高二物理波的反射、波的折射北師大版知識(shí)精講

1、高二物理波的反射、波的折射高二物理波的反射、波的折射北師大版北師大版【本講教育信息本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容： 1. 波的反射：波遇到障礙物返回原介質(zhì)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象 2. 波的折射：波由一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，在兩種介質(zhì)的界面上傳播方向可以發(fā)生變化的現(xiàn)象。 3. 波的疊加：幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)繼續(xù)傳播；在它們重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與這幾列波引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)分別引起的位移的矢量和。 4. 波的干涉： （1）波的干涉：頻率相同的兩列波疊加，使某些區(qū)域的振動(dòng)加強(qiáng)，某些區(qū)域的振動(dòng)減弱，并且振動(dòng)加強(qiáng)和減弱的區(qū)域互相間隔，這種現(xiàn)象叫做波的干涉。形成的圖

2、樣叫做波的干涉圖樣。 （2）產(chǎn)生干涉的條件：兩列波的頻率（或波長(zhǎng)）相同。 （3）若兩波源 S1、S2振動(dòng)完全相同，到 P 點(diǎn)的距離分別為 r1、r2，則距離差xrr|12 當(dāng)時(shí)， 點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)xnP xnP221()時(shí)， 點(diǎn)振動(dòng)減弱 ()n 0123， ， ， ， 5. 波的衍射 （1）波的衍射現(xiàn)象：波繞過障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象，叫做波的衍射。 （2）發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：障礙物或縫、孔的尺寸比波長(zhǎng)小，或者跟波長(zhǎng)相差不多。 6. 一切波都能發(fā)生干涉和衍射，干涉和衍射是波特有的現(xiàn)象。 7. 多普勒效應(yīng) （1）多普勒效應(yīng)：由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象，叫做多普勒效應(yīng)

3、。 （2）當(dāng)波源和觀察者相對(duì)于介質(zhì)都不動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率等于波源的頻率。 （3）當(dāng)波源與觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，若波源的頻率沒有發(fā)生變化，觀察者接收的頻率卻發(fā)生了變化。如果二者相互接近，觀察者接收到的頻率增大；如果二者遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小。二、機(jī)械波知識(shí)小結(jié) 機(jī)械波 形成：機(jī)械振動(dòng)在介質(zhì)中傳播 特點(diǎn)介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)在平衡位置附近振動(dòng)，沿波的傳播方向，后一質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)滯后于前一質(zhì)點(diǎn)波源振動(dòng)一個(gè)周期，波沿傳播方向傳播一個(gè)波長(zhǎng) 分類橫波縱波 描述圖象意義：表示某一時(shí)刻介質(zhì)中各質(zhì)點(diǎn)位移性質(zhì)：空間周期性、時(shí)間周期性、雙向性注意與振動(dòng)圖象的區(qū)別和聯(lián)系物理量頻率 ：由波源決定，等于波源的振動(dòng)頻率波長(zhǎng) ：

4、由波源和介質(zhì)共同決定，描述波的空間周期性波速 ：由介質(zhì)決定fvvTf/ 特性衍射：明顯衍射的條件干涉：疊加相干條件干涉圖樣多普勒效應(yīng)：波源與觀察者相對(duì)運(yùn)動(dòng)接近：遠(yuǎn)離：聽聽ff 聲波次聲波可聞聲波超聲波【典型例題典型例題】 例 1. 關(guān)于波的疊加和干涉，下列說法中正確的是（ ） A. 兩列頻率不相同的波相遇時(shí)，因?yàn)闆]有穩(wěn)定的干涉圖樣，所以波沒有疊加 B. 兩列頻率相同的波相遇時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)只是波峰與波峰相遇的點(diǎn) C. 兩列頻率相同的波相遇時(shí)，介質(zhì)中振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)在某時(shí)刻的位移可能是零 D. 兩列頻率相同的波相遇時(shí)，振動(dòng)加強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)的位移總是比振動(dòng)減弱的質(zhì)點(diǎn)位移大 解析：解析：根據(jù)波的疊加和干涉的

5、概念可知，只要兩列波相遇就會(huì)疊加，但如果兩列波的頻率不同，在疊加區(qū)域就沒有穩(wěn)定的干涉圖樣，選項(xiàng) A 錯(cuò)。 發(fā)生干涉時(shí)振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)還有波谷和波谷相遇的點(diǎn)，選項(xiàng) B 錯(cuò)。 因?yàn)槟迟|(zhì)點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)僅是振幅加大，但只要仍在振動(dòng)就一定有位移為零的時(shí)刻，所以選項(xiàng) C 正確，選項(xiàng) D 錯(cuò)誤。 正確答案為 C。 例 2. 兩個(gè)振動(dòng)情況完全相同的波源 S1、S2產(chǎn)生的波疊加，某時(shí)刻形成的干涉圖樣如圖所示，實(shí)線表示波峰、虛線表示波谷。在 a、b、c 三個(gè)點(diǎn)里，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)是_，振動(dòng)減弱的點(diǎn)是_。從該時(shí)刻起，經(jīng)過 1/4 周期，它們中振動(dòng)減弱的點(diǎn)是_，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)是_。 解析：解析：b 點(diǎn)是波峰與波峰相遇的點(diǎn)，振動(dòng)加強(qiáng)

6、；a 點(diǎn)和 c 點(diǎn)是波峰與波谷相遇的點(diǎn)，振動(dòng)減弱。再經(jīng)過 1/4 周期，b 點(diǎn)為平衡位置相遇的點(diǎn)，但兩列波引起的振動(dòng)方向相同，故振動(dòng)仍為加強(qiáng)。此時(shí)位移為零，但振幅增大；a、c 點(diǎn)也為平衡位置相遇點(diǎn)，其振動(dòng)位移為零，但兩列波引起的振動(dòng)方向相反，故振動(dòng)減弱。即：產(chǎn)生干涉時(shí)，加強(qiáng)點(diǎn)振動(dòng)總加強(qiáng)，減弱點(diǎn)振動(dòng)總減弱。 例 3. 如圖所示，在廣場(chǎng)的中心 O 和半徑為 45m 的圓周上 A 點(diǎn)，各放置一個(gè)完全相同的聲源，兩聲源同時(shí)發(fā)出頻率、振幅都相同的聲波，已知頻率為 34Hz，波速為 340m/s，有一人從圓周上 B 點(diǎn)（A、O、B 在一直線上）出發(fā)，逆時(shí)針沿圓弧走到 A 點(diǎn)，他從出發(fā)點(diǎn)到達(dá) A 點(diǎn)前共有幾

7、次聽不到聲音？聽不到聲音的位置離 A 點(diǎn)多遠(yuǎn)？ 解析：解析：ALRmA點(diǎn)到圓周上各點(diǎn)的距離0290 O點(diǎn)到圓周上各點(diǎn)的距離 LRmO 45 、 點(diǎn)到圓周上任一點(diǎn)的距離差A(yù)OxLLAO | 且045xm 當(dāng)時(shí)，該點(diǎn)振動(dòng)減弱，即聽不到聲音xn221() 又vfm/10 故當(dāng)；處，聽不到音，這些點(diǎn)離開 點(diǎn)，xmmmmmAm 5152535451020m，30m，40m，50m，60m，70m，80m，90m（即 B 點(diǎn)） ，共九次。 例 4. 已知一列簡(jiǎn)諧橫波在 t0 時(shí)刻的波動(dòng)圖象如圖所示，再經(jīng)過 1.1s 時(shí)，P 點(diǎn)第 3 次出現(xiàn)波峰。求： （1）波速 v？ （2）由圖示時(shí)刻起，Q 點(diǎn)再經(jīng)過多長(zhǎng)

8、時(shí)間第一次出現(xiàn)波峰？ 解解析析：（1）由傳播方向可以判斷 P 點(diǎn)在 t0 時(shí)刻振動(dòng)的方向向下，需經(jīng)23432341104010個(gè)周期第 次達(dá)波峰位置，即，解得。波速TTsvTm s./ （ ）波峰由處傳播到處的 點(diǎn)，所求時(shí)間22641221xmxmQxxxm txvs 04 .【模擬試題模擬試題】 1. 兩列波發(fā)生了干涉現(xiàn)象，得到了干涉圖樣，以下說法不正確的是（ ） A. 兩列波的頻率一定相等 B. 振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)總是互相間隔的 C. 振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，振動(dòng)減弱區(qū)始終減弱 D. 振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)交替變化 2. 是兩個(gè)相同波源，這兩個(gè)波源發(fā)出的波發(fā)生干涉，在干涉區(qū)域內(nèi)有 a、b、c 三S

9、S12、點(diǎn)，某時(shí)刻 a 點(diǎn)有波峰和波谷相遇，b 點(diǎn)有兩列波的波谷相遇，c 點(diǎn)有兩列波的波峰相遇，問再經(jīng)過半個(gè)周期時(shí)振動(dòng)加強(qiáng)的是（ ） A. 只有 a 點(diǎn)B. 只有 c 點(diǎn) C. b 點(diǎn)和 c 點(diǎn)D. a 點(diǎn)和 b 點(diǎn) 3. 兩列波長(zhǎng)相同的水波發(fā)生干涉現(xiàn)象，若在某時(shí)刻 P 點(diǎn)處恰好是兩列波的波峰相遇，Q點(diǎn)處恰好是兩列波的波谷相遇，則（ ） P 點(diǎn)振動(dòng)加強(qiáng)，Q 點(diǎn)振動(dòng)減弱 P、Q 兩點(diǎn)振動(dòng)周期相同 P、Q 兩點(diǎn)振動(dòng)都加強(qiáng) P、Q 兩點(diǎn)始終處于最大或最小位移處 A. B. C. D. 4. 如圖 1 為兩列水波發(fā)生干涉的部分區(qū)域，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，設(shè)兩列波的振幅均為 5cm，且圖示范圍內(nèi)振

10、幅不變，波速為 1m/s，波長(zhǎng)為 0.5cm，C 點(diǎn)是 BE 連線的中點(diǎn)，下列說法正確的是（ ）圖 1 C、E 兩點(diǎn)靜止不動(dòng) 圖示時(shí)刻，A、B 兩質(zhì)點(diǎn)的豎直高度差為 20cm 圖示時(shí)刻，C 點(diǎn)正處在平衡位置 從圖示時(shí)刻起到 0.25s，B 質(zhì)點(diǎn)通過的路程為 20cm A. B. C. D. 5. 一列波在傳播的過程中通過一個(gè)障礙物，發(fā)生了一定程度的衍射，以下哪種情況能使衍射現(xiàn)象更加明顯（ ） A. 增大障礙物尺寸，同時(shí)增大波的頻率 B. 增大障礙物尺寸，同時(shí)減小波的頻率 C. 縮小障礙物尺寸，同時(shí)增大波的頻率 D. 縮小障礙物尺寸，同時(shí)減小波的頻率 6. 有 A、B、C、D 四波源，A 的頻率

11、是 100Hz，B 的波長(zhǎng)是 1m，C 的頻率比 A、B 都小，D 的波長(zhǎng)比 B、C 都長(zhǎng)，這四個(gè)波源發(fā)出的波在同一介質(zhì)中以 100m/s 的速度傳播時(shí)經(jīng)過同一障礙物，則衍射現(xiàn)象最明顯的是_波源發(fā)出的波；衍射現(xiàn)象最不明顯的是_波源發(fā)出的波。 7. 如圖 2 所示為不同波長(zhǎng)的水波通過相同的小孔所能到達(dá)的區(qū)域幾種情況的示意圖，在_情況中水波波長(zhǎng)最大，在_情況中水波波長(zhǎng)最小。圖 2 8. 關(guān)于多普勒效應(yīng)，下列說法正確的是（ ） A. 多普勒效應(yīng)說明波源的頻率可以發(fā)生改變 B. 多普勒效應(yīng)是由于波的干涉引起的 C. 發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的頻率沒有發(fā)生變化，但是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化 D. 多普

12、勒效應(yīng)是由于波的衍射引起的 9. 有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士可以從炮彈飛行時(shí)的尖叫聲判斷炮彈的飛行方向，他所利用的應(yīng)是（ ） A. 聲波的干涉現(xiàn)象 B. 聲波的衍射現(xiàn)象 C. 聲波的多普勒效應(yīng) D. 聲波的反射現(xiàn)象 10. 一列聲波在第一種均勻媒質(zhì)中的波長(zhǎng)為1，在第二種均勻媒質(zhì)中的波長(zhǎng)為，且2，則聲音在這兩種媒質(zhì)中的頻率之比和波速之比分別為（ ）123 A. 3：1，1：1 B. 1：3，1：4 C. 1：1，3：1 D. 1：1，1：3 11. 有人站在火車軌道旁，一列迎面高速駛來的火車正在鳴笛，則他聽到的鳴笛聲的頻率將（ ） A. 變大B. 變小 C. 不變D. 不能確定 12. 某漁船為了探測(cè)魚群，某

13、時(shí)刻向某特定的方向發(fā)射一束頻率為Hz 的超聲波，10105. 經(jīng) 0.88s 接收到魚群反射回來的回波。已知的超聲波在海水中的傳播速度為10105. Hz。求該魚群與漁船間的距離。145103./m s 13. 蝙蝠若每秒發(fā)射 50 次超聲波，每次發(fā)出 100 個(gè)頻率為的波，那么空氣中形成105Hz一系列斷續(xù)的波列，已知空氣中聲速為 340m/s，求每個(gè)波列的長(zhǎng)度及兩波列間隔的長(zhǎng)度。 14. 兩列簡(jiǎn)諧橫波均沿 x 軸傳播，傳播速度大小相等，其中一列沿正 x 軸方向傳播（圖3 中實(shí)線所示） 。一列沿負(fù) x 軸方向傳播（圖 3 中虛線所示） 。兩列波頻率相等，振動(dòng)方向均沿 y 軸，則圖 3 中 x1，2，3，4，5，6，7，8 各點(diǎn)中振幅最大的是 x_的點(diǎn)，振幅最小的是 x