2012屆高考物理第一輪復(fù)習(xí)波的特有現(xiàn)象學(xué)案

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高三 來(lái)源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)
第四課時(shí) 波的特有現(xiàn)象
【要求】
1.了解波的反射、折射現(xiàn)象。
2.知道波的特有現(xiàn)象---干涉和衍射現(xiàn)象
3.熟悉多普勒效應(yīng)的特點(diǎn)
【知識(shí)再現(xiàn)】
一、 波的反射與折射
1.波面與波線
(1)沿各個(gè)方向傳播的同一波的波峰(或波谷)在同一時(shí)刻構(gòu)成的圓面叫波陣面(波面)。
(2)垂直波面、指向波的傳播方向的直線叫做波線,波線用來(lái)表示波的傳播方向.
2.波的反射
(1)波遇到障礙物會(huì)返回來(lái)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的反射。
(2)波的反射中,反射角跟入射角相等.反射波的波長(zhǎng)、頻率和波速跟入射波相同.
3.波的折射
(1)波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí),傳播的方向會(huì)發(fā)生改變,這種現(xiàn)象叫做波的折射。
(2)在波的折射中,入射角的正弦與折射角的正弦之比等于波在這兩種介質(zhì)中對(duì)應(yīng)的速度之比,即 = ,且入射波與折射波的頻率相同。
思考:波從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì),哪些物理量發(fā)生變化,哪些量不變?
二、 波的疊加原理
1.疊加原理:在兩列波相遇的區(qū)域里,每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都將參與兩列波引起的振動(dòng),其位移是兩列波分別引起的位移的矢量和。相遇后仍保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
2.波在相遇區(qū)域里,不干擾,有獨(dú)立性。
三、 波的干涉
1.產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件:兩列波的 。
2.現(xiàn)象:兩列波相遇時(shí),某些區(qū)域振動(dòng)總是加強(qiáng),某些區(qū)域振動(dòng)總是減弱,并且振動(dòng)加強(qiáng)和減弱區(qū)互相 ,形成穩(wěn)定的干涉圖樣。
3.在干涉現(xiàn)象中:凡到兩波源的路程差為
處,振動(dòng)加強(qiáng);凡到兩波源的路程差為 處,振動(dòng)減弱.
注意:任意兩列波相遇都能疊加,但只有頻率相同的同種性質(zhì)的兩列波相遇,才能產(chǎn)生穩(wěn)定的干涉圖樣,干涉是疊加的一個(gè)特例。
四、 波的衍射
1.現(xiàn)象:波傳播過(guò)程中偏離 繞過(guò)障礙物的現(xiàn)象叫衍射。
2.產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是: (或小孔)的尺寸比 或能夠與波長(zhǎng)相比較.
五、多普勒效應(yīng)
1.多普勒效應(yīng):由于波源和觀察者之間有 ,使觀察者感到波的 發(fā)生變化的現(xiàn)象,叫做多普勒效應(yīng)。
2.當(dāng)波源和觀察者相對(duì)靜止時(shí),觀察者接收到的頻率 波源的頻率。當(dāng)波源和觀察者相對(duì)靠近時(shí),觀察者接收到的頻率 波源的頻率。當(dāng)波源和觀察者相對(duì)遠(yuǎn)離時(shí),觀察者接收到的頻率
波源的頻率。
3.一切波都能發(fā)生多普勒效應(yīng)。
4.設(shè)波源S振動(dòng)的頻率為f,波源和觀察者A沿同一直線運(yùn)動(dòng),相對(duì)于地面的速度分別為vS和vA。波在介質(zhì)中的傳播速度為vp,且vS知識(shí)點(diǎn)一波的干涉特點(diǎn)
1.產(chǎn)生穩(wěn)定干涉的條件:兩列波的頻率必須相同,相差恒定。
2.振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)
(1)加強(qiáng)區(qū):當(dāng)兩相干波源振動(dòng)步調(diào)完全一致時(shí),在兩列波相遇的區(qū)域中的某一點(diǎn)P與兩波源S1和S2的距離差滿足S1P-S2P=nλ (n=0,1,2 ... ),
P為振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn),這些點(diǎn)的振幅為A=A1+A2,其中A1與A2分別為兩列波的振幅.
(2)減弱區(qū):當(dāng)兩相干波源振動(dòng)步調(diào)完全相同時(shí),若P點(diǎn)滿足S1P-S2P=(2 n+1)λ/2 (k=0,1,2,3...),則P點(diǎn)為減弱點(diǎn),這些點(diǎn)的振幅為A= A1-A2,特別地,當(dāng)兩列波振幅相同(A1=A2)時(shí),振動(dòng)減弱點(diǎn)的合振動(dòng)振幅A=A1-A2=0,根本不振動(dòng).
注意:①振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)是穩(wěn)定的,兩區(qū)城相互間隔,交替出現(xiàn).
②振動(dòng)加強(qiáng)和減弱的點(diǎn)的位移并不總等于A1+A2和 A1 -A2,因?yàn)檫@些點(diǎn)在不停地振動(dòng).這個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移在(A1十A2)和-(A1+A2)之間變化,是個(gè)振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn).
③兩振源的振動(dòng)情況相反,上述結(jié)論也相反。
【應(yīng)用1】如圖所示,S1和S2是湖面上兩個(gè)完全相同的水波的波源,MN是足夠長(zhǎng)的湖岸,水波的波長(zhǎng)為2m,S1與S2的連線與湖岸垂直,且S1S2=5m,則岸邊始終平靜的地方共有( )
A.1處 B.3處 C.5處 D.無(wú)數(shù)處
導(dǎo)示:岸邊到兩個(gè)波源距離差(波程差)為半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍的地方是始終平靜的(振動(dòng)減弱區(qū))。O點(diǎn)的波程差最大,為5m,其左右各有波程差為3m、1m的平靜地點(diǎn),所以始終平靜處一共5處。
故選C.
類型一波的折射問(wèn)題
【例1】一平面波,以30°的入射角投射到兩種介質(zhì)的交界面,發(fā)生的射,折射角為45°,當(dāng)入射波的波長(zhǎng)為10厘米,那么折射波的波長(zhǎng)是多少?
導(dǎo)示:根據(jù)折射定律 = ,又V=λf
有 = = λ2=10 厘米.
類型二波的疊加問(wèn)題的理解
【例2】在一根繩子上相向傳播著兩個(gè)波長(zhǎng)相等的半波長(zhǎng)的橫波。在某時(shí)刻,兩個(gè)橫波傳播到繩上的AB段時(shí),繩子看起來(lái)是完全平直的。則( )
A.此時(shí)在繩子AB段上,有些質(zhì)點(diǎn)速度不為零
B.此時(shí)在繩子AB段上,所有的質(zhì)點(diǎn)速度都為零
C.在這以后,繩子_L仍有兩個(gè)半波長(zhǎng)的橫波向相反方向傳播
D.在這以后,繩子將繼續(xù)保持平直狀態(tài)
導(dǎo)示: 波長(zhǎng)、振幅均相等的兩列半波長(zhǎng)的橫波I和Ⅱ沿繩分別向右、向左傳播。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,它們均傳到AB段,此刻,兩列波在AB段各點(diǎn)處分別引起的相時(shí)平衡位置的位移均等大反向(如圖甲),引起的速度均等大同向(如圖乙)。根據(jù)波的疊加原理可知,AB段各點(diǎn)的總位移等于兩個(gè)分位移的矢量和,均為零,所以AB段的繩子看起來(lái)是平直的;AB段各點(diǎn)總的振動(dòng)速度等于兩個(gè)分振動(dòng)速度的矢量和,故在AB段中點(diǎn)C處速度為零,其他各點(diǎn)速度均不為零。在AC段各點(diǎn)速度均向下,且越靠近A點(diǎn)速度越大;在CB段各點(diǎn)速度方向均向上,且越靠近B點(diǎn)速度越大。此刻AB段各點(diǎn)總的位移和速度如圖所示。因?yàn)锳B段上除中點(diǎn)C外均在運(yùn)動(dòng)著,所以此刻在AB上仍然有兩個(gè)半波長(zhǎng)的橫波在向右和向左傳播著,故選項(xiàng)A,C正確。
答案:AC
解答這類問(wèn)題,一般先畫出兩列波疊加時(shí)的各自的波形,然后根據(jù)兩列波疊加時(shí)的位移關(guān)系,然后確定振動(dòng)的合位移,從而確定波形或其它振動(dòng)參量。
類型三波的干涉圖象問(wèn)題
【例3】如圖所示,s1和s2是兩個(gè)相干波源,由它們發(fā)出的波相互疊加,實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷,對(duì)于a、b、c三點(diǎn)的振動(dòng)情況,下列判斷中正確的是( )
(A)b處的振動(dòng)永遠(yuǎn)互相減弱
(B)a處永遠(yuǎn)是波峰與波峰相遇
(C)b處在此時(shí)刻是波谷與波谷相遇
(D)c處的振動(dòng)永遠(yuǎn)相互減弱
導(dǎo)示:b處此刻是波谷和波谷相遇,位移為負(fù)的最大值,振動(dòng)也是加強(qiáng),選項(xiàng)A錯(cuò)誤,C正確。a處此刻是波峰與波峰相遇,過(guò)半個(gè)周期后變成波谷與波谷相遇,始終是振動(dòng)加強(qiáng)的點(diǎn),并非永遠(yuǎn)是波峰與波峰相遇的點(diǎn),選項(xiàng)B錯(cuò)誤。c處此刻是波峰與波谷相遇,過(guò)半個(gè)周期后是波谷與波峰相遇,它們的振動(dòng)永遠(yuǎn)互相減弱,選項(xiàng)D正確。
故選C、D
所謂加強(qiáng)和減弱的區(qū)別是指振幅大小的區(qū)別。這里要將振幅和位移區(qū)分開(kāi),不能混為一談。振幅是指振動(dòng)的質(zhì)點(diǎn)所能達(dá)到的最大位移,既使在振動(dòng)最強(qiáng)處,質(zhì)點(diǎn)的位移仍做周期性變化,甚至可以為零;振動(dòng)最弱的點(diǎn),位移總是零。
類型三波的衍射條件的理解
【例4】圖是觀察水面波衍射的實(shí)驗(yàn)裝置,AC和BD是兩塊擋板,AB是一個(gè)孔,O是波源。圖中已畫出波源所在區(qū)域波的傳播情況,每?jī)蓷l相鄰波紋(圖中曲線)間的距離表示一個(gè)波長(zhǎng),則波經(jīng)過(guò)孔之后的傳播情況,下列說(shuō)法中正確的是( )
A、此時(shí)能明顯觀察到波的衍射現(xiàn)象
B、擋板前后波紋間距離相等
C、如果將孔AB擴(kuò)大,有可能觀察不到明顯的衍射現(xiàn)象
D、如果孔的大小不變,將波源的頻率增大,將能更明顯地觀察到衍射現(xiàn)象
導(dǎo)示:此時(shí)孔的尺寸與波長(zhǎng)相近,能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象,所以A選項(xiàng)正確;衍射不改變波速和頻率,所以B選項(xiàng)正確;孔擴(kuò)大后,將逐漸偏離發(fā)生明顯衍射的條件,所以C選項(xiàng)正確;而波源頻率增大,會(huì)使波長(zhǎng)變小,更加符合明顯衍射條件,所以D選項(xiàng)錯(cuò)誤。所以選ABC.
1.人在室內(nèi)講話的聲音比在室外空曠處講話聲音要宏亮,是因?yàn)? )
A.室內(nèi)空氣不流動(dòng) B.室內(nèi)聲音多次反射
C.室內(nèi)聲音發(fā)生折射 D.室內(nèi)物體會(huì)吸收聲音
2.一列波以60°的入射角入射到兩種介質(zhì)的交界面上,反射波剛好跟折射波垂直,若入射波的波長(zhǎng)為0.6米,那么折射波的波長(zhǎng)為 米,反射波的波長(zhǎng)為 米.
3.(云南省昆明地區(qū)2008高三物理第三次月考試題)兩列簡(jiǎn)諧橫波,波速大小均為20m/s,圖為某時(shí)刻兩列波的波動(dòng)圖象,一列波沿著x軸向右傳播(實(shí)線所示),另一列沿著x軸向左傳播(虛線所示),下列說(shuō)法不正確的是( )
A.兩列波的頻率均為2.5Hz
B.兩列波在b、d點(diǎn)處振動(dòng)加強(qiáng),在a、c點(diǎn)振動(dòng)減弱
C.此時(shí)刻b、d點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)速度為0,a、c點(diǎn)處質(zhì)點(diǎn)速度最大
D.經(jīng)過(guò)0.1s,a處質(zhì)點(diǎn)在波峰,c處質(zhì)點(diǎn)在波谷
4.(揚(yáng)州市2007第二學(xué)期高三調(diào)研測(cè)試)由兩個(gè)完全相同的波源s1與S2發(fā)出的兩列機(jī)械波在同種介質(zhì)中傳播,某時(shí)刻的情況如圖所示,其中實(shí)線表示波峰,虛線表示波谷,下列說(shuō)法正確的是( )
A.處于波峰與波峰相遇處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一定最強(qiáng)
B.處于波谷與波谷相遇處的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)一定最弱
C.振動(dòng)最強(qiáng)的質(zhì)點(diǎn)的位移始終最大,大小為每一列波振幅的2倍
D.振動(dòng)最弱的質(zhì)點(diǎn)就是該時(shí)刻處于波峰與波谷的交點(diǎn)。除此之外沒(méi)有其它質(zhì)點(diǎn)
5.a(chǎn)為聲源,發(fā)出聲波;b為接收者,接收a發(fā)出的聲波。a、b若運(yùn)動(dòng),只限于在沿兩者連線方向上,下列說(shuō)法正確的是 ( )
A.a(chǎn)靜止,b向a運(yùn)動(dòng),則b收到的聲頻比a發(fā)出的高
B.a(chǎn)、b向同一方向運(yùn)動(dòng),則b收到的聲頻一定比a發(fā)出的高
C.a(chǎn)、b向同一方向運(yùn)動(dòng),則b收到的聲頻一定比a發(fā)出的低
D.a(chǎn)、b都向相互背離的方向運(yùn)動(dòng),則b收到的聲頻比a發(fā)出的高
參考答案:1.B 2.0.35米 0.6米


本文來(lái)自:逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaosan/65327.html

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