全程復(fù)習(xí)廣西專用廣西專用年高考物理一輪復(fù)習(xí)波的干涉和衍射多普勒效應(yīng)課件新人教版

第3講波的干涉和衍射多普勒效應(yīng)考點(diǎn)1波的疊加波的干涉、衍射現(xiàn)象1.波的疊加（1）波的傳播原理：幾列波相遇時(shí)能夠保持各自的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而不__________，仍以各自的運(yùn)動(dòng)特征向前傳播.互相干擾（2）疊加原理：在重疊區(qū)域，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)______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)引起的位移的_________.2.波的干涉（1）產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件：性質(zhì)相同且_____相同的兩列波相遇.（2）干涉現(xiàn)象：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，而且振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域和振動(dòng)減弱的區(qū)域__________.同時(shí)矢量和頻率相互隔開3.波的衍射（1）發(fā)生明顯衍射的條件：縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長__________，或者比波長更小.（2）衍射現(xiàn)象：波能夠____________繼續(xù)向前傳播.4.關(guān)于干涉、衍射的兩點(diǎn)說明（1）衍射始終存在，只是有的衍射______，有的衍射不明顯.（2）衍射和干涉都是波特有的現(xiàn)象，一切波都能發(fā)生______________.相差不多繞過障礙物明顯干涉和衍射1.干涉現(xiàn)象中加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的形成（1）兩列波疊加時(shí)質(zhì)點(diǎn)的位移等于兩列波單獨(dú)傳播時(shí)位移的矢量和，若位移方向總是相同，振幅變大，則振動(dòng)加強(qiáng).位移方向總是相反，振幅減小，則振動(dòng)減弱.（2）頻率相同的波干涉后，加強(qiáng)區(qū)振幅最大，等于兩列波振幅之和.減弱區(qū)振幅最小等于兩列波振幅之差，加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置是固定的.（3）如果兩列波振幅相等，則減弱區(qū)的質(zhì)點(diǎn)位移總是為零.但加強(qiáng)區(qū)并不是位移總保持最大，而是以兩列波2倍的振幅振動(dòng)，也會(huì)出現(xiàn)波峰、波谷和位移為零的時(shí)刻.2.加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的變化規(guī)律（1）波峰與波峰（或波谷與波谷）相遇處，一定是加強(qiáng)的，用一條平滑的曲線將以上各點(diǎn)連接起來，這條線上的點(diǎn)都是加強(qiáng)的；（2）波峰與波谷相遇處，一定是減弱的，把以上各點(diǎn)用平滑的曲線連接起來，這條線上的點(diǎn)都是減弱的；（3）加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)之間各個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的振幅之間.3.加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)的判斷某質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)是加強(qiáng)還是減弱，取決于該點(diǎn)到兩相干波源的距離之差Δs.（1）當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)一致時(shí)，若Δs=nλ（n=0,1,2…），則振動(dòng)加強(qiáng)，若則振動(dòng)減弱.（2）當(dāng)兩波源振動(dòng)步調(diào)相反時(shí)，若則振動(dòng)加強(qiáng)，若Δs=nλ（n=0,1,2…），則振動(dòng)減弱.

以下關(guān)于波的說法中正確的是（）A.干涉現(xiàn)象是波的特性，因此任何兩列波相遇時(shí)都會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象B.因?yàn)槁暡ǖ牟ㄩL與通常的障礙物尺寸相差不大，所以聲波很容易產(chǎn)生衍射現(xiàn)象C.聲波不能發(fā)生干涉現(xiàn)象D.縱波傳播時(shí)，介質(zhì)中的各質(zhì)點(diǎn)將隨波的傳播一起向前移動(dòng)【解析】選B.頻率相同的兩列波才能發(fā)生干涉，A錯(cuò).由明顯衍射的條件知，B對.聲波也能發(fā)生干涉現(xiàn)象，C錯(cuò).縱波傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)并不隨波遷移，向前傳播的是振動(dòng)形式和能量，D錯(cuò).考點(diǎn)2聲波、多普勒效應(yīng)1．聲波：聲源的振動(dòng)在_________的傳播.聲波是縱波，是機(jī)械波的一種（1）聲速：聲波在空氣中的傳播速度為340m/s.聲速與______有關(guān)，與______無關(guān)，在真空中聲波無法傳播.（2）能夠把回聲與原聲區(qū)別開來的最小時(shí)間間隔為_______.介質(zhì)中介質(zhì)頻率0.1s2.聲波分類聲波可聞聲波次聲波超聲波頻率范圍：20～20000Hz頻率低于_____的聲波頻率高于_________的聲波20Hz20000Hz3.多普勒效應(yīng)聲源和觀察者之間有________多普勒效應(yīng)觀察者感到_____發(fā)生變化聲源頻率_____，觀察者接收到的頻率_____相對運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象實(shí)質(zhì)頻率不變變化1.多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因（1）當(dāng)波源S與觀察者E相對靜止時(shí)，如圖a所示，觀察者觀察到的頻率等于波源振動(dòng)的頻率.（2）當(dāng)觀察者E向波源S運(yùn)動(dòng)時(shí)，或者波源S向觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，如圖b，觀察者觀察到的頻率大于波源振動(dòng)的頻率.即當(dāng)波源與觀察者相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者“感覺”到的頻率變大.（3）當(dāng)觀察者E背向波源S運(yùn)動(dòng)時(shí)，或者波源S背向觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí)，如圖c，觀察者觀察到的頻率小于波源振動(dòng)的頻率.即當(dāng)波源與觀察者相背運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者“感覺”到的頻率變小.2.觀察者頻率的計(jì)算設(shè)波在介質(zhì)中的傳播速度為v0，觀察者相對介質(zhì)的速度為v，波源相對介質(zhì)的速度為u，波源的頻率為f0，觀察者接收到的頻率為f.（1）波源和觀察者均靜止（2）波源固定，觀察者以速度v向著波源或背離波源運(yùn)動(dòng)，波相對觀察者的速度為v0±v，所以（3）觀察者靜止，波源以速度u向觀察者或背離觀察者運(yùn)動(dòng)根據(jù)多普勒效應(yīng)，下列說法中正確的有（）A.醫(yī)生檢查身體用的“B超”是根據(jù)超聲波的多普勒效應(yīng)制成的B.一位有經(jīng)驗(yàn)的戰(zhàn)士聽到飛行的炮彈尖叫聲越來越尖銳，可以判斷炮彈正向他靠近C.根據(jù)光波的多普勒效應(yīng)，由地球接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率越來越小，可以判斷此天體正遠(yuǎn)離地球D.當(dāng)波源和觀察者間有相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，觀察者接收到的頻率一定和波源發(fā)出的頻率不同【解析】選B、C.超聲波檢查人體時(shí)，不同組織反射的超聲波的量是不同的，從而形成B超影像，A不正確.當(dāng)波源與觀察者間相對靠近時(shí)，觀察者感到頻率變大，所以聽到飛行的炮彈尖叫聲越來越尖銳，聲音的頻率增大，可以判斷炮彈正向他靠近，B正確.光波和機(jī)械波一樣，也有多普勒效應(yīng)，地球接收到遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的光波的頻率越來越小，可以判斷此天體正遠(yuǎn)離地球，C正確.設(shè)想如果人繞波源做圓周運(yùn)動(dòng)，那么，觀察者接收到的頻率和波源發(fā)出的頻率相同，D不正確.

波的獨(dú)立傳播及波的疊加【例證1】如圖所示，波源S1在繩的左端發(fā)出頻率為f1、振幅為A1的半個(gè)波形a；同時(shí)另一個(gè)波源S2在繩的右端發(fā)出頻率為f2、振幅為A2的半個(gè)波形b（f1＜f2），P為兩個(gè)波源連線的中點(diǎn).下列說法正確的是（）A.兩列波將同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)B.兩列波在P點(diǎn)疊加時(shí)P點(diǎn)的位移最大可達(dá)A1＋A2C.a的波峰到達(dá)S2時(shí)，b的波峰也恰好到達(dá)S1D.兩列波相遇時(shí)，繩上位移可達(dá)A1＋A2的點(diǎn)只有一個(gè)，此點(diǎn)在P點(diǎn)的左側(cè)【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩個(gè)方面：（1）同一繩波波速相同.（2）頻率不同，導(dǎo)致波長不同，再根據(jù)疊加原理分析合位移的變化.【自主解答】選A、D.由于兩列波在繩上傳播的速度相同,故其“波前”將同時(shí)到達(dá)中點(diǎn)P,A正確.而兩列波的波峰傳至P點(diǎn)的時(shí)刻不同,則P點(diǎn)振動(dòng)的最大位移小于A1＋A2;同理,兩波峰傳播至另側(cè)波源S2、S1的時(shí)刻也不相同,即B、C錯(cuò)誤.再由公式則S1上出現(xiàn)波峰遲于S2上出現(xiàn)波峰,故兩波峰相遇在P點(diǎn)的左側(cè),D正確.【總結(jié)提升】解答本題關(guān)鍵在于分析兩列波到達(dá)同一位置的振動(dòng)狀態(tài)如何，不要主觀臆斷，憑想當(dāng)然下結(jié)論，現(xiàn)對易錯(cuò)角度及錯(cuò)誤原因分析如下：易錯(cuò)角度錯(cuò)誤原因B項(xiàng)能認(rèn)識到在同一種介質(zhì)中兩列波的波速大小相同，而P點(diǎn)為兩波源的中點(diǎn)，故得兩列波同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)，波峰也同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)，從而得出P點(diǎn)位移最大為A1+A2.易錯(cuò)角度錯(cuò)誤原因C項(xiàng)誤認(rèn)為兩列波的波速相同，能同時(shí)傳到P點(diǎn)，故波峰也同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)，沒有考慮兩列波的波長的差別，實(shí)際上當(dāng)b的波峰到達(dá)P點(diǎn)時(shí)，a波的波峰還沒有到.

【變式訓(xùn)練】（2011·上海高考）兩列簡諧波沿x軸相向而行，波速均為v=0.4m/s，兩波源分別位于A、B處，t=0時(shí)的波形如圖所示.當(dāng)t=2.5s時(shí)，M點(diǎn)的位移為______cm，N點(diǎn)的位移為_______cm.【解析】2.5s內(nèi)，兩列波傳播的距離x=vt=0.4×2.5m=1m，當(dāng)A波向右傳播1m時(shí)，A波如圖中的虛線所示，B波如圖中的實(shí)線所示，所以，M點(diǎn)位移為2cm，N點(diǎn)位移為零.答案：20

多普勒效應(yīng)的應(yīng)用【例證2】（12分）交通警察靜立于公路旁，手中的測速儀發(fā)出頻率為f0=2500Hz的聲波，一輛汽車以72km/h的速度迎面駛來，試求測速儀所接收到的反射波的頻率.【解題指南】解答本題應(yīng)把握以下兩點(diǎn)：（1）測速儀發(fā)出的波被汽車接收，車向著測速儀運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于觀察者向波源運(yùn)動(dòng)，接收到的頻率要比發(fā)出的頻率高.（2）這個(gè)反射波可以認(rèn)為是汽車發(fā)出的，然后又被測速儀接收，汽車向著測速儀運(yùn)動(dòng)，相當(dāng)于波源向觀察者運(yùn)動(dòng)，測速儀接收到的頻率又會(huì)發(fā)生變化.【規(guī)范解答】設(shè)汽車迎面而來的速度為v=72km/h=20m/s，汽車接收到的波的頻率為：（6分）波被汽車反射后相當(dāng)于波源向觀察者運(yùn)動(dòng)，所以交通警察接收到的聲波頻率為：=2812.5Hz（6分）答案：2812.5Hz

【總結(jié)提升】多普勒效應(yīng)中的注意事項(xiàng)（1）聲源和觀察者之間有相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，才會(huì)有多普勒效應(yīng)發(fā)生.（2）當(dāng)波源以速率v勻速靠近靜止的觀察者E時(shí)，觀察者“感覺”到的頻率變大了，但不是“越來越大”.（3）當(dāng)波源以速率v勻速遠(yuǎn)離靜止的觀察者E時(shí)，觀察者“感覺”到的頻率變小了，但不是“越來越小”.（4）發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的真實(shí)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.（5）機(jī)械波、電磁波都能產(chǎn)生多普勒效應(yīng).【變式訓(xùn)練】（2012·仙桃模擬）如圖所示，向左勻速運(yùn)動(dòng)的小車發(fā)出頻率為f的聲波，車左側(cè)A處的人感受到的聲波的頻率為f1，車右側(cè)B處的人感受到的聲波的頻率為f2，則（）A.f1<f,f2<fB.f1<f,f2>fC.f1>f,f2>fD.f1>f,f2<f【解析】選D.聲源靠近A處的人，由多普勒效應(yīng)知，他接收到的頻率變大，即f1>f，相反，聲源遠(yuǎn)離B處的人，則他接收到的頻率變小，即f2<f，故選項(xiàng)D對.

波的干涉現(xiàn)象【例證3】如圖所示為兩列同頻率相干的水波在t=0時(shí)刻的疊加情況，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，已知兩列波的振幅均為2cm（且在圖中所示范圍內(nèi)振幅不變），波速為2m/s，波長為0.4m，E點(diǎn)是BD連線和AC連線的交點(diǎn)，下列說法中正確的是（）A.A、C兩點(diǎn)相對平衡位置的位移不一定為零B.B、D兩點(diǎn)在該時(shí)刻的豎直高度差為4cmC.E點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)D.E點(diǎn)是減弱點(diǎn)【解題指南】解答該題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：（1）振動(dòng)加強(qiáng)（或減弱）的點(diǎn)始終加強(qiáng)（或減弱），且位移隨時(shí)間周期性變化.（2）根據(jù)某點(diǎn)到兩波源的距離差與波長的關(guān)系判斷該點(diǎn)是加強(qiáng)點(diǎn)還是減弱點(diǎn).【自主解答】選C.在波峰與波谷相遇的地方振動(dòng)減弱，振動(dòng)減弱的點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之差.A、C兩點(diǎn)為振動(dòng)減弱的點(diǎn)，由于兩列波的振幅相同，故A、C兩點(diǎn)的振幅為零，即A、C兩點(diǎn)應(yīng)靜止不動(dòng).選項(xiàng)A錯(cuò).在波峰與波峰相遇、波谷與波谷相遇的地方振動(dòng)加強(qiáng)，振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之和.此時(shí)刻D點(diǎn)為兩波峰相遇處，B點(diǎn)為兩波谷的相遇處，因此B點(diǎn)此時(shí)刻的位移為平衡位置以下4cm，D點(diǎn)此時(shí)刻的位移為平衡位置以上4cm，B、D兩點(diǎn)在該時(shí)刻的豎直高度差為8cm.選項(xiàng)B錯(cuò).由題圖可知，B、D連線上的點(diǎn)都是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，所以E點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn)，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤.【總結(jié)提升】加強(qiáng)區(qū)、減弱區(qū)的理解（1）在干涉現(xiàn)象中，振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)域是指該區(qū)域內(nèi)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅最大，而不是位移始終最大，其實(shí)質(zhì)是兩列波引起該點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)一致.（2）振動(dòng)減弱區(qū)域是指該區(qū)域內(nèi)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅最小，而不一定位移始終是零，其實(shí)質(zhì)是兩列波引起該點(diǎn)的振動(dòng)步調(diào)相反.【變式訓(xùn)練】（2012·武漢模擬）兩個(gè)振動(dòng)情況完全一樣的波源S1、S2相距6m，它們在空間產(chǎn)生的干涉圖樣如圖所示，圖中實(shí)線表示振動(dòng)加強(qiáng)的區(qū)域，虛線表示振動(dòng)減弱的區(qū)域，下列說法正確的是（）A.兩波源的振動(dòng)頻率一定不相同B.虛線一定是波谷與波谷相遇處C.兩列波的波長都為2mD.兩列波的波長都為1m【解析】選C.只有頻率相同的兩列波相遇，才能發(fā)生干涉現(xiàn)象，A錯(cuò).波谷與波谷相遇處為加強(qiáng)點(diǎn)，而圖中虛線為減弱區(qū)域，B錯(cuò).根據(jù)題圖知，相鄰兩實(shí)線間距為，S1S2間距為3λ=6m，故λ=2m，C對、D錯(cuò).考查內(nèi)容波的干涉與波的衍射綜合【例證】如圖所示，S是水面波的波源，x、y是擋板，S1、S2是兩個(gè)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(huì)看到什么現(xiàn)象？（2）若S1、S2都打開，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？（3）若實(shí)線與虛線分別表示波峰和波谷，那么在A、B、C、D各點(diǎn)中，哪些點(diǎn)向上振動(dòng)最強(qiáng)，哪些點(diǎn)向下振動(dòng)最強(qiáng)，哪些點(diǎn)振動(dòng)最弱？【規(guī)范解答】（1）只打開S2時(shí)，波源S產(chǎn)生的波傳播到狹縫S2時(shí)，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(cè)傳播開來.（2）由于SS1=SS2，所以從波源發(fā)出的水面波傳播到S1、S2處時(shí)它們的振動(dòng)情況完全相同，當(dāng)S1、S2都打開時(shí)產(chǎn)生相干波，它們在空間相遇時(shí)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，一些地方振動(dòng)加強(qiáng),一些地方振動(dòng)減弱，加強(qiáng)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(zhì)點(diǎn)D是波峰與波峰相遇處，是振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn)；質(zhì)點(diǎn)B是波谷與波谷相遇處，也是振動(dòng)最強(qiáng)點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)A、C是波峰與波谷相遇的地方，這兩點(diǎn)振動(dòng)最弱.答案：（1）水面波以狹縫S2處為波源向擋板另一側(cè)傳播開來（2）發(fā)生明顯的干涉現(xiàn)象（3）DBA、C1.（2011·上海高考）兩波源S1、S2在水槽中形成的波形如圖所示，其中實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷，則（）A.在兩波相遇的區(qū)域中會(huì)產(chǎn)生干涉B.在兩波相遇的區(qū)域中不會(huì)產(chǎn)生干涉C.a點(diǎn)的振動(dòng)始終加強(qiáng)D.a點(diǎn)的振動(dòng)始終減弱【解析】選B.從圖中看，兩列水波的波長不同，波在水中的速度都相等，根據(jù)可知兩列波的周期不相等，不滿足相干條件，在兩波相遇的區(qū)域中不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，A錯(cuò)誤，B正確.由于不會(huì)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，a點(diǎn)的振動(dòng)就不會(huì)始終加強(qiáng)或減弱，C、D均錯(cuò).2.假如一輛汽車在靜止時(shí)喇叭發(fā)出聲音的頻率是300Hz，在汽車向你駛來又擦身而過的過程中，下列說法正確的是（）A.當(dāng)汽車向你駛來時(shí)，聽到喇叭發(fā)出聲音的頻率大于300HzB.當(dāng)汽車向你駛來時(shí)，聽到喇叭發(fā)出聲音的頻率小于300HzC.當(dāng)汽車和你擦身而過后，聽到喇叭發(fā)出聲音的頻率大于300HzD.當(dāng)汽車和你擦身而過后，聽到喇叭發(fā)出聲音的頻率小于300Hz【解析】選A、D.由多普勒效應(yīng)規(guī)律，聲源與觀察者相對靠近過程中，觀察者接收到的波的頻率增大；相對遠(yuǎn)離過程中，觀察者接收到的波的頻率減小.故A、D正確.3.（2012·百色模擬）在同一地點(diǎn)有兩個(gè)靜止的聲源，發(fā)出聲波1和聲