AB的中点,所以O是加强点;
对于B点,则有=20 m-15 m=4·,
所以B点也是加强点.
(3)当k=2时,在OA间也存在一个振动加强点.故由对称性可知,AB上总共有5个加强点.(共31张PPT)
第三节　
机械波的传播现象
1.知道波的衍射现象以及发生明显衍射的条件.2.认识波的反射和折射现
象.3.知道波的叠加原理和波的干涉现象.(重难点)
[学习目标]
知识点一　机械波的衍射与惠更斯原理
「情境导学」
隔墙有耳,表述的是声波的衍射现象.
思考:是女高音(频率大)更容易发生衍射,还是男低音(频率小)更容易发生衍射
「知识整合」
1.波的衍射:波能绕过 或穿过 继续向前传播的现象.
2.发生明显衍射现象的条件:当缝、孔的宽度或者障碍物的尺寸跟波长
或者比波长 时,能观察到明显的衍射现象.
说明:(1)衍射是波特有的现象,一切波都能发生衍射.
(2)衍射只有“明显”与“不明显”之分,波的直线传播只是衍射不明显时的近似情况.
3.惠更斯原理
介质中波动传到的各点都可以看作是发射子波的 ,在其后的任一时刻,这些子波的包络就形成新的 .
障碍物
小孔
相近
更小
波源
波面
正误辨析
(1)只有当障碍物的尺寸与波长相差不多或比波长小时,才会发生衍射现象.(　 　)
(2)一切波遇到障碍物都会发生衍射现象.(　 　)
(3)波遇到障碍物发生衍射现象后频率有可能会发生变化.(　 　)
×
√
×
[例1] (对衍射现象的理解)(多选)(2025·广东深圳月考)如图是观察水面波衍射的实验装置,AC和BD是两块挡板,AB是一个孔,O是波源,图中已画出波源所在区域波的传播情况,每两条相邻波纹(图中曲线)之间距离表示一个波长,则(　 　)
[A] 挡板前后水波传播速度不相等
[B] 此时能观察到明显的衍射现象
[C] 如果将孔AB扩大,有可能观察不到明显的衍射现象
[D] 如果孔的大小不变,将波源的频率增大,能更明显地观察到衍射现象
BC
理解衍射现象的两点注意
(1)波的衍射是不需要条件的,但要发生明显的衍射必须满足一定的条件.
(2)波长比小孔(或障碍物)尺寸大得越多,衍射现象就越明显.但是当孔的尺寸远小于波长时,尽管衍射明显,但衍射波的能量会很弱,因此也不容易观察.
·规律总结·
[训练1] 如图所示是利用水波槽观察到的比较明显的水波衍射图样,由图样可知(　　)
[A] B侧波是衍射波
[B] A侧波速与B侧波速相等
[C] 增大水波波源的频率,衍射现象将更明显
[D] 增大挡板之间的距离,衍射现象将更明显
B
【解析】 小孔是衍射波的波源,所以A侧波是衍射波,A错误;在同一种介质中,机械波的波速相等,B正确;波速不变,增大水波波源的频率,水波的波长将减小,而挡板间距没变,所以衍射现象将没有原来的明显,C错误;在波长不变的情况下,增大挡板间距,衍射现象将没有原来的明显,D错误.
知识点二　机械波的反射和折射
「情境导学」
1.如图甲所示,我们在山中对着山谷大声喊出“你好……”时会听到“连绵不断”的“你好……”的回声;我们在较大的空旷房间里说话时也会听到回声.这些属于波的什么现象
提示:声波的反射现象.
2.如图乙所示,我们对着家中的鱼缸大喊时会看见鱼缸中的鱼儿受到“惊
吓”而急速游动,好像听到了我们的喊声.这属于波的什么现象
提示:声波的折射现象.
「知识整合」
1.反射现象
(1)定义:机械波遇到介质分界面会 原介质继续传播的现象.
(2)特点: 、 和 都不变.
2.折射现象
(1)定义:机械波从一种介质 另一种介质时,波的 发生改变的现象.
(2)特点:频率 ,波速和波长 .
3.反射和折射是波的普遍性质.
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频率
波速
波长
进入
传播方向
不变
发生改变
[例2] (波的反射与折射)图中1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波,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
D
[训练2] (2025·广东深圳月考)一列声波在介质Ⅰ中的波长为0.2 m.当该声波从介质Ⅰ中以某一角度传入介质Ⅱ中时,波长变为0.6 m,如图所示.若介质Ⅰ中的声速是340 m/s,求:
(1)该声波在介质Ⅱ中传播时的频率;
【答案】(1)1 700 Hz　
(2)该声波在介质Ⅱ中传播的速度.
【答案】(2)1 020 m/s
【解析】(2)声波在介质Ⅱ中的传播速度为
v2=λ2f=0.6×1 700 m/s=1 020 m/s.
知识点三　机械波的干涉
「情境导学」
如图所示,操场中两根竖直杆上各有一个扬声器,接在同一扩音机上,一名同学沿着AB方向走来.
(1)他听到的声音会有什么变化
(2)这属于什么物理现象
提示:(1)声音忽强忽弱.
(2)声波的干涉现象.
「知识整合」
1.波的叠加原理:几列波相遇时能够保持各自的运动特征继续传播,在相遇的区域中,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的 .
(1)波具有独立传播的特性:几列波相遇时,各自的波长、频率等运动特征,不受其他波的影响.
(2)在几列波重叠的区域里,介质的质点同时参与这几列波引起的振动,质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的矢量和.所以叠加区域的质点的位移可能增大,也可能减小.
合成
2.波的干涉
(1)定义: 的两列波在相遇的区域中,会出现稳定的相对平静的区域和剧烈振动的区域, 这些区域的位置是固定的,且互相隔开.
(2)两列波的稳定干涉条件:① 必须相同;② 恒定;③ .
相同.
3.干涉的普遍性:一切波都能够发生干涉,干涉是波 的现象.
4.关于干涉中的加强点(区)和减弱点(区)
(1)加强点(区):质点振动的振幅等于两列波的振幅 ,即A=A1+A2.
(2)减弱点(区):质点振动的振幅等于两列波的振幅 ,即A=|A1-A2|,若A1=A2,则质点振动的合振幅就等于零.
频率相同
频率
相位差
振动方向
特有
之和
之差
「问题探究」
在波的干涉现象中,能不能认为振动加强点的位移始终最大,振动减弱点的位移始终为零 为什么
提示:不能,振动加强(减弱)点是指质点的振幅最大(小),而不是指振动的位移最大(小),因为位移是在时刻变化的,加强点和减弱点的位移均可以为零,只有发生干涉的两列波振幅大小相等,减弱点位移才始终为零.
5.干涉图样及其特征
(1)干涉图样.
(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.
正误辨析
(1)两列波叠加时,质点的能量一定增大.(　 　)
(2)只有频率相同的两列波才可以叠加.(　 　)
(3)只要出现波的叠加,就一定会出现干涉现象.(　 　)
×
×
×
BC
[例4] (波的干涉)两列振动方向相同、振幅分别为A1和A2的波发生干涉现
象.下列说法正确的是(　　)
[A] 波峰与波谷相遇处,质点的振幅为|A1-A2|
[B] 波峰与波峰相遇处,质点离开平衡位置的位移始终为A1+A2
[C] 波峰与波谷相遇处,质点的位移总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移
[D] 波峰与波峰相遇处,质点的振幅一定大于波谷与波谷相遇处质点的振幅
A
【解析】 波峰与波谷相遇处为振动减弱点,其振幅相消,所以实际振幅为|A1-A2|,故A正确;波峰与波峰相遇处为振动加强点,合振幅为A1+A2,但此处的质点仍处于振动状态中,其位移随时间按正弦规律变化,故B错误;波峰与波谷相遇处为振动减弱点,波峰与波峰相遇处为振动加强点,振动减弱点和振动加强点的位移随时间按正弦规律变化,所以波峰与波谷相遇处,质点的位移不一定总是小于波峰与波峰相遇处质点的位移,故C错误;波峰与波峰相遇处为振动加强点,波谷与波谷相遇处也为振动加强点,所以波峰与波峰相遇处,质点的振幅一定等于波谷与波谷相遇处质点的振幅,故D错误.
[训练3]两列振动情况完全相同的水波某时刻的波峰和波谷位置如图所示,实线表示波峰,虚线表示波谷,相邻实线与虚线间的距离为0.2 m,波速为
1 m/s,两列波的振幅均为1 cm,C点是BD的中点,则(　　)
[A] 图示时刻A、B两点的竖直高度差为4 cm
[B] 图示时刻C点正处于平衡位置且向水面下方运动
[C] 经0.2 s,A点偏离平衡位置的位移为-1 cm
[D] F点到两波源的路程差为零
A
振动加强点和减弱点的判断方法
·方法归纳·
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