1、第1页第十二章 机 械 波 第2页第4节 波的衍射和干涉第5节 多普勒效应第3页学习目标 1.通过观察水波的衍射现象，认识衍射现象的特征知道什么是波的衍射现象和发生明显衍射现象的条件知道衍射现象是波特有的现象.2.了解波的叠加原理.3.通过实验，认识波的干涉现象和波的干涉图样知道波发生明显干涉现象的必要条件知道干涉现象是波所特有的现象.4.知道波源的频率和观察者接收到频率的区别.5.知道什么是多普勒效应(不要求进行定量计算)6.了解多普勒效应的一些应用第4页基础梳理 规律方法 第5页基础梳理第6页一、波的衍射1衍射现象波可以绕过障碍物继续传播的现象2发生明显衍射现象的条件只有缝、孔的宽度或障碍
2、物的尺寸跟波长差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象3普遍性一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象第7页二、波的干涉1波的叠加原理两列波相遇时能够保持各自的运动特征在重叠的区域里，质点同时参与这两列波引起的振动，质点的位移等于这两列波单独传播时引起的位移的矢量和2干涉现象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第8页3干涉条件(1)两列波的频率必须相同(2)两个波源的相位差必须保持不变4普遍性一切波都能够发生干涉，干涉是波特有的现象第9页三、多普勒效应1多普勒效应波源与观察者互相靠近或者互相远离时，接收到的波的频率都会发生变化的现象2规律(1)当波源与观
3、察者相向运动时，观察到的频率增加(2)当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小第10页3产生的原因当波源与观察者相对静止时，1 s 内通过观察者的波峰(或密部)的数目是一定的当波源与观察者相向运动时，1 s 内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加当波源与观察者互相远离时，1 s 内通过观察者的波峰(或密部)的数目变小第11页怎样理解振动加强点、振动减弱点及加强区、减弱区的稳定分布？第12页如图所示是某时刻两列频率相等振幅相同的波传播的情况，当两列波的波峰在 a 点相遇时，这点的振动位移是正的最大值，过半周期后，这点就是波谷和波谷相遇，则这点的振动位移是负的最大值，可见 a 点振幅变为 2A，
4、这样的点称为振动加强点当两列波的波峰与波谷相遇时如 b 点，振动减弱了，随着时间延长，两列波在 b 点的振动始终是抵消的，b 点振幅是零，b 点为振动减弱点，可见振动加强与振动减弱指的是质点的振幅，而振动加强点在振动过程中位移也可能是零，但它依然还叫振动加强点第13页对于能够形成干涉的，介质中各个质点的振幅都是稳定的，因此是振动加强点的，始终是振动加强点振动加强的点的振动总是加强的，振动减弱的点的振动总是减弱的形成了稳定的振动加强区、减弱区第14页规律方法第15页规律一对波的衍射的理解1.衍射是波所特有的现象，任何时候都会产生衍射现象，只有明显和不明显的差异当衍射现象很不明显时，可认为波沿直线
5、传播2衍射是否明显，要看孔或缝的宽度与波长的比值，比值越小，衍射现象相对越明显第16页【例题 1】下列关于波的衍射的说法正确的是()A当障碍物的尺寸远大于波长时，不能发生衍射现象B缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时，衍射现象明显C只有横波才能发生衍射现象，纵波不能发生衍射现象D声波容易发生衍射现象是由于声波波长较大第17页【解析】任何时候都会产生衍射现象，当障碍物的尺寸远大于波长时，衍射现象不明显，所以选项 A 错，一切波都能发生衍射，选项 C 错；发生明显的衍射现象是有条件的，只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长差不多或比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象，所以选项 B
6、是正确的；声波的波长在 1.7 cm到 17 m 之间，一般常见的障碍物或孔的大小可与之相比，正是由于声波波长较大，声波容易发生衍射现象，所以选项 D 也是正确的【答案】BD第18页【练 1】一列水波通过某孔的实际情况如图所示，现把孔的尺寸变小，或者把水波的波长变大，对水波通过孔后的假想情况的四幅图中，其假想正确的图示有()第19页【解析】由发生明显衍射现象的条件知，波长不变，孔变小时衍射现象明显，故 A 项正确，B 项错误；当孔不变，波长变大时衍射现象更明显，故 C 项正确，D 项错误【答案】AC第20页规律二对波的干涉的理解1.不要把波的叠加和干涉相混淆，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加
7、，但要发生干涉必须频率相同且相位差不变2干涉图样的特征：加强区和减弱区的位置稳定不变，互相间隔3加强点的振幅等于两列波的振幅之和，减弱点的振幅等于两列波的振幅之差加强点和减弱点的振幅都不变，它们都在平衡位置附近振动第21页4两波源到振动加强点的距离之差等于波长的整数倍，两波源到振动减弱的点的距离之差等于半波长的奇数倍第22页【例题 2】如图所示为两列相干水波在 t0 时刻的叠加情况，其中实线表示波峰，虚线表示波谷若两列波的振幅均保持5 cm 不变，波速和波长分别为 1 m/s 和 0.5 m，C 点是 BD 连线的中点则下列说法正确的是()第23页AA、D 点振动始终加强，B 点振动始终减弱B
8、C 点始终保持静止不动Ct0 时刻，A、B 两点的竖直高度差为 10 cmD在 t0 至 t0.25 s 的时间内，B 点通过的路程为 20 cm第24页【解析】A、D 两点为波峰与波峰叠加，B 点为波谷与波谷叠加，都是振动加强点，故 A 项错误；AD 的连线为振动加强区，则 C 点为振动加强点，振幅较大，故 B 项错误；t0 时刻，A、B 两点分别处于波峰和波谷，则两者的高度差为 45 cm20 cm，故 C 项错误；周期 Tv0.5 s，在 t0 至 t0.25 s 的时间内，B点经历了半个周期，通过的路程等于振幅的 2 倍，振幅为 10 cm，则路程为 20 cm，故 D 项正确【答案】
9、D第25页【练 2】如图所示，两列简谐横波均沿 x 轴传播，传播速度的大小相等其中一列沿 x 轴正方向传播(图中实线)，另一列沿 x 轴负方向传播(图中虚线)这两列波的频率相等，振动方向均沿 y 轴方向则图中 x1,2,3,4,5,6,7,8 各点中振幅最大的是 x_处的点，振幅最小的是 x_处的点第26页【解析】由波的叠加原理 x 轴上任一点的位移都等于两列波单独引起的位移的矢量和对 x4,8 两点两列波引起的两个分振动相位差为 0，这两点加强，对 x2,6 两点两列波单独引起的分振动相位差为，故这两点减弱【答案】4,8 2,6第27页规律三对多普勒效应的理解多普勒效应的产生不是取决于观察者
10、距波源多远，而是取决于观察者相对于波源的运动速度的大小和方向两者相互靠近时，观察者接收到的频率变高，相互远离时，接收到的频率变低第28页【例题 3】飞机在空中由远处飞来，又逐渐远去，对于一观察者而言，他听到飞机的轰鸣声音频率的变化是()A声音变得越来越低B声音变得越来越尖锐刺耳C音调先变高后变低D音调先变低后变高第29页【解析】音调由频率决定，当飞机靠近观察者时，观察者听到的轰鸣声的频率变大，音调变高；而当飞机远离观察者时，观察者听到的轰鸣声的频率变小，音调变低，故 C 项正确【答案】C第30页【练 3】轮船在进港途中的 xt 图像如图所示，则在港口所测到轮船上雾笛发出声音的频率是图中的哪一个()第31页第32页【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 xt 图像可知，轮船靠近港口时三段时间内的速度 v1v3v2，可知 f1f3f2，故 A 项正确【答案】A
