【狀元之路】2011高考物理一輪復習 12.4第十二章第四課時波的特有現(xiàn)象精品課件 魯科版 新課標

【狀元之路】新課標魯科版2011高考一輪復習物理精品課件1共62頁第四課時

波的特有現(xiàn)象

第一關：基礎關

展望高考2共62頁基礎知識

一?波的疊加和波的干涉知識講解

(1)波的疊加①概念:幾列波相遇時能夠保持各自的運動狀態(tài)繼續(xù)傳播,在它們重疊的區(qū)域里,介質的質點同時參與這幾列波引起的振動,質點的位移等于這幾列波單獨傳播時引起的位移的矢量和.3共62頁(2)波的干涉①定義:頻率相同的兩列波疊加,使某些區(qū)域的振動加強,某些區(qū)域的振動減弱.這種現(xiàn)象叫做波的干涉.②產(chǎn)生干涉的必要條件:兩列波的頻率必須相同.③說明:a.對振動加強點和振動減弱點的理解:不能認為加強點的位移始終最大,減弱點的位移始終最小,而是振幅增大的點為加強點,其實加強點也在做振動,位移也有為零的時刻,振幅減小的點為減弱點.b.一切波都能發(fā)生干涉,跟衍射一樣,干涉也是波特有的現(xiàn)象.4共62頁活學活用

1.如圖所示,為兩列波在空間相遇疊加,其中實線代表的甲波向右傳播,虛線代表的乙波向左傳播,則()A.A\,B點是振動加強點B.A\,D點是振動加強點C.B\,E點是振動減弱點D.D\,F點是振動減弱點5共62頁解析:A\,F點在甲波向下振動,在乙波向下振動,故A\,F點是振動加強點;同理可以判斷出D點在甲\,乙兩波上都是向上振動,是振動加強點;B\,E兩點是兩波的波峰和波谷相遇,故是振動減弱點,故選B\,C.答案:BC6共62頁二?波的衍射知識講解

(1)定義:波可以繞過障礙物繼續(xù)傳播,這種現(xiàn)象叫做波的衍射.(2)發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件:只有縫\,孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長相差不多,或者比波長更小時,才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象.(3)說明:一切波都能發(fā)生衍射.衍射是波的特有現(xiàn)象.7共62頁活學活用

2.如圖所示,S是振源,MN是帶孔擋板,其中M固定,N可以上下移動,為了使原來不振動的A點振動起來,可采用()A.增大S的頻率B.減小S的頻率C.N上移D.N下移8共62頁解析:要使A振動起來,必須發(fā)生衍射,原來沒使A振動,說明孔尺寸較大,故減小孔的尺寸或使波長增大均可.由于波速v一定,要使波長增大,由v=λf知減小頻率即可,故B\,C正確.答案:BC9共62頁②說明:波的疊加只發(fā)生在波相遇的時候,而在波相遇之后,波各自保持原有的運動狀態(tài).10共62頁三?多普勒效應知識講解

(1)定義:由于波源和觀察者之間有相對運動,使觀察者感覺到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象,叫做多普勒效應.(2)規(guī)律:當波源與觀察者相互接近時,觀察者接收到的頻率變大;當波源與觀察者相互遠離時,觀察者接收到的頻率變小.11共62頁3)說明:①發(fā)生多普勒效應時,波源本身的頻率并沒有變化,只是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化.②多普勒效應是波特有的現(xiàn)象.活學活用3.一列連續(xù)鳴笛的火車從鐵道上高速通過,則在鐵道邊上的人聽到的笛聲應為()A.某一不變頻率的笛聲B.車頭經(jīng)過前笛聲頻率變高,車頭經(jīng)過后笛聲頻率變低C.車頭經(jīng)過前笛聲頻率變低,車頭經(jīng)過后笛聲頻率變高D.頻率時高時低周期性變化的笛聲12共62頁解析:本題考查多普勒效應,波源與接收者之間相對靠近時,接收的頻率比波源的頻率高,相對遠離時,接收的頻率比波源的頻率低,B對.答案:B13共62頁第二關:技法關解讀高考解題技法一?波的干涉\,衍射問題技法講解

1.在穩(wěn)定的干涉現(xiàn)象中,振動加強區(qū)域和振動減弱區(qū)域的空間位置是固定不變的,振動加強區(qū)域中心質點的振幅等于兩列波的振幅之和,振動減弱區(qū)域中心質點的振幅等于兩列波的振幅之差.14共62頁列波的振幅之差.2.振動加強的條件是兩波源到該區(qū)域中心的距離之差等于波長的整數(shù)倍;減弱的條件是兩波源到該區(qū)域中心的距離之差等于半波長的奇數(shù)倍.3.加強區(qū)永遠是加強區(qū),減弱區(qū)永遠是減弱區(qū),加強區(qū)域內各點的振動位移不一定都比減弱區(qū)內各點的振動位移大.但加強區(qū)的振幅一定比減弱區(qū)的振幅大,因為振動的強弱是靠振幅來衡量的.4.任何波相遇都能疊加,干涉是疊加的特例,只有當頻率相同的兩列波相遇時才能發(fā)生干涉,故“兩列波的頻率相同”是干涉能否發(fā)生的條件,不是波的疊加的條件.15共62頁5.衍射在任何條件下都發(fā)生,故“障礙物或孔的尺寸比波長小或與波長相差不多”是衍射是否明顯發(fā)生的條件,不是衍射能否發(fā)生的條件.16共62頁典例剖析例1如圖所示,實線表示兩個相干波源S1?S2發(fā)生的波的波峰位置,則圖中的________點為振動加強的位置,則圖中的________點為振動減弱的位置.17共62頁解析:波峰和波峰相遇的點是振動加強的點,它們連成的線為振動加強區(qū),b點在振動加強點的連線上,故b點為加強點.a點位于S2的波峰和S1的波谷上,故a點為減弱點.18共62頁例2如圖所示是觀察水波衍射的實驗裝置,AC和BD是兩塊擋板,AB是一個小孔,圖中已畫出波源所在區(qū)域的情況,則對于波經(jīng)過孔之后的傳播情況,下列說法正確的是()A.能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象B.若將AB孔擴大,可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象C.擋板前后波紋間距相等D.AB孔不變,使波源頻率變大,能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象19共62頁解析:根據(jù)明顯衍射的條件可知ABC對.答案:ABC20共62頁二?波的多普勒效應技法講解多普勒效應的發(fā)生,需要波源與觀察者之間有相對運動,從而涉及到了兩個頻率:一是波源發(fā)出的頻率,二是觀察者接收到的頻率.波源頻率等于單位時間內波源發(fā)出的完全波的個數(shù),波源一旦確定,波源的頻率也就確定了,因而波源頻率是個客觀量,不要錯誤地認為,發(fā)生多普勒效應時波源的頻率發(fā)生了變化.觀察者接收到的頻率,等于觀察者在單位時間內接收到的完全波的個數(shù),它具有一定的主觀性,與波源和觀察者之間有相對運動有關.21共62頁當波以速度v通過接收者時,時間t內通過的完全波的個數(shù)為N 因而單位時間內通過接收者的完全波的個數(shù),即接收頻率f若波源不動,觀察者朝向波源以速度v2運動,由于相對速度增大而使得單位時間內通過觀察者的完全波的個數(shù)增多,即

22共62頁,可見接收頻率增大了.同理可知,當觀察者背離波源運動時,接收頻率將減小.若觀察者不動,波源朝向觀察者以速度v1運動,由于波長變短為λ′=λ-v1T,而使得單位時間內通過觀察者的完全波的個數(shù)增多,即

可見接收頻率亦增大.同理可知,當波源背離觀察者運動時,接收頻率將減小.可見,發(fā)生多普勒效應時,波源的真實頻率不發(fā)生任何變化,只是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化.23共62頁典例剖析例3如圖所示,為一個機械波的波源O做勻速運動的某一時刻的波面分布情況,圖中的圓表示波峰.(1)圖所表示的是()A.干涉現(xiàn)象B.衍射現(xiàn)象C.多普勒效應D.折射現(xiàn)象(2)波源正在移向()A.A點B.B點C.C點D.D點24共62頁(3)觀察到的頻率的最低點是()A.A點B.B點C.C點D.D點25共62頁解析:(1)由于是一個機械波的波源產(chǎn)生的機械波在同一種介質中傳播,故不會是干涉現(xiàn)象,A錯;又沒有障礙物和小孔,故也不會是衍射現(xiàn)象,一般情況下,不加特殊說明,介質為均勻的同種介質,不發(fā)生折射現(xiàn)象,B\,D也是錯的,故正確答案為C.(2)根據(jù)圖所示的波面的分布情況,左側波面密集,右側波面稀疏,因而波源O正在移向A點,故A正確.(3)根據(jù)圖所示的波面的分布,波面密集的區(qū)域波長小,頻率大,波面稀疏的區(qū)域波長大,頻率小,觀察者在B點所接收到的頻率最低,故B正確.26共62頁答案:(1)C(2)A(3)B如圖所示,S為振源,P點有一觀察者,已知振源發(fā)聲的頻率為20Hz,則關于人聽到的聲音的頻率為()A.當振源S以17m/s的速度遠離觀察者運動時,頻率為19HzB.當振源S以17m/s的速度靠近觀察者運動時,頻率為21HzC.當觀察者以17m/s的速度靠近振源S運動時,頻率為21HzD.以上說法均不正確27共62頁第三關:訓練關笑對高考隨堂訓練1.兩列頻率相同的聲波,在空氣中相遇發(fā)生干涉時,()A.振動加強的質點的位移總是最大,不隨時間而變化B.在某一時刻,振動加強的質點的位移可能小于振動減弱的質點的位移C.振動加強的質點的位移隨時間不斷變化D.振動減弱質點的振幅一定小于振動加強質點的振幅28共62頁解析:兩列波相遇發(fā)生干涉時,振動加強點的振幅最大,振動減弱點的振幅最小,但振動加強點和振動減弱點的位移都隨時間不斷變化?答案:BCD

29共62頁2.空氣中兩列波長相同的聲波發(fā)生干涉現(xiàn)象,若在某一時刻,P點處恰是兩列波的波峰相遇,Q點處是兩列波的波谷相遇,則()A.P點的振幅最大,Q點的振幅最小B.P?Q兩點的振幅均是原兩列波振幅和C.P?Q兩點的振動頻率相同D.P?Q兩點始終處于最大位移和最小位移處30共62頁解析:對于干涉現(xiàn)象,還應注意不論是振動加強區(qū)還是振動減弱區(qū),各質點都做簡諧運動,位移是周期性變化的,而不是恒定不變的.減弱區(qū)的質點振幅比加強區(qū)質點振幅小,加強區(qū)質點位移最大值比減弱區(qū)的位移最大值大,但也有位移為零的時刻,加強區(qū)或減弱區(qū)位置是確定的即加強點始終加強,減弱點始終減弱.答案:BC31共62頁3.如圖所示兩個頻率與振動情況?振幅均相同的波的干涉圖樣中,實線表示波峰,虛線表示波谷,對疊加的結果正確的描述是()A.在A點出現(xiàn)波峰后,經(jīng)過半個周期該點還是波峰B.B點在干涉過程中振幅始終為零C.兩波在B點的路程差是波長的整數(shù)倍D.當C點為波谷時,經(jīng)過一個周期此點出現(xiàn)波峰32共62頁答案:B33共62頁4.高頻超聲波具有很好的方向性(即集中在一定的方向上傳播),堅硬物(如石塊)容易吸收超聲波的能量,松軟的物質則能讓其透過,目前醫(yī)學上治療腎結石,可以不必做外科手術,只需用超聲波碎石的方法,無損傷地將石塊擊碎而自然地從人體內排出.下列關于超聲波的說法中,正確的是()A.高頻超聲波具有很好的方向性,所以高頻超聲波不能發(fā)生衍射B.某些堅硬材料能很好地反射高頻超聲波,所以高頻超聲波不能發(fā)生衍射C.高頻超聲波能透過松軟的物質,在這透過過程中高頻超聲波的能量沒有損耗D.高頻超聲波是一種機械波,它具有機械波的干涉?衍射?折射等性質34共62頁答案:D35共62頁課時作業(yè)三十九波的特有現(xiàn)象1.利用聲音從海底反射的回聲測深器測量海的深度,若聲波在海水中的傳播速度為1500m/s,要使該儀器在測量大于30m深度時,誤差不超過5%,則在測定信號發(fā)出及返回的時刻時,精確度至少應達到()A.0.01sB.0.05sC.0.001sD.0.005s36共62頁解析:利用回聲測深器測量海水深度,須記錄聲波發(fā)射時刻及接收到被海底反射回來的聲波的時刻,從而得到聲波在海水中往返一次的時間Δt,海水深度為現(xiàn)要測30m以上深度時,誤差不超過5%,則時間測得值Δt的誤差δ≤ s,故測定信號發(fā)出及返回的時刻時,精度至少應達到0.001s.答案:C37共62頁2.聲波從聲源發(fā)出,在空中向外傳播的過程中()A.波速在逐漸變小B.頻率在逐漸變小C.振幅在逐漸變小D.波長在逐漸變小解析:根據(jù)惠更斯原理知,聲波從聲源發(fā)出后,在空中向外傳播的過程中,形成了以波源為中心的波面,面上的每個點都是子波的波源,然后又形成子波波面,形成包絡面,即為新波面,但聲源提供的能量一定,在形成新的波面后,總能量不變,但每個新波面獲得的能量減少,故在波的傳播過程中振幅逐漸減少,故應選C.38共62頁答案:C39共62頁3.如圖所示,實線和虛線分別表示振幅?頻率均相同的兩列波的波峰和波谷?此刻,M是波峰與波峰相遇點,下列說法中正確的是()A.該時刻質點O正處在平衡位置B.P?N兩質點始終處在平衡位置C.隨著時間的推移,質點M向O點處移動D.從該時刻起,經(jīng)過四分之一周期,質點M到達平衡位置40共62頁解析:由圖可知,圖中O?M為振動加強點,此時刻O處于波谷,M處于波峰,因此A錯誤.N?P為減弱點,且兩列波振幅相同,因此,N?P兩點振幅為零,即兩質點始終處于平衡位置,B正確.質點不會隨波向前推移,C不正確.從該時刻經(jīng)周期,兩列波在M點分別引起振動都位于平衡位置,故M點位于平衡位置,D正確.答案:BD41共62頁4.一波源在左繩端發(fā)出半個波①,頻率f1,振幅A1;當此波源剛起振時繩右端的另一波源也恰好起振,發(fā)出半個波②,頻率f2(f2>f1),振幅A2,P為繩的中點,如圖所示.下列說法錯誤的是()A.兩列波同時到達P點B.兩列波相遇時P點波峰值可達到A1+A2C.兩列波相遇再分開后,各處保持原波形傳播D.因頻率不同,這兩列波相遇不能疊加42共62頁解析:因兩波源同時起振,形成的都是繩波,波速相同,因此兩列波同時到達P點,選項A正確,因f2>f1,有λ2<λ1,當①的波峰傳至P點時,②的波峰已過了P點,即兩波峰在P點不會相遇,根據(jù)波的疊加原理,P點的波峰值不可達到A1+A2,選項B錯誤,選項C正確,因波的疊加沒有條件,故選項D錯誤.答案:AC43共62頁5.公路巡警開車在高速公路上以100km/h的恒定速度巡查,在同一車道上巡警車向前方的一輛轎車發(fā)出一個已知頻率的電磁波,如果該電磁波被那輛轎車反射回來時,巡警車接收到的電磁波的頻率比發(fā)出時低,說明那輛轎車的車速()A.高于100km/hB.低于100km/hC.等于100km/hD.無法確定44共62頁解析:由多普勒效應知,巡警車接收到的頻率低了,即觀察者接收到的頻率低了,說明轎車和巡警車在相互遠離,故A正確.答案:A45共62頁6.下列說法正確的是()A.若聲波波源向觀察者靠近,則觀察者接收到的聲波頻率減小B.聲波擊碎玻璃杯的實驗原理是共振C.超聲波在水中傳播的距離要比光波和無線電波遠得多D.“聞其聲不見其人”是聲波的干涉現(xiàn)象46共62頁解析:由多普勒效應可知,若聲波波源向著觀察者運動,則接收到的聲波頻率增大,選項A錯;聲波擊碎玻璃杯是聲波頻率與玻璃杯的固有頻率相同,玻璃杯發(fā)生共振導致破碎,選項B正確;由于水對光波和無線電波吸收比對聲波吸收的多,所以超聲波在水中傳播的距離比光波和無線電波在水中傳播的距離遠得多,選項C正確.“聞其聲不見其人”是聲波的衍射現(xiàn)象,選項D錯.答案:BC47共62頁7.在山中砍伐時發(fā)出的聲音既含有頻率較高的聲波,也含有頻率較低的聲波,其中只有頻率較低的“嘭”“嘭”聲才能被遠處的人聽到?這是因為()A.頻率較低的“嘭”“嘭”聲能量大,能傳到很遠B.頻率較低的“嘭”“嘭”聲速度快,最先到達C.頻率較低的“嘭”“嘭”聲波長較長,容易產(chǎn)生衍射D.以上說法均不對48共62頁解析:機械波的能量是由振幅決定的,聲波在空氣中的傳播速度都相同,故A?B項錯;由v=λf知,v一定,f小,λ大,則頻率低的聲音波長較長,易發(fā)生衍射,在山中較遠處易聽到,故C項正確.答案:C49共62頁8.如圖所示,甲?乙兩平面波是振幅相同的相干波,甲波沿x軸正方向傳播,乙波沿y軸正方向傳播,圖中實線表示某一時刻的波峰位置,虛線表示波谷位置,對圖中正方形中央的a?b?c?d四點的振動情況,正確的判斷是()A.a?b點振動加強,c?d點振動減弱B.a?c點振動加強,b?d點振動減弱C.a?d點振動加強,b?c點振動減弱D.a?b?c?d點的振動都加強50共62頁51共62頁解析:當兩列波出現(xiàn)干涉現(xiàn)象時,要產(chǎn)生干涉圖樣,形成一條加強線,一條減弱線……即加強線?減弱線彼此相間隔的穩(wěn)定的干涉圖樣,在圖中設定A?B?C?D四點,實線相交點,即波峰與波峰相遇,都是振動加強點,可知B?D決定的直線為加強線,過A?C的平行于BD直線的兩條直線也應是加強線,a?c兩點在BD直線上,故a?c點是振動加強點,分別過b?d點且平行于BD直線的兩條直線均在兩加強線之間,應為減弱線,故b?d兩點的振動是減弱的.答案:B52共62頁9.醫(yī)用“B超”發(fā)出的超聲波頻率為7.25×104Hz,這種超聲波在人體內傳播的波長為2cm.在給某患者的肝臟病變部分進行檢測時,從探頭發(fā)出的同一超聲波脈沖經(jīng)病變部分反射,回到探頭有兩個信號,相隔時間Δt=22μs,則患者病變部分的大小為__________cm.解析:這列波在人體內的傳播速度為v=f·λ=1.45×103

m/s,經(jīng)病變部分前后表面反射的路程差為2l=v·Δtm,1.6cm.53共62頁答案:1.6cm54共62頁10.如圖所示,S是水面波的波源,x?y是擋板,S1?S2是兩個狹縫(SS1=SS2,狹縫的尺寸比波長小得多),試回答以下問題:(1)若閉上S1,只打開S2,會看到什么現(xiàn)象?(2)若S1?S2都打開,會發(fā)生什么現(xiàn)象?(3)若實線和虛線分別表示波峰和波谷,那么在A?B?C?D各點中,哪些點向上振動最強,哪些點向下振動最強,哪些點振動最弱?55共62頁解析:(1)只打開S2時,波源S產(chǎn)生的波傳播到狹縫S2上,由于狹縫的尺寸比波長小,于是水面波在狹縫S2處發(fā)生衍射現(xiàn)象,水面波以狹縫S2

處為波源向擋板另一側傳播開來?(2)由于SS1=SS2,所以從波源發(fā)出的水波傳播到S1?S2處時它們的振動情況完全相同,當S1?S2都打開時,產(chǎn)生相干波,它們在空間相遇時產(chǎn)生干涉現(xiàn)象,一些地方振動加強,一些地方振動減弱,加強區(qū)與減弱區(qū)相互間隔開,發(fā)生明顯的干涉現(xiàn)象?(3)質點D是波峰與波峰相遇處,是振動最強點;質點B是波谷與波谷相遇