(共64张PPT)
第三章 机械波
①物理观念： 知道波的特征，横波和纵波的概念；能用图像描述横波．理解波速、波长和频率的关系．
②科学思维：通过观察，认识波的特征．能区别横波和纵波．知道波的反射和折射现象．能解释多普勒效应产生的原因．能列举多普勒效应的应用实例．
③科学探究：通过实验，了解波的干涉和衍射现象．通过实验，认识多普勒效应．
④科学态度与责任：用波动演示器显示波的叠加．观察音叉双臂振动激发的水波干涉现象．学生们手拉手站成一排，依次下蹲、起立，模拟机械波．查阅资料，了解多普勒效应的实际应用．查阅资料，举办关于机械波的讨论会．
本章是力学的最后一章，整体难度并不大，属于高考的重点．本章引导学生通过研究机械波现象，拓展对物理世界的认识和理解；通过创设学生感兴趣的问题情境，引导学生运用已有的概念和规律分析常见的机械波现象．
本章重点 ①知道波的产生和传播，横波和纵波的异同点；②知道波的反射、折射、衍射、干涉等现象，能解释多普勒效应产生的原因；③理解波速、波长和频率的关系．
本章难点 ①能分析波的图像问题，能用图像描述横波；②理解波速、波长和频率的关系，并能进行相关计算；③能分析波的多解问题．
1 波的形成
学习目标 学法指导
1．理解机械波的形成过程和传播条件 2．知道机械波的分类——横波和纵波 3．明确机械波传播的特点 4．通过对波的认识和理解，逐步提高空间想象能力 1．通过实验和观察，认识机械波的特征、性质、类别
2．通过对公式和概念的分析理解，深入掌握机械波的变化及应用
知识导图
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1．波的形成
当手握绳端上下振动时，绳端带动相邻质点，使它也上下振动．这个质点又________更远一些的质点……绳上的质点都很快____________起来，只是后面的质点总比前面的质点迟一些开始________，这样在整个绳子上就形成了凸凹相间的波．
波的形成和传播
带动
跟着振动
振动
2．介质
(1)定义：波借以________的物质．
(2)特点：组成介质的质点之间有____________，一个质点的振动会引起相邻质点的振动．
3．机械波
(1)形成：________在介质中传播，形成机械波．
(2)产生条件：
①要有________；②要有传播振动的________．
传播
相互作用
机械振动
波源
介质
(3)特点：
①介质中有机械波传播时，介质本身并不随波一起传播，因此说它传播的只是________这种运动形式．
②介质中本来静止的质点，随着波的传播而发生振动，可见波是传递________的一种方式．
③我们能用语言进行交流，说明波可以______________．
振动
能量
传递信息
1．振动和波的关系是什么？有振动是否一定有机械波？
【答案】波源和介质是形成机械波的必要条件，二者缺一不可，有振动不一定有机械波，有机械波一定有振动．
2．机械波形成后，若波源停止振动，机械波会立即消失吗？
【答案】不会．波源停止振动后，机械波传递的能量并没有立即消失，因此机械波不会立即消失．
如图所示是一列沿着绳向右传播的波形图，此时波刚传到B点，由图可判断波源A点开始的振动方向是________．
【答案】向上
【解析】由于波刚刚传到B点，所以B点此时的振动方向就是波源的起振方向，由图根据波的传播与质点振动的关系可以知道，B质点此时正向上振动，所以波源A质点刚开始的振动方向向上．
1．对比
横波和纵波
相互垂直
最高处
最低处
在同一直线上
最密
最疏
2．说明
发声体振动时在空气中产生的声波是________，声波不仅能在空气中传播，也能在固体、液体中传播．
纵波
地震波既有横波也有纵波，试分析哪一种波对地面建筑物的破坏力大．
【答案】横波振动方向与波前进方向垂直，而纵波振动方向与传播方向一致．在震中区，地震波直接入射地面，横波表现为左右摇晃，纵波表现为上下跳动．另外，横波振幅比纵波大，破坏力大，所以横波的水平晃动力是造成建筑物损坏的主要原因．
(多选)关于横波和纵波，下列说法正确的是 ( )
A．质点的振动方向和波的传播方向垂直的波叫作横波
B．质点的振动方向跟波的传播方向在同一直线上的波叫作纵波
C．横波有波峰和波谷，纵波有密部和疏部
D．地震波是纵波
【答案】ABC
【解析】本题考查纵波和横波的概念．由定义知，A、B、C正确．地震波中既有横波，又有纵波，故D错误．
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艺术体操也叫韵律体操，是一种艺术性很强的女子竞赛体操项目.19世纪末20世纪初起源于欧洲．艺术体操表演项目有很多，丝带舞表演就是其中之一，如图所示是一幅丝带舞的表演图．
机械波的形成及特点
问题
(1)丝带上的各点有没有随波迁移？
(2)运动员的手停止抖动后，丝带上的波会立即停止吗？
【答案】(1)没有．波传播的只是振动这种运动形式，介质中各质点本身并不会随波迁移．
(2)不会．波传递的是能量，波源停止振动，但能量还会依次向外传播．
1．机械波的形成
探究总结
2．机械波的特点
(1)机械波传播的是振动形式、能量和信息，介质中各质点本身并不随波传播而迁移，而是在各自的平衡位置附近振动．
(2)由于波的形成实际上是从波源开始依次带动介质中的各个质点参与振动，所以各个质点都在做受迫振动，因此各个质点振动的周期(频率)与波源的周期(频率)相同．
(3)在不考虑能量损失时，各质点振动的振幅相同，各质点的起振方向都与波源开始振动的方向相同．
(4)机械波也可传播波源的信息，我们用语言进行交流，是利用声波传递信息．
(5)机械波是一种“集体运动”，波的形成离不开介质中大量质点的集体振动，单个质点不能形成机械波．
特别提醒：(1)有波源和有介质是形成机械波的必需条件，二者缺一不可．有振动不一定有机械波，有机械波一定有振动．
(2)机械波在介质中传播时，介质中的各点不随波向前迁移，只在各自的平衡位置附近做往复振动．
素养点评：本探究通过对机械波的研究，培养“科学思维”素养．
【答案】见解析
【解析】各质点在各时刻的情况，如图所示．
变式1 将一个小石子投向平静的湖面中心，会激起一圈圈向外传播的波纹，如果此时水面上有一片树叶，那么树叶运动情况是怎样的？
【答案】在原位置上下振动
【解析】波在传播过程中，只传递振动能量和波源所发出的信息，而各质点不随波迁移，只在各自的平衡位置附近振动．
波的传播图像问题
精练2 一列横波某时刻的波形如图所示．质点A的受力方向是________．
【答案】向下
【解析】无论波向左还是向右传播，回复力始终指向平衡位置，且质点A的回复力是由相邻的质点对质点A的作用力来提供，质点A的受力方向始终向下．
变式2 一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示．P为介质中的—个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度v和加速度a的大小变化情况是v变________，a变________．
【答案】大 小
【解析】由题图知波传播方向沿x轴正方向，根据质点振动方向与波的传播方向的关系可知质点P的速度方向在该时刻开始的一段极短时间内沿y轴正方向，即向该质点的平衡位置运动，因此P质点速度增大；质点P做简谐运动，向平衡位置运动，相对于平衡位置的位移减小，所受回复力减小，因此加速度a减小，即v变大，a变小．
机械波的形成和传播特点
1．机械波的形成过程及特点可以概括为“带动、重复、落后”，即前一质点“带动”后一质点振动，后一质点“重复”前一质点的振动形式，并且后一质点的振动“落后”于前一质点．
2．就整个物体来说，呈现的现象是波动，而就构成物体的单个质点来说，所呈现的现象是振动．
3．要画另一时刻的波形图，应先确定特殊点的位置，即此时刻在平衡位置或最大位移处的点，如波源1和质点5、9、13，这些点的位置确定后，其他点可顺势找出.
问题
(1)图甲是绳波，其中质点的振动方向与传播方向是什么关系？
(2)图乙是声波，其中质点的振动方向与传播方向是什么关系？
【答案】(1)相互垂直． (2)在同一条直线上．
横波与纵波
横波与纵波的比较
探究总结
名称 横波 纵波
概念 质点的振动方向和波的传播方向相互垂直的波 质点的振动方向和波的传播方向在同一直线上的波
介质 只能在固体介质中传播 在固体、液体和气体介质中均能传播
特征 在波动中交替、间隔出现波峰和波谷 在波动中交替、间隔出现密部和疏部
特别提醒：(1)绳波和声波分别是典型的横波和纵波，水波是比较复杂的机械波，不是横波．
(2)在纵波中各质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上，而不是方向相同．
素养点评：本探究通过“横波与纵波”的分析和研究，培养“物理概念”素养．
横波和纵波的区别
精练3 机械波按质点的振动方向与波的传播方向的关系可分为横波和纵波．
(1)(多选)关于介质中质点的振动方向和波的传播方向，下列说法正确的是 ( )
A．在横波中二者方向有时相同
B．在横波中二者方向一定不同
C．在纵波中二者方向有时相同
D．在纵波中二者方向一定不同
(2)如图所示，若一列横波在x轴上传播，a点是波传播方向上的某一质点，则质点a的振动方向一定上下振动吗？
【答案】(1)BC (2)不一定
【解析】(1)在横波中质点振动方向和波的传播方向相互垂直，所以二者方向一定不同，故A错误，B正确；在纵波中二者方向在同一直线上，既可以相同，也可以相反，故C正确，D错误．
(2)不一定．因为此波为横波，可知质点的振动方向与波的传播方向相互垂直，此波在x轴上传播，可知质点a的振动方向应在过a点且垂直于x轴的平面内，即质点a的振动方向可沿此平面的任意方向，不一定是上下方向的振动．
变式3 (多选)下列关于横波与纵波的说法中，正确的是 ( )
A．声波一定是纵波
B．水波一定是横波
C．地震波既有横波，也有纵波
D．横波只能在固体中传播，纵波既可以在固体中传播，也可以在液体、气体中传播
【答案】CD
【解析】声波可以在空气中传播，也可以在液体和固体中传播，空气中的声波一定是纵波，而液体、固体中的声波既可能是纵波，也可能是横波，故A错误；水波既不是横波，也不是纵波，它的运动形式比较复杂，故B错误；地震波既有横波，也有纵波，故发生地震时，地面既有上下振动，也有左右运动，故C、D正确．
对机械波的理解
精练4 下列关于波的现象的说法中正确的是 ( )
A．只要有机械波产生，一定可以找到产生机械波的波源
B．把小石头扔到平静的湖水里，水面上便会激起水波，水波将促使水面上的漂浮物向远方运动
C．某空间找不到机械波，则在这一空间一定没有波源
D．横波与纵波，其质点的振动方向不同，因此，横波和纵波不可能沿同一方向传播
【答案】A
【解析】我们在解决问题时，不能把几个并列的条件分开来看，A项中有机械波存在就一定具备了两个必要条件，A正确；若只有波源而无介质，也不能产生机械波，C错误；丢石块可以使漂浮物远去，但这不是激起的水波所产生的效果，如果仅靠水波，漂浮物只可能在原平衡位置做上下振动，漂浮物之所以向远方运动，是因为石块对漂浮物的水平冲击力使漂浮物远去，B错误；横波和纵波的质点振动方向不同，但可沿同一方向传播，D错误．
变式4 (多选)下列关于机械波的说法中正确的是 ( )
A．相邻的质点是相互做功
B．纵波的质点可以随波迁移，而横波的质点不能
C．波源开始时怎样振动，其他质点开始时就怎样振动
D．除波源外波中各质点都做受迫振动
【答案】ACD
【解析】机械波是由于介质中前面的质点带动后面的质点，使波源的振动形式与波源的能量向远处传播而形成的，前后质点间存在相互作用力，因而相互做功，故A正确；波传播的过程中，各质点只能在各自的平衡位置附近振动，质点不随波迁移，故B错误；每个质点都是由波源依次带动后面的质点，每个质点都做受迫振动，每个质点的频率都与波源的频率相同，并且都“仿照”波源振动，故C、D正确．
解答波动问题的两个关键
1．波在传播过程中，质点只在其平衡位置附近做简谐运动，并不随波迁移．
2．根据质点做简谐运动的特点确定质点的位置和速度的方向．
核心素养微专题
振动与波动的比较
名称 振动 波动
运动现象 振动是单个物体所表现出的周而复始的运动现象 波动是大量质点受到扰动时，从扰动中心传播开来的周而复始的运动现象
运动成因 物体由于某种原因离开平衡位置，同时受到指向平衡位置的力——回复力作用 介质中质点受到相邻质点的扰动而随着运动，并由近及远的传播开去，且各部分都受到指向原平衡位置的力的作用
名称 振动 波动
运动性质 变加速运动 在均匀介质中匀速向前传播
能量变化 动能与势能相互转化，如果是简谐运动，机械能保持不变 波的传播过程是能量传递过程，当波源停止振动不再向外传递能量时，各个质点的振动也会相继停下来
【考题延伸】(多选)(2021届襄阳第四中学月考)关于振动和波的关系，下列说法中正确的是 ( )
A．振动是波的成因，波是振动的传播形式
B．振动是单个质点呈现的运动现象，波是许多质点联合起来呈现的运动现象
C．波的传播速度就是质点振动的速度
D．波源停止振动时，波立即停止传播
【答案】AB
【解析】机械波的产生条件是有波源和介质，由于介质中的质点依次带动由近及远传播而形成波，A、B正确；波的传播速度是波形由波源向外伸展的速度，在均匀介质中其速度大小不变，而质点振动的速度和方向都随时间周期性地发生变化， C错误；波源一旦将振动传播给了介质，振动就会在介质中向远处传播，而当波源停止振动时，振动在介质中仍然继续传播，不会随波源停止振动而停止传播， D错误．
素养点评：本题通过考查振动和波动的理解，培养学生的“物理观念”素养．
课堂小练 | 素养达成
1．关于机械波的下列说法中，正确的是 ( )
A．自然界所刮的风就是一种机械波
B．波不仅能传递能量，而且参与振动的质点也在随波迁移
C．波将波源的运动形式传播出去的同时，也可以传递信息
D．能传播机械波的介质一定是可以自由流动的
【答案】C
【解析】自然界所刮的风，实质上是由于压强差等因素引起的空气流动，不是机械波，故A错误；波是运动形式的传播，是能量传递的一种方式，但各质点均在各自平衡位置附近振动，并不随波迁移，故B错误；波不仅能传播运动形式，它也是信息传递的载体，故C正确；固体也能传播机械波，故D错误．
2．关于机械振动和机械波下列叙述不正确的是 ( )
A．有机械振动必有机械波
B．有机械波必有机械振动
C．在波的传播中，振动质点并不随波的传播发生迁移
D．在波的传播中，如果振源停止振动，波的传播并不会立即停止
【答案】A
【解析】机械振动是形成机械波的条件之一，有机械波一定有机械振动，但有机械振动不一定有机械波，A错误，B正确；波在传播时，介质中的质点都在其平衡位置附近做往复运动，它们不随波的传播而发生迁移，C正确；振源停止振动后，已形成的波仍继续向前传播，直到波的能量消耗尽为止，D正确．
3．区分横波和纵波是根据 ( )
A．是否沿水平方向传播
B．质点振动的方向和波传播的远近
C．质点振动的方向和波传播的方向的关系
D．质点振动的快慢
【答案】C
【解析】横波与纵波的区别是根据波的传播方向与质点的振动方向之间的关系判断的，如果两者的方向在同一条直线上，则该波就是纵波，如果两者的方向相互垂直，则该波就是横波．
4．(多选)关于机械波的形成，下列说法中正确的是 ( )
A．物体做机械振动，一定产生机械波
B．后振动的质点总是跟着先振动的质点重复振动，只是时间落后一步
C．参与振动的质点都有相同的频率
D．机械波是介质随波迁移，也是振动能量的传递
【答案】BC
【解析】机械波的形成必须具备的两个条件：振源和介质．只有物体做机械振动，而其周围没有传播这种振动的介质，远处介质的质点不可能振动起来而形成机械波，故A错误；任何一个振动的质点都是一个波源，带动它周围的质点振动，将振动传播开来，所以后一质点总是落后，但振动频率相同，故B、C正确；形成机械波的各振动质点只在平衡位置附近做往复运动，并没有随波迁移，离波源远的质点振动的能量是通过各质点的传递从波源获得的，故D错误．
5．(多选)在学到“机械振动与机械波”时，四位同学就自己看到的现象，发表自己的观点，让你从物理学的角度来看，你认为他们谁说的对 ( )
小张说：医生用听诊器是利用了固体可以传递机械波．
小王说：军队过桥时不能齐步走，就是因为怕产生共振，损坏了桥，火车过铁桥时要减速，也是同样的道理．
小李说：我家的木板门，春夏季听不到响声，一到秋冬季节，就开始嘭嘭作响，这是风吹振动的．
小赵说：树叶在水面上下振动，说明机械波并不向外传递介质．
A．小张说的对 B．小王说的对
C．小李说的对 D．小赵说的对
【答案】ABD
【解析】春夏季潮湿，秋冬季干燥，干燥时木板会收缩，产生响声，故C错误，A、B、D正确．(共85张PPT)
2 波的描述
第三章 机械波
学习目标
1．知道什么是波的图像，能在简谐波的图像中读出质点振动的振幅、波长、周期等物理量
2．能根据某一时刻波的图像和波的传播方向，画出下一时刻和前一时刻的波的图像，并能指出图像中各个质点在该时刻的振动方向
3．知道波传播的周期(频率)与质点振动周期(频率)的关系
4．理解波长、波速和周期之间的关系，会运用公式v＝λf解答问题
学法指导
1．通过类比机械振动图像可以用来描述简谐振动，类推出机械波的图像则可以用来描述机械波的运动规律
2．通过描述物体运动的物理量有时间、位移、速度等，而机械波也是物体运动形式之一，类推出描述波的特征的物理量：频率(周期)、波长、波速
3．通过本节的学习，培养逻辑推理的抽象思维，懂得遇到问题时利用已有的知识进行推理、类比、猜想，提升发现问题、解决问题的能力
知识导图
预习导学 | 新知领悟
1．波的图像的作法
(1)建立坐标系：以横坐标x表示在波的传播方向上各质点的________，纵坐标y表示某一时刻各质点偏离平衡位置的________．
(2)选取正方向：规定位移的方向________为正值，________为负值．
(3)描点：把该时刻各质点的________画在坐标系里．
(4)连线：用____________将各点连接起来就得到了这一时刻波的图像．
波的图像
平衡位置
位移
向上
向下
位置
平滑曲线
2．横波图像的物理意义
波形图像直观地表示介质中的各个质点在某一时刻的________．
3．横波图像的特点
简谐波的波形为________曲线．
位移
正弦
1．为什么不同时刻波的图像的形状不同？
【答案】在波的传播过程中，各质点都在各自的平衡位置附近振动，不同时刻质点的位移不同，故不同时刻波的图像不同．
2．波中各质点做简谐运动，是一种变加速运动，是否说明波的传播也是变加速运动？
【答案】不能．虽然质点做变加速运动，但是在均匀介质中波是匀速传播的．
如图所示为一波形图，波沿x轴负方向传播，就标明的质点而言，速度为正、加速度为负的质点是________．
【答案】S
【解析】各质点的速度方向由带动法判断，只有R、S两质点速度向上；加速度的方向由位移正负决定，P、S两质点位移为正，加速度方向为负，只有S点符合题中两个条件．
1．由波的图像可获取的信息
一列波在某时刻的波形图像如图所示，能从这列波的图像中了解到波的情况主要有以下几点：
振动图像与波形图的对比
(1)可以直接看出在该时刻各质点的________．图线上各点的纵坐标表示的是各点在该时刻的位移．如图线上的M点的位移是________．
(2)可以直接看出波在介质中传播的过程中各质点的________，即波的图像上纵坐标最大值的绝对值，图中的振幅A＝________.
(3)可以判断出沿传播方向上各质点在该时刻的________方向．
位移
2 cm
振幅A
4 cm
运动
2．振动图像与波动图像的比较
各个时刻
各个质点
比较项目 振动图像 波动图像
相同点 及联系 图像 形状 ________曲线
可获得 的信息 质点振动的________，________、________的方向
关联 质点的振动是组成波动的基本要素
正弦
振幅
位移
加速度
1．怎样从图像上区分振动图像和波动图像？
【答案】振动图像的横坐标轴是时间，波动图像的横坐标轴是传播距离．
2．振动图像和波动图像的物理意义有什么不同？
【答案】振动图像表示某一质点在各个时刻的位移变化情况，波动图像表示某一时刻各个质点的位移．
(多选)根据如图所列的两图形，分别判断它们属于何种图像，并确定甲图中A质点，乙图中B时刻，两质点的运动方向 ( )
A．甲是振动图像，乙是波的图像
B．甲是波的图像，乙是振动图像
C．两质点均向上运动
D．两质点均向下运动
【答案】BD
【解析】由两图像的横坐标可看出甲是波的图像，乙是振动图像，故B正确，A错误；由甲的传播方向可看出A质点此刻应向下运动， 由乙图可判定B时刻质点也向下运动，故C错误，D正确．
1．波长
(1)定义：在波的传播方向上，________总是相同的两个________质点间的距离，通常用λ表示．
(2)特征：在横波中，两个________或两个________之间的距离等于波长．在纵波中，两个________或两个________之间的距离等于波长．
波长、频率和波速
振动相位
相邻
相邻波峰
相邻波谷
相邻疏部
相邻密部
2．周期、频率
(1)规律：在波动中，各个质点的振动周期或频率是________，它们都等于________的振动周期或频率．
(2)决定因素：波的周期或频率由________的周期或频率决定．
(3)时空的对应性：在一个周期的时间内，振动在介质中传播的距离等于__________．
相同的
波源
波源
一个波长
倒数
传播
λf
介质
不同
波速
频率
1．某时刻，两个相邻的、位移相等的质点间的距离等于波长吗？
【答案】不一定．某时刻两质点位移相等，间距却不一定等于波长．
2．波的传播速度取决于什么？不同频率的横波在同一种介质中的传播速度是否相同？
【答案】波的传播速度取决于介质，同一种介质中频率不同的机械波传播速度相同．
(多选)三条在同一水平面上相互平行的弹性绳，在左端同一地点同时开始振动，经过一定时间后出现如图所示的情况，MN是距起始点相同距离的一条界线，则 ( )
A．B波的波长最大
B．A波的振动频率最大
C．A、B、C三列波的传播速度相等
D．C与A、B的材料一定不同
【答案】ABD
【解析】由图可知，B波的波长最大，A、B的传播速度相等，C波的传播速度最小，由于机械波的传播速度由介质决定，所以C与A、B的材料一定不同；在相同时间内，A波的波源做全振动的次数最多，因此A波的振动频率最大，故A、B、D正确，C错误．
多维课堂 | 素养初培
一列简谐波在某一时刻的图像如图所示．
对波的图像的理解
问题
(1)波的图像是什么形状的曲线？
(2)由图像可读出什么？
【答案】(1)波的图像是正弦曲线．
(2)由图像可读出：①该时刻各质点的位移；②各质点振动的振幅；③机械波的波长．
1．质点运动的“定格”
波的图像是某一时刻介质中各个质点运动情况的“定格”．可以将波的图像比喻为某一时刻对所有质点拍摄的“集体照”．
2．图像形式
简谐波的图像是正(余)弦曲线，是最简单的一种波，各个质点振动的振幅都相等．
探究总结
3．波的图像的周期性
质点的振动位移做周期性变化，则波的图像也做周期性变化．经过一个周期，波的图像复原一次．
4．波的传播方向的双向性
如果只知道波沿x轴传播，则有可能沿x轴正向传播，也有可能沿x轴负向传播，具有双向性．
5．由波的图像可获得的信息
(1)从波的图像上可直接读出介质质点振动的振幅．
(2)可确定任一质点在该时刻的位移的大小和方向．
(3)根据加速度方向与位移方向的关系，可确定任一质点在该时刻的加速度方向．
(4)若已知波的传播方向，可确定各质点在该时刻的振动方向(速度方向)，速度大小的变化趋势等，反之亦然．
素养点评：本探究通过对波的图像的理解，培养“科学思维”素养．
【答案】AC
变式1 (多选)如图所示，下列说法中正确的是 ( )
A．此列波的振幅是0.1 m
B．x＝15 cm处质点的位移是0.1 m
C．若A的速度沿y轴正方向，则B的速度亦沿y轴
正方向
D．A的加速度沿y轴的负方向，而B、C的加速度沿y轴的正方向
【答案】ACD
【解析】从波动图像上可以直接读出振幅是0.1 m，x＝15 cm处质点的位移是－0.1 m，故A正确，B错误；若波沿x轴正方向传播，此时A、B两质点的速度都沿y轴正方向，故C正确；根据加速度与位移的关系可判断D正确．
对波的图像的三点说明
1．在某一时刻各质点的位移不同，但各质点的振幅是相同的．
2．每一质点的振动规律相同，只是后一质点比前一质点振动得晚．
3．某时刻波的图像与经过一段时间后波的图像十分相似，不同的是波的图像沿波的传播方向又延伸了一段距离而已.
一列波的图像如图甲，其中某一质点的振动图像如图乙．
振动图像和波的图像的比较
问题
(1)如何区分波的图像与振动图像？
(2)两种图像纵坐标的最大值相同吗？
【答案】(1)从横轴来区分两个图像：振动图像的横轴表示时间，波的图像的横轴表示质点的平衡位置．
(2)相同，均为质点振动的振幅．
波动图像与振动图像的比较
探究总结
比较 振动图像 波动图像
研究对象 单个振动质点 沿波传播方向的所有质点
研究内容 一质点的位移随时间的变化规律 某时刻所有质点的空间分布规律
比较 振动图像 波动图像
图像信息 (1)质点振动周期 (2)质点振幅 (3)某一质点在各时刻的位移 (4)各时刻速度、加速度的方向 (1)波长、振幅
(2)任意一质点在该时刻的位移
(3)任意一质点在该时刻的加速度方向
(4)传播方向、振动方向的互判
图像变化 随时间推移，图像延续，但已有形状不变 随时间推移，波形沿传播方向平移
一段完整曲线占横坐标的距离 表示一个周期 表示一个波长
特别提醒：(1)波的图像与振动图像外形上很相似，辨别它们的关键点是看图像的横坐标是时间t还是位移x.
(2)简谐波中的所有质点都做简谐运动，它们的振幅、周期均相同．
素养点评：本探究通过对波动图像与振动图像的比较，培养“科学思维”素养．
【答案】D
变式2 (2020年张家口第四中学检测)振源A带动细绳振动，某时刻形成的横波波形如图所示，在波传播到细绳上一点P时开始计时，则下列图像中能表示P点振动图像的是
( )
【答案】C
【解析】由波的传播特点，前边的质点带动后面的质点，后面的质点重复前面的质点振动，由题图可知振源A初始是从平衡位置向下振动的，所以t＝0时刻，质点P应由平衡位置开始向下运动，故C正确．
判断振动与波动关系应注意的两点
1．在利用带动法由波传播方向确定质点振动方向时，参考点与被判点一定要在同一“斜坡”上．
2．在利用微平移法的时候，重在“微”字，Δt一定要短，Δx一定要小．
一个高个子人和一个矮个子人并肩行走(如图)．
对波长、波速、频率的理解
问题
(1)哪个人的双腿前后交替更为迅速？
(2)如果拿这两个人与两列波做类比，波长、频率、波速分别可以比做什么？
【答案】(1)矮个子的人．
(2)波长、频率、波速可类比为：人每一步跨的距离、双腿交替的频率、前进的速度．
探究总结
(3)波的空间周期性．
①相隔距离为一个波长的整数倍的两质点，振动情况完全相同，即离开平衡位置的位移“总是”相等，振动速度大小和方向也“总是”相同，因而波长显示了波的空间周期性．
②相隔距离为半波长的奇数倍的两质点的振动情况完全相反，即在任何时刻它们的位移大小相等、方向相反，速度也是大小相等、方向相反，会同时一个质点在波峰、一个质点在波谷或同时从相反方向经过平衡位置．
(4)寻找波长的简易方法．
在横波中，两个相邻波峰(或两个相邻波谷)之间的距离等于波长，如图(a)所示；在纵波中，两个相邻密部(或两个相邻疏部)之间的距离等于波长，如图(b)所示．
特别提醒：(1)我们听到种类繁多的声音有高低和强弱之分，声调的高低由声波的频率决定，即取决于不同发声体的振动频率．声音的强弱由声波的能量决定，体现为介质中质点振动的强弱．各种声音在空气中传播速度约为340 m/s.
(2)波从一种介质进入另外一种介质，波源没变，波的频率不会发生变化；介质的变化导致了波速和波长的改变．
素养点评：本探究通过对波长、波速、频率的理解，培养“科学思维”素养．
对波长、波速、频率的理解
精练3 (2021届吉林八校联考)一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图所示，再经0.6 s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为 ( )
A．A＝1 m f＝5 Hz
B．A＝1 m f＝2.5 Hz
C．A＝0.5 m f＝5 Hz
D．A＝0.5 m f＝2.5 Hz
【答案】D
变式3 (2020年辽宁实验中学期中)如图所示，位于介质Ⅰ和Ⅱ分界面上的波源S，产生两列分别沿x轴负方向与正方向传播的机械波．若在两种介质中波的频率及传播速度分别为f1、f2和v1、v2，则 ( )
A．f1＝2f2，v1＝v2
B．f1＝f2，v1＝0.5v2
C．f1＝f2，v1＝2v2
D．f1＝0.5f2，v1＝v2
【答案】C
波动问题的多解性
精练4 (多选)(2021届黑龙江鹤岗一中月考)一列简谐横波在某时刻的图线如图中实线所示，经0.2 s 后波形如图中虚线所示，则 ( )
A．该波的最小波速为15 m/s
B．该波的周期可能为0.32 s
C．该波的周期不可能小于0.2 s
D．若波速为25 m/s，波一定向－x方
向传播
【答案】AB
变式4 (多选)一列简谐波在某一时刻的波形如图中实线所示，经过一段时间，波形变成如图中虚线所示，已知波速大小为1 cm/s，则这段时间可能是 ( )
A．1 s B．2 s
C．3 s D．4 s
【答案】AC
1．波的周期性造成多解．
(1)时间周期性：时间间隔Δt与周期T的关系不明确．
(2)空间周期性：波传播距离Δx与波长λ的关系不明确．
2．传播方向的双向性造成多解．
(1)传播方向双向性：波的传播方向不确定．
(2)振动方向双向性：质点振动方向不确定
3．解决波动问题应注意的问题．
由于波动问题的多解性，在解题时一定要考虑其所有的可能性：
①质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能．
②质点由平衡位置开始振动，则有起振方向向上、向下(或向左、向右)的两种可能．
③只给出波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能．
④只给出两个时刻的波形，则有多次重复出现的可能．
解决此类问题时，往往采用从特殊到一般的思维方法，即找到一个周期内满足条件的特例，在此基础上，如知时间关系，则加nT；如知位移关系，则加nλ.
核心素养微专题
波的传播方向和质点运动方向的判断方法
已知质点的运动方向来判断波的传播方向或已知波的传播方向来判断质点的运动方向时，判断依据的基本规律是横波的形成与传播的特点，常用方法有：
2．同侧法．
在波的图像上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点运动方向，并设想在同一点沿水平方向画出一个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧(如图2所示)．
【考题延伸】(多选)一列横波沿绳子传播，某时刻绳子形成如图所示的形状，对此时绳上A、B、C、D、E、F六个质点，下列说法正确的是 ( )
A．它们的振幅相同
B．若波向右传播，此时质点B、C、D向下振动，质点A、E、F向上振动
C．若波向左传播，此时质点A、E、F向上振动，质点B、C、D向下振动
D．若波向右传播，从此时算起，质点B比C先回到平衡位置
【答案】ACD
【解析】波中各质点均做受迫振动，不考虑能量损耗，各质点振幅相同，A正确；利用“上下坡法”可判B错误，C正确；若波向右传播，由于此时B和C两点都向上运动，C比B后到达最大位移处，C回到平衡位置也比B迟，故D正确．
素养点评：本题通过考查波的传播方向和质点运动方向的判断方法，培养学生的“科学思维”素养．
课堂小练 | 素养达成
1．关于振动图像和波的图像，以下说法正确的是 ( )
A．波的图像反映出很多质点在不同时刻的位移
B．通过波的图像可以找出任一质点在任一时刻的位移
C．从振动图像可以找出很多质点在任一时刻的位移
D．两种图像的纵坐标都表示质点离开平衡位置的位移
【答案】D
【解析】波的图像表示的是连续介质中的各个质点在某一时刻的位移，振动图像表示的是某一质点在各个时刻的位移，故A、B、C错误，D正确．
【答案】A
3．简谐机械波在给定的介质中传播时，下列说法中正确的是
( )
A．振幅越大，则波传播的速度越快
B．频率越大，则波传播的速度越快
C．在一个周期内，振动质点走过的路程等于一个波长
D．振动的频率越高，则波传播一个波长的距离所用的时间越短
【答案】D
4．下表给出温度为30 ℃时，声波在不同介质中的传播速度．显然当声波由空气进入纯水中时，波速增大，则下列说法中正确的是
( )
A．频率增大，波长不变
B．频率不变，波长增大
C．频率和波长都不变
D．频率和波长都变大
介质 空气 纯水 盐水 橡胶 软木 铜 铁
波速(m/s) 332 1 490 1 531 30～50 480 3 800 4 900
【答案】B
【解析】波在传播过程中频率不变，一列波从空气进入水中时，频率f不变，波速v增大，则由公式v＝λf知波长增大，故B正确．
5．如图所示是某一时刻的波形图像，波沿x轴正方向传播，波速是12 m/s，则波长和频率分别是 ( )
A．3 cm；200 Hz
B．6 cm；200 Hz
C．2 cm；400 Hz
D．12 cm；50 Hz
【答案】B
6．一列简谐波沿x轴传播，t＝0时刻的波形如图甲所示，此时质点P正沿y轴负方向运动，其振动图像如图乙所示，则该波的传播方向和波速分别是 ( )
A．沿x轴负方向，60 m/s
B．沿x轴正方向，60 m/s
C．沿x轴负方向，30 m/s
D．沿x轴正方向，30 m/s
【答案】A (共42张PPT)
3 波的反射、折射和衍射
第三章 机械波
学习目标 学法指导
1．熟悉波反射和折射的规律 2．认识波的衍射现象 3．知道衍射是波特有的现象 4．熟悉波发生明显衍射的条件 1．类比光的反射、折射、衍射等规律，分析光与机械波的联系
2．总结波的反射、折射和衍射的应用事例，思考其原理，逐步提升应用知识的能力
知识导图
预习导学 | 新知领悟
1．反射现象
波遇到介质界面会________继续传播的现象．
2．反射角与入射角
(1)入射角：________线与法线的夹角，如图中的α.
(2)反射角：________线与法线的夹角，如图中的β.
波的反射、折射
返回来
入射
反射
3．反射定律
反射线、法线与入射线在________内，反射线与入射线分居法线两侧，反射角______入射角．
注意：反射波与入射波的波长、频率、波速都相等，但由于反射面吸收一部分能量，反射波传播的能量将减少．
4．折射现象
(1)波在传播过程中，从一种介质________另一种介质时，波的________方向发生改变的现象．
(2)一切波都会发生________现象．
同一平面
等于
进入
传播
折射
人们听不清对方说话时，除了让一只耳朵转
向对方，还习惯性地把同侧的手附在耳旁，如图
这样做是利用声波的什么特点提高耳朵的接收能
力？
【答案】在耳廓原有形状、面积的基础上增
加一个手的面积是为了增加波的反射面积来提高耳朵的接收能力．
一列声波从空气中传入水中，已知水中声速较大，则声波频率________，波长________．
【答案】不变 变大
【解析】由于波的频率由波源决定，因此波无论在空气中还是在水中频率都不变，又因波在水中速度较大，由公式v＝λf可得，波在水中的波长变大．
(1)定义：波可以__________继续传播，这种现象叫作波的衍射．
(2)发生明显衍射现象的条件：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长__________或者比波长________时，才能发生明显的衍射现象．
(3)一切波都能发生________，________是波特有的现象．
波的衍射
绕过障碍物
相差不多
更小
衍射
衍射
1．只有当障碍物或狭缝的尺寸跟波长相差不多时，才能发生波的衍射现象吗？
【答案】障碍物或狭缝的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是能否发生明显衍射的条件．衍射是波特有的现象，一切波都会发生衍射现象．
2．是否孔的尺寸越小，衍射现象越容易观察？
【答案】不是．当孔的尺寸非常小时，衍射波的能量很弱，实际上很难观察到波的衍射．
(多选)关于波的衍射现象，下列说法正确的是 ( )
A．当孔的尺寸比波长大时，一定不会发生衍射现象
B．只有孔的尺寸与波长相差不多时，或者比波长还小时才会观察到明显的衍射现象
C．只有波才有衍射现象
D．“闻其声而不见其人”属于波的衍射现象
【答案】BCD
【解析】当孔的尺寸比波长大时，会发生衍射现象，只不过不明显．只有当孔、缝或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才会发生明显的衍射现象．
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我们在山中或在大的空房间里大声说话时，都会听到回声．
波的反射和折射现象中各量的变化
问题
这属于波的什么现象？
【答案】波的反射现象．
1．波的反射和折射的比较
波向前传播在两介质的界面上同时发生了反射和折射现象，一些物理量发生了相应变化，比较如下：
探究总结
波现象 波的反射 波的折射
传播方向 改变θ反＝θ入 改变θ折≠θ入
频率f 不变 不变
波速v 不变 改变
波长λ 不变 改变
2．说明
(1)频率f由波源决定，故无论是反射波还是折射波都与入射波的频率，即波源的振动频率相同．
(2)波速v由介质决定，因反射波与入射波在同一介质中传播，故波速不变；而折射波与入射波在不同介质中传播，所以波速变化．
(3)据v＝λf知，波长λ与v及f有关，即与介质及波源有关．反射波与入射波在同一介质中传播，频率相同，故波长相同．折射波与入射波在不同介质中传播，f相同，v不同，故λ不同．
素养点评：本探究通过波的反射和波的折射的探究，培养“科学思维”素养．
波的反射现象
精练1 某人想听到自己发出的声音的回声，若已知声音在空气中的传播速度为340 m/s，那么他至少要离障碍物多远？(原声与回声区分的最短时间为0.1 s)
【答案】17 m
变式1 当一个探险者进入一个山谷后，为了估测出山谷的宽度，他吼一声后，经过0.5 s听到右边山坡反射回来的声音，又经过1.5 s后听到左边山坡反射回来的声音，若声速为340 m/s，则这个山谷的宽度约为多少？
【答案】425 m
回声测距的方法技巧
利用回声测距是波的反射的一个重要应用，它的特点是声源正对障碍物，声源发出的声波与回声在同一条直线上传播．
1．若是一般情况下的反射，反射波和入射波是遵从反射定律的，可用反射定律作图后再求解．
2．利用回声测距时，要特别注意声源是否运动，若声源运动，声源发出的原声至障碍物再返回至声源的这段时间与声源的运动时间相同．
3．解决波的反射问题，关键是根据物理情境规范作出几何图形，然后利用几何知识结合物理规律进行解题．
我们在家中经常听到优美的声乐从窗外飘来．
问题
(1) 声音为什么没被障碍物所挡住？
(2) 这种现象叫什么名字？
【答案】(1) 声波在传播过程中遇到障碍物时，可以绕过障碍物继续传播．
(2) 这是声波的衍射现象．
波的衍射
1．衍射是波特有的现象，一切波都可以发生衍射．凡能发生衍射现象的都有波的存在．
2．波的衍射总是存在的，只有“明显”与“不明显”的差异，波长较长的波容易发生明显的衍射现象．
探究总结
3．波传到小孔(障碍物)时，小孔(障碍物)仿佛是一个新波源，由它发出与原来同频率的波在小孔(障碍物)后传播，就偏离了直线方向．因此，波的直线传播只是在衍射不明显时的近似情况．
素养点评：本探究通过“波的衍射”的分析，培养“科学思维”素养．
波的衍射
精练2 (多选)一列波在传播过程中通过一个较大障碍物，发生了一定程度的衍射，以下哪种情况可以使衍射现象更明显 ( )
A．增大障碍物的尺寸 B．减小波的频率
C．缩小障碍物的尺寸 D．增大波的频率
【答案】BC
【解析】波在介质中传播时波速是由介质决定的，与波的频率无关，所以改变波的频率不会改变波速，但由v＝λf可知，当波速一定时，减小频率则波长增大．而发生明显衍射的条件是障碍物或孔、缝的尺寸比波长小或相差不多，要使衍射现象变得明显，可以通过缩小障碍物的尺寸，同时增大波长即减小波的频率来实现，故B、C正确．
变式2 (多选)如图所示分别表示一列水波在传播过程中遇到了小孔(A、B图)或障碍物(C、D图)，其中能发生明显衍射现象的有 ( )
【答案】BD
【解析】图B中小孔与波长相差不多，能发生明显衍射．图D中障碍物与波长相差不多，能发生明显衍射．故B、D正确．
衍射现象的两点提醒
1．障碍物的尺寸的大小不是发生衍射的条件，而是发生明显衍射的条件，波长越大越易发生明显衍射现象．
2．当孔的尺寸远小于波长时，尽管衍射十分明显，但衍射波的能量很弱，也很难观察到波的衍射．
核心素养微专题
波的应用——B超
人们在说话或唱歌的时候，我们听到的声音称为声波，它的频率在20～20 000 Hz，超过20 000 Hz以上的声波，人耳就不能听见，称为超声波，简称超声．超声在诊断疾病时，有多种形式：①以振幅(amplitude)形式诊断疾病的称“一维显示” , 因振幅第一个英文字母是A，故称A超，又称一维超声；②以灰阶即亮度(brightness)模式形式来诊断疾病的称“二维显示”，因亮度第一个英文字母是B，故称B超，又称二维超声或灰阶超声．
【考题延伸】
(2020年山东海岳中学月考)医用B超仪发出的超声波频率为7.25×104 Hz，这种超声波在人体内传播的波长为2 cm，在给某患者的肝脏病变部分进行检测时(如图)，从探头发出的同一超声脉冲波经病变部分反射回到探头有两个信号，相隔时间为Δt＝32 μs，试计算患者病变部分的大小．
【答案】2.32 cm
素养点评：本题通过考查B超，培养学生的“科学思维”素养．
课堂小练 | 素养达成
1．(多选)下列现象中利用波的反射的是 ( )
A．在水里的人能听到岸上的声音
B．医生给病人做超声波检查
C．渔民利用声波探测鱼群
D．潜艇利用声呐探测周围物体的分布情况
【答案】BCD
【解析】在水里的人能听到岸上的声音是利用了声波的折射，超声波检查身体、潜艇中的声呐都是利用了超声波的反射，渔民利用声波探测鱼群利用了声波的反射，故A错误，B、C、D正确．
2．(2021届新余一中检测)人在室内讲话的声音比在室外空旷处讲话的声音要洪亮，是因为 ( )
A．室内空气不流动 B．室内声音多次反射
C．室内声音发生折射 D．室内物体会吸附声音
【答案】B
【解析】在室内听到的声音洪亮是因为声波在室内墙壁上经过多次反射而得到加强，故B正确．
3．(多选)下列说法正确的是 ( )
A．波发生反射时，波的频率不变，波速变小，波长变短
B．波发生反射时，频率、波长、波速均不变
C．波发生折射时，波的频率不变，但波长、波速发生变化
D．波发生折射时，波的频率、波长、波速均发生变化
【答案】BC
【解析】波发生反射时，在同一种介质中传播，因此波长、波速和频率不变；波发生折射时，频率不变，波速和波长发生变化．故A、D错误，B、C正确．
4．(多选)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，水波通过孔后的假想情况如图中四幅图所示，其假想错误的图示有 ( )
A．孔变小
B．孔变小
C．波长变大
D．波长变大
【答案】BD
【解析】衍射现象是普遍存在的．波遇到障碍物时都有绕过障碍物的特性，即衍射现象，但只有当障碍物或孔的尺寸比波长小或差不多时才能观察到明显的衍射现象．故B、D正确．
5．在空旷的广场上有一堵较高大的墙MN，墙的一侧O点有一个正在播放男女声合唱歌曲的声源．某人从图中A点走到墙后的B点，在此过程中，如果从声波的衍射来考虑，则会听到 ( )
A．声音变响，男声比女声更响
B．声音变响，女声比男声更响
C．声音变弱，男声比女声更弱
D．声音变弱，女声比男声更弱
【答案】D
【解析】由于MN很高大，故衍射现象比较弱，由于女声音调更高，波长更小，所以衍射更不明显，故D正确．(共44张PPT)
4 波的干涉
第三章 机械波
学习目标 学法指导
1．熟悉波的干涉现象 2．理解波的叠加原理，知道波的干涉也是波特有的现象 3．理解形成稳定干涉图样的条件 1．通过具体的实例掌握两列波叠加的规律
2．总结波的干涉现象及产生干涉的条件
3．思考波的干涉原理可以应用在生活、生产中的哪些方面
知识导图
预习导学 | 新知领悟
1．波的叠加
(1)波的独立传播：几列波相遇后彼此穿过，仍然________各自的____________，继续传播．即各自的波长、频率等____________．
(2)波的叠加：在几列波重叠的区域里，介质的质点________参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的位移的________．
波的干涉
保持
运动特征
保持不变
同时
矢量和
2．波的干涉
(1)定义：________相同、相位差恒定、振动方向相同的两列波叠加时，某些区域的振动总是________，某些区域的振动总是________，这种现象叫作波的干涉，所形成的这种稳定图样叫作____________．
(2)干涉条件：两列波的频率必须________；两个波源的相位差必须______________．
(3)一切波都能发生干涉，干涉是波________的现象．
频率
加强
减弱
干涉图样
相同
保持不变
特有
1．敲击音叉使其发声，然后转动音叉，为什么听到声音忽强忽弱？
【答案】这是声波的干涉现象．音叉的两股振动频率相同，这样，两列频率相同的声波在空气中传播，有的区域振动加强，有的区域振动减弱，于是听到声音忽强忽弱．
2．有人说在波的干涉图样中，加强点就是位移始终最大的点，减弱点就是位移始终为零的点，这种说法对吗？
【答案】这种说法不正确．在干涉图样中的加强点是以两列波的振幅之和为振幅做振动的点，某一瞬时振动位移可能是零．同理，减弱点是以两列波的振幅之差为振幅做振动的点，它的位移不一定始终为零．
蟋蟀是利用了______发出声音，某同学围绕蟋蟀走了一圈，听到忽高忽低的蟋蟀声，这是由于声波的______现象．填空处选择正确的是 ( )
A．蟋蟀的嘴 衍射
B．蟋蟀的翅膀 干涉
C．蟋蟀的翅膀 共振
D．蟋蟀的嘴 共振
【答案】B
【解析】蟋蟀是依靠一双翅膀的振动发声，两翅膀的振动频率、振幅相同，形成相干波源，在周围出现振动加强与减弱的区域．
多维课堂 | 素养初培
如图所示，操场中两根电线杆上各有一只扬声器，接在同一个扩音机上，一位同学沿着MN方向走来．
对波的叠加与波的干涉现象的理解
问题
(1)他听到的声音会有什么变化？
(2)为什么？
【答案】(1) 声音忽强忽弱．
(2) 因为声波发生了干涉现象．
1．波的独立传播
几列波相遇时能够保持各自的运动特征，继续传播．即各自的波长、频率等保持不变．
2．波的叠加
波的叠加原理是波具有独立传播性的必然结果，由于总位移是两个位移的矢量和，所以叠加区域的质点的位移可能增大，也可能减小．
探究总结
两列同相波的叠加，振动加强，振幅增大(如图甲所示)．
两列反相波的叠加，振动减弱，振幅减小(如图乙所示)．
甲 乙
3．干涉条件
(1)波的叠加是无条件的，任何频率的两列波在空间相遇都会叠加．
(2)稳定干涉图样的产生是有条件的，必须是两列同类的波，并且波的频率相同、振动方向在同一直线上、相位差恒定．如果两列波的频率不相等，在同一种介质中传播时其波长就不相等，这样不能形成稳定的振动加强点和减弱点．因此我们就看不到稳定的干涉图样，只能是一般的振动叠加现象．
(3)明显的干涉图样和稳定的干涉图样意义是不同的，明显的干涉图样除了满足相干条件外，还必须满足两列波振幅差别不大．振幅越是接近，干涉图样越明显．
4．关于加强点(区)和减弱点(区)
(1)加强点：在某些点两列波引起的振动始终加强，质点的振动最剧烈，振动的振幅等于两列波的振幅之和，A＝A1＋A2．
(2)减弱点：在某些点两列波引起的振动始终削弱，质点振动的振幅等于两列波的振幅之差，A＝|A1－A2|，若两列波振幅相同，质点振动的合振幅就等于零，水面保持平静．
5．干涉图样及其特征
(1)干涉图样：如图所示
(2)特征：①加强区和减弱区的位置固定不变．②加强区始终加强，减弱区始终减弱(加强区与减弱区不随时间变化)．③加强区与减弱区互相间隔．
特别提醒：(1)振动加强的点的振动总是加强，但并不是始终处于波峰或波谷，它们都在平衡位置附近振动，有的时刻位移也为零．只是振幅为两列波振幅之和，显得振动剧烈．
(2)振动减弱点的振动始终减弱，位移的大小始终等于两列波分别引起位移的大小之差，振幅为两列波振幅之差．如果两列波的振幅相同，则振动减弱点将会总是处于静止．
素养点评：本探究通过对波的叠加与波的干涉现象的理解，培养“科学思维”素养.
波的干涉
精练1 (多选)如图所示，实线和虚线分别表示振幅、频率均相同的两列波的波峰和波谷．此刻，M是波峰与波峰的相遇点，下列说法中正确的是 ( )
A．该时刻质点O正处在平衡位置
B．P、N两质点始终处在平衡位置
C．随着时间的推移，质点M向O点处移动
D．从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置
【答案】BD
【解析】由题图可知，图中O、M为振动加强点，此时刻O处于波谷，M处于波峰，A错误；N、P为减弱点，又因两列波振幅相同，因此，N、P两点振幅为零，即两质点始终处于平衡位置，B正确；质点不会随波移动，C错误；从该时刻起经四分之一周期，两列波在M点分别引起的振动都位于平衡位置，故M点位于平衡位置，D正确．
变式1 (多选)如图表示两个相干波源S1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇．图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，下列说法正确的是 ( )
A．a、c两点的振动加强，b、d两点的振动减弱
B．e、f两点的振动介于加强和减弱之间
C．经适当的时间后，加强点和减弱点的位置互换
D．经半个周期后，原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰
【答案】AD
【解析】波的干涉示意图所示的仅是某一时刻两列相干波叠加的情况，形成干涉图样的所有介质质点都在不停地振动着，其位移的大小和方向都在不停地变化着．但要注意，对稳定的干涉，振动加强和减弱的区域的空间位置是不变的．a点是波谷和波谷相遇的点，c点是波峰和波峰相遇的点，都是振动加强点；而b、d两点都是波峰和波谷相遇的点，是振动减弱点，A正确；e点位于加强点的连线上，为加强点，f点位于减弱点的连线上，为减弱点，B错误；相干波源产生的波的干涉是稳定的，加强点与减弱点的位置不会随时间变化，C错误；因形成干涉图样的介质质点也在不停地做周期性振动，经半个周期原来位于波峰的点将位于波谷，原来位于波谷的点将位于波峰，D正确．
波的叠加
精练2 消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题，内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来削弱高速气流产生的噪声，干涉型消声器的结构及气流运行如图所示，产生的波长为λ的声波沿水平管道自左向右传播，当声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到削弱噪声的目的，若Δr＝|r2－r1|，则Δr等于 ( )
【答案】C
【解析】根据干涉特点知，两相干波源的距离差为波长的整数倍时，此点为振动加强点，而消除噪声不能加强，故A、B错误；距离差为半波长的奇数倍时，此点为振动减弱点，本题为消除噪音，要减弱振动，故C正确，D错误．
变式2 在学校运动场上50 m直跑道的两端，分别安装了由同一信号发生器带动的两个相同的扬声器．两个扬声器连续发出波长为5 m的声波．一同学从该跑道的中点出发，向某一端点缓慢行进10 m，在此过程中，他听到扬声器声音由强变弱的次数为 ( )
A．2 B．4
C．6 D．8
【答案】B
【解析】根据波的干涉的加强点和减弱点的条件，可知当某点与两个波源距离差为波长的整数倍时，该点为振动加强点，即声音加强点，由题可知，Δx＝nλ＝5n(n＝0,1,2，…)，所以这位同学距离跑道两端相差 5 m 的整数倍，也就是说这位同学每向前运动2.5 m，就为一个声音加强点，10 m内共有4个点，故B正确．
核心素养微专题
波的衍射与干涉现象的比较
干涉与衍射的研究对象不同，从形式上看，衍射是波绕过障碍物继续传播的现象，而波的干涉是两列波的叠加；干涉图样与衍射图样不同，干涉图样中有间隔均匀的加强、减弱区，而衍射图样相当于从衍射孔处有一个新的波源．
【考题延伸】利用发波水槽得到的水面波形如图甲、乙所示，则
( )
A．图甲、乙均显示了波的干涉现象
B．图甲、乙均显示了波的衍射现象
C．图甲显示了波的干涉现象，图乙显示了波的衍射现象
D．图甲显示了波的衍射现象，图乙显示了波的干涉现象
【答案】D
【解析】图甲中可以看出只有一条狭缝，是一列波的传播，水波发生明显的衍射现象；图乙中有两个波源，是两列波的传播，在重叠区域，有些区域振动加强，有些区域振动减弱，是干涉现象，故D正确．
素养点评：本题通过考查波的衍射与干涉现象的比较，培养学生的“科学思维”素养．
课堂小练 | 素养达成
1．(2020年嘉定区校级期中)如图所示，分别用实线和虚线表示的两列水波在水中相遇．某时刻，A位置刚好为两列波各自的第一个波峰相遇处，则A位置 ( )
A．始终保持在平衡位置上方
B．始终是振动加强点
C．始终是振动减弱点
D．既不是始终加强也不是始终减弱
【答案】D
2．(2021届奉贤区一模)如图所示，实线表示波源S1、S2发出的两列水波的波峰位置，则图中 ( )
A．a、b均为振动减弱
B．a、b均为振动加强
C．a振动加强，b振动减弱
D．a振动减弱，b振动加强
【答案】D
【解析】图示时刻，a点是S1的波谷与S2的波峰相遇，振动减弱；b点是波谷与波谷相遇，振动加强．故A、B、C错误，D正确．
3．当两列同频率的水波发生干涉现象时，若两列波的波峰在P点相遇，则 ( )
①质点P的振动始终加强
②质点P的频率最大
③质点P的位移始终最大
④质点P的位移有时可能为零
A．①② B．②③
C．③④ D．①④
【答案】D
【解析】由于两列波的波峰在P点相遇，P点是振动加强点，且振动始终加强，故①正确；两列波发生干涉，它们的周期和频率不会发生改变，各个点的频率仍是相同的，故②错误；振动加强并不意味着其位移始终最大，振动加强点的振幅最大，但位移总在变化，有时可能为零，故③错误，④正确．故D正确．
4．(多选)如图所示，S1、S2是振动情况完全相同的两个机械波波源，振幅为A，a、b、c三点分别位于S1、S2连线的中垂线上，且ab＝bc.某时刻a是两列波波峰的相遇点，c是两列波波谷的相遇点，则 ( )
A．a处质点的位移始终为2A
B．c处质点的位移始终为－2A
C．b处质点的振幅为2A
D．c处质点的振幅为2A
【答案】CD
【解析】因为a、b、c三点均在S1、S2连线的中垂线上，则各点到S1、S2的波程相等，则S1与S2到各点的波程差为零，S1与S2振动情况相同，则a、b、c各点振动加强，振动加强并不是位移不变，而是振幅为2A.故C、D正确．
5．在如图中，A、B是同一介质中的两个相干波源，其振幅均为A＝5 cm，频率均为f＝100 Hz，当A点为波峰时，B点恰好为波谷，波速v＝10 m/s，判断P点为振动加强点还是振动减弱点？
【答案】振动减弱点 (共39张PPT)
5 多普勒效应
第三章 机械波
学习目标 学法指导
1．了解多普勒效应及其产生的原因 2．了解多普勒效应在生活中的应用 1．通过实验和观察，认识多普勒效应
2．通过查资料分析多普勒效应产生的原因
3．解释多普勒效应的各种应用
知识导图
预习导学 | 新知领悟
1．多普勒效应
波源与观察者相互________或者相互________时，观察者接收到的波的________都会发生变化，这种现象叫作多普勒效应．
2．多普勒效应产生的原因
(1)波源与观察者相互靠近时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目________，观测到的频率________．
(2)波源与观察者相互远离时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目减少，观测到的频率________．
多普勒效应及其应用
靠近
远离
频率
增加
增加
变小
3．多普勒效应的应用
(1)测量汽车速度：交通警车向行进中的车辆发射________已知的超声波，同时测量________的频率，根据反射波________的多少就能知道车辆的速度．
(2)测星球速度：测量星球上某些元素发出的光波的________．然后与地球上这些元素________时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度．
(3)测血液流速：向人体内发射________已知的超声波，超声波被血管中的血液________后又被仪器接收，测出反射波的________，就能知道血流的速度．
频率
反射波
频率变化
频率
静止
频率
反射
频率变化
1．多普勒效应能否产生，与波源和观察者间的距离有关系吗？是不是距离越近，越容易发生多普勒效应？
【答案】能否发生多普勒效应仅取决于波源和观察者间的距离是否变化，与距离的大小没有关系．
2．火车进站和出站时，坐在火车上的乘客，能感受到汽笛的音调发生变化吗？
【答案】不能．坐在火车上的乘客感到汽笛声未变，是因为声源相对听者是静止的，路旁的人感到汽笛音调发生变化，是因为声源相对听者是运动的．
(多选)如图所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是 ( )
A．女同学从A向B运动过程中，她感觉哨声音调变高
B．女同学从E向D运动过程中，她感觉哨声音调变高
C．女同学在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变
D．女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低
【答案】AD
【解析】女同学荡秋千的过程中，只要她有向右的速度，她都有靠近声源的趋势，根据多普勒效应，她都感到哨声音调变高；反之女同学向左运动时，她感到音调变低．故A、D正确，B、C错误．
多维课堂 | 素养初培
阅读下面情景，并回答问题．
问题
(1)生活中我们能否从飞机轰鸣声调的高低，判断它是从远处飞来，还是掠过头顶而去？
(2)站在马路边，一辆响着喇叭的汽车从身边驶过．你听到的喇叭音调是否变化？
【答案】(1)能． (2)变化．
多普勒现象的理解和应用
1．波源频率
波源的频率等于单位时间内波源发出的完整波的个数．
2．观察者接收到的频率
发生多普勒效应时，波源的频率并没有变化，是接收者接收的频率(单位时间内接收到的完整波的个数)发生变化(大于或小于波源频率)．
探究总结
3．发生多普勒效应的几种情况
特别提醒：
(1)无论什么情况，发生多普勒效应时，波源与观察者肯定有相对运动，二者相互靠近时，观察者接收到的频率变高，相互远离时，接收到的频率变低．
(2)多普勒效应的产生不是取决于观察者距波源多远，而是取决于观察者相对于波源的运动速度的大小和方向．
素养点评：本探究通过对多普勒效应的理解和应用，培养“物理观念”素养．
对多普勒效应的理解
精练1 (多选)下列关于多普勒效应的说法中，正确的是 ( )
A．只要波源在运动，就一定能观察到多普勒效应
B．如果声源静止，就观察不到多普勒效应
C．当声源朝靠近观察者运动时，声源的频率不变
D．当声源远离观察者运动时，观察者接收到的频率变低
【答案】CD
【解析】波源运动时，波源与观察者距离不一定变化，不一定发生多普勒效应，A错误；声源静止时，若观察者向声源运动，能发生多普勒效应，B错误；声源朝着观察者运动时，声源频率不变，观察者接收到的频率增大，声源远离观察者运动时，观察者接收到的频率变低，C、D正确．
变式1 (2021届肥城校级期中)在下列现象中，不能用多普勒效应解释的是 ( )
A．医生用超声波检查血流情况的“彩超”
B．观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低
C．测量星球上发出的光波频率与地球上的同种元素静止时发光频率比较判断星球的靠近或远离
D．雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声
【答案】D
【解析】检查血流情况的“彩超”机是利用超声波的多普勒效应工作，故A错误；观察者听到远去的列车发出的汽笛声，音调会变低属于多普勒效应的现象，可以由多普勒效应解释，故B错误；根据多普勒效应可以计算出物体相对运动的速度，所以通过测量星球上某些元素发出光波的频率，然后与地球上这些元素静止时发光的频率对照，就可以算出星球靠近或远离我们的速度，故C错误；雷雨天看到闪电后，稍过一会儿才能听到雷声是因为声音传播速度慢，与多普勒效应无关，故D正确．
多普勒效应的应用
精练2 公路巡警开车在高速公路上以100 km/h的恒定速度巡查，在同一车道上巡警车向前方的一辆轿车发出一个已知频率的电磁波，结果该电磁波被轿车反射回来时，警车接收到的电磁波频率比发出时低．
(1)此现象属于 ( )
A．波的衍射 B．波的干涉
C．多普勒效应 D．波的反射
(2)若该路段限速为100 km/h，则轿车是否超速？
(3)若轿车以20 m/s的速度行进，反射回的频率应怎样变化？
【答案】(1)C (2)超速 (3)变高
【解析】(1)巡警车接收到的电波频率比发出时低，此现象为多普勒效应，故C正确．
(2)因巡警车接收到的频率低，由多普勒效应知巡警车与轿车在相互远离，而巡警车车速恒定又在后面，可判断轿车车速比巡警车车速大，故该车超速．
(3)若该车以20 m/s的速度行进时，此时巡警车与轿车在相互靠近，由多普勒效应知反射回的频率应变高．
变式2 (多选)下面哪些应用是利用了多普勒效应 ( )
A．利用地球上接收到遥远天体发出的光波的频率来判断遥远天体相对于地球的运动速度
B．交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的电磁波，波被运动的汽车反射回来，根据接收到的频率发生的变化，就知道汽车的速度，以便于进行交通管理
C．铁路工人用耳贴在铁轨上可判断火车的运动情况
D．有经验的战士从炮弹飞行的尖叫声判断飞行炮弹是接近还是远去
【答案】ABD
【解析】凡是波都具有多普勒效应，因此利用光波的多普勒效应便可以测定遥远星体相对地球运动的速度，A正确；被反射的电磁波，相当于一个运动的物体发出的电磁波，其频率发生变化，由多普勒效应的计算公式可以求出运动物体的速度，B正确；铁路工人是根据振动的强弱而对列车的运动作出判断的，C错误；炮弹飞行，与空气摩擦产生声波，人耳接收到的频率与炮弹的相对运动方向有关，D正确．
核心素养微专题
多普勒效应的判断方法
(1)确定研究对象(波源与观察者)．
(2)确定波源与观察者是否有相对运动．若有相对运动，能发生多普勒效应，否则不发生．
(3)判断：当两者远离时，观察者接收到的波的频率变小，靠近时观察者接收到的波的频率变大，但波源的频率不变．
【考题延伸】某人站在地面上某处，一架飞机由远而近从人的头顶上方匀速飞过，则人听到飞机发出声音的频率 ( )
A．越来越低 B．越来越高
C．先变高后变低 D．先变低后变高
【答案】A
【解析】当飞机飞近人时，将飞机的速度分解，如图甲所示，飞机相对人的速度为v1＝vcos α，α越来越大，则v1越来越小，即人听到飞机声音的频率越来越低，但总是f听>f源．当飞机远离人时，将飞机的速度分解如图乙所示，飞机相对人的速度
v3＝vcos α，α越来越小，则v3越来越
大，即人听到飞机声音的频率越来越
低，且都是f听的过程中人听到的声音频率一直是越
来越低，故A正确．具体地说：当飞机到达头顶正上方之前，f听>f源；恰好在人头顶正上方时，f听＝f源；越过头顶正上方之后，f听素养点评：本题通过考查多普勒效应的判断方法，培养学生的“物理观念”的素养．
课堂小练 | 素养达成
1．(2021届厦门外国语学校期中)一渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，则被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比
( )
A．波速变大 B．波速不变
C．频率变低 D．频率不变
【答案】B
【解析】渔船向鱼群发出超声波，若鱼群正向渔船靠近，波速由介质决定，所以被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比波速不变，A错误，B正确；根据声音的多普勒效应，声源移向观察者时接收频率变高，所以被鱼群反射回来的超声波与发出的超声波相比频率变高，C、D错误．
2．关于多普勒效应，下列说法中正确的是 ( )
A．发生多普勒效应时，波源的频率变化了
B．发生多普勒效应时，观察者接收到的频率发生了变化
C．多普勒效应仅仅在观察者远离波源时才会发生
D．当观察者向波源靠近时，观察者接收到波的频率变小
【答案】B
【解析】发生多普勒效应时是观察者接收到的频率发生了变化，而波源的频率没有变化，故A错误，B正确；当波源与观察者之间有相对运动时，会发生多普勒效应，故C错误；当观察者向波源靠近时，接收到波的频率变大，故D错误．
3．(2021届宁波北仑中学期中)医院有一种先进的检测技术——彩超，就是向病人体内发射频率已精确掌握的超声波，超声波经血液反射后被专用仪器接收，测出反射波的频率变化，就可知道血液的流速，这一技术利用了物理学中的原理是 ( )
A．回声 B．波的衍射
C．波的干涉 D．多普勒效应
【答案】D
【解析】由题意可知，该仪器是测量反射波的频率变化．波的干涉、波的衍射及回声都不会产生频率的变化；而多普勒效应中由于波源的移动而使接收到的频率变化．故该技术体现的是多普勒效应；故D正确．
4．(2021届河南偃师高中月考)有一测速雷达，发射电磁波的频率为f1，用它来测量一迎面开来的汽车的车速，设该雷达接收到的从汽车反射回来的反射波的频率为f2，则 ( )
A．f1>f2 B．f1＝f2
C．f1【答案】C
【解析】由于是测量一辆迎面开来的汽车的车速，根据多普勒效应知，接收的频率应高于发射的频率，f15．(多选)(2021届山东模拟)让一队人沿街行走，观察者站在街旁不动，每分钟有30人与观察者相遇，如果观察者以小于队伍行进的速度顺着队伍行走，每分钟有20人与观察者相遇，关于这一实例的分析下列正确的是 ( )
A．如果观察者逆着队伍行走，每分钟与观察者相遇的人数将大于30人
B．该实例与多普勒效应原理相同
C．多普勒效应的本质是波源的频率发生了变化
D．“隔墙有耳”是多普勒效应
【答案】AB
【解析】如果观察者逆着队伍行走，根据运动的相对性，可知每分钟与观察者相遇的人数将大于30人，故A正确；波在介质中传播时频率不变，只是由于波源和观察者之间有相对运动，观察者感觉到(或仪器设备接收到)的频率发生了变化，这样就形成了多普勒效应，故B正确，C错误；隔墙有耳属于波的衍射现象，故D错误．(共36张PPT)
本章小结
第三章 机械波
构建知识网络
机
械
波
机
械
波
归纳专题小结
专题1 由波的传播方向确定质点振动方向的方法
1．上下坡法
沿波的传播方向看，“上坡”的质点向下运动，“下坡”的质点向上运动，简称“上坡下，下坡上”，如图甲所示．
2．微平移法
原理：波向前传播，波形也向前平移．
方法：作出经微小时间Δt后的波形，就知道了各质点经过Δt时间到达的位置，此刻质点振动方向也就知道了，如图乙所示．
3．同侧法
在波的图像上的某一点，沿竖直方向画出一个箭头表示质点运动方向，并在同一点沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向，那么这两个箭头总是在曲线的同侧，如图丙所示．若波向右传播，则P向下运动．
4．带动法
原理：先振动的质点带动邻近的后振动质点．
方法：在图像上靠近P点另找先振动的一点P′，若P′在P上方，则P向上运动，若P′在P下方，则P向下运动，如图丁所示．
例1 在坐标原点的波源产生一列沿x轴正方向传播的简谐横波，波速v＝200 m/s，已知t＝0时，波刚好传播到x＝40 m处，如图所示．在x＝400 m处有一接收器(图中未画出)，则下列说法正确的是 ( )
A．波源开始振动时方向沿y轴正方向
B．从t＝0开始经0.15 s，x＝40 m的质点运动的路程为0.6 m
C．接收器在t＝2 s时才能接收到此波
D．若波源向x轴正方向运动，接收器接收到波的频率可能是9 Hz
答案：B
专题2 振动图像与波的图像问题
1．由波的图像确定振动图像
给出波的图像，附加波的传播方向便可粗略画出任一质点的振动图像(周期T未知)．如果能再给出波速便可准确确定出任一质点的振动图像．
2．由振动图像确定波的图像
给出振动图像和波的传播方向，便可画出任一时刻的波形图；或是给出两个质点的振动图像，加上两质点平衡位置的间距和波源方位，便可画出多种情况下的波形图．
例2 如图所示是一列横波上A、B两质点的振动图像，该波由A向B传播，两质点沿波的传播方向上的距离Δx＝4.0 m，波长大于3.0 m，求这列波的波速．
答案：40 m/s或8.0 m/s
专题3 波的衍射、干涉问题的分析
1．波的衍射条件理解
波的衍射现象中要明确“障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多”是发生明显衍射的条件，不是衍射能否发生的条件．衍射是无条件发生的，不过在不满足以上条件时衍射现象不明显．
2．波的干涉的实质
(1)在稳定的干涉现象中，振动加强区和振动减弱区的空间位置是固定不变的．振动加强区内质点的振幅等于两列波的振幅之和，振动减弱区内的质点的振幅等于两列波的振幅之差．振动加强区和振动减弱区是交替出现的．
(2)振动加强和减弱指的是质点振动剧烈程度的差异也就是振幅大小的区别，振动加强点的振幅大，振动减弱点的振幅小(特殊情况下振幅可以为零，即质点不振动)．但它们的位移都随时间变化，某一时刻振动加强点的位移不一定大于振动减弱点的位移．
3．振动加强点和减弱点的判断方法
(1)振幅判断法：正确理解加强点和减弱点．不能认为加强点的位移始终最大，减弱点的位移始终最小，而应该是振幅增大的点为加强点，其实这些点也在振动，位移可为零；振幅减小的点为减弱点．
例3 如图所示，在水平面上有两个完全相同的振源S1和S2，在S1和S2连线的中垂线上有a、b、c三点．已知在某一时刻两列波的波峰在a点相遇，波谷在c点相遇，b为a、c连线的中点，如图所示，下列结论中正确的是 ( )
A．a、c两点是振动加强点，b点是振动减弱点
B．a点是振动加强点，c点是振动减弱点，b点
振动情况不确定
C．a、b、c三点的振幅都为零
D．a、c连线上所有点都为振动加强点
解析：两个完全相同的振源S1和S2，a、b、c三点在连线的中垂线上，则a、b、c到两个波源的距离都相等，路程差都为零，三点的振动都加强，但振动加强点也仍在周期性振动，故振幅并非都为零．故A、B、C错误，D正确．
答案：D
典练素养提升
素养解读：学科核心素养是通过学科学习而逐渐形成的正确价值观念、必备品格和关键能力．本章在机械振动的基础上学习波动的基础知识．波动是振动在介质中的传播而形成的，是自然界中一种普遍的运动形式．本章通过波的形成、波的描述、波的图像、波的传播规律、波的反射、折射、干涉、衍射等现象来学习波的基础知识，了解波的特性，为以后学习打下基础．
波动是以振动为基础的一种运动形式，它研究的是波的传播方向上参与波动的一系列质点的运动规律．因此机械波的形成就构成了本章的重点，而形象的描绘机械波传播的波的图像是本章的难点．
1．[物理观念] (2021届日照名校联考)如图所示，当波源和障碍物都静止不动时，波源发出的波在障碍物处不能发生明显衍射．下列措施可能使波发生较为明显衍射的是 ( )
A．增大波源的振动频率
B．减小波源的振动频率
C．增大障碍物的长度
D．波源靠近障碍物运动
【答案】B
2．[物理观念](2020年宁德期末)两列频率相同的简谐横波振幅分别为A1＝4 cm、A2＝3 cm，它们在某时刻的干涉图样如图所示，以波源S1、S2为圆心的两组同心圆弧分别表示同一时刻两列波的波峰(实线)和波谷(虚线)，下列说法正确的是 ( )
A．质点A的振幅是1 cm
B．质点C是振动减弱点
C．质点B此刻振动的速度为0
D．再过半个周期，质点D是振动加强点
【答案】C
【解析】两列频率相同的相干水波相遇时发生稳定的干涉，A是波峰与波峰相遇点，是振动加强的，所以A点的振幅为A＝A1＋A2＝4 cm＋3 cm＝7 cm，故A错误；两列频率相同的相干水波相遇时发生稳定的干涉，C点是波谷与波谷相遇点，是振动加强点，故B错误；B点是波峰与波谷相遇点，是振动减弱的，所以质点B此刻振动的速度为0，故C正确；质点D是振动减弱点，再过半个周期，仍是减弱点，故D错误．
3．[科学思维](2021届江苏响水中学期中)一列简谐横波某时刻的波形如图，比较介质中的三个质点a、b、c，则 ( )
A．此刻a的加速度最大
B．此刻b的速度最小
C．若波沿x轴正方向传播，此刻b向y轴负方
向运动
D．若波沿x轴负方向传播，a比c先回到平衡位置
【答案】A
【解析】由波动图像可知，此时质点a位于波峰处，根据质点振动特点可知，质点a的加速度最大，A正确；此时质点b位于平衡位置，所以速度为最大，B错误；若波沿x轴正方向传播，由“同侧法”可知，质点b向y轴正方向运动，C错误；若波沿x轴负方向传播，由“同侧法”可知，a质点沿y轴负方向运动，c质点沿y轴正方向运动，所以质点c比质点a先回到平衡位置，D错误．
4．[科学思维](多选)(2021届淄博联考)图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形图，图乙为质点P以此时刻为计时起点的振动图像．从该时刻起 ( )
A．经过0.1 s时，质点Q的运动方向沿y轴负方向
B．经过0.15 s，质点P沿x轴的正方向前进了3 m
C．经过0.25 s时，质点Q的加速度大于质点P的加速度
D．经过0.35 s时，质点Q运动的路程大于质点P运动的路程
【答案】AD
5．[科学思维](多选)(2021届天津东丽区模拟)一列简谐横波在t＝0时刻的波形图如图中实线所示，从此刻起，经0.2 s波形图如图中虚线所示，波传播的速度为5 m/s，下列说法正确的是 ( )
A．这列波沿x轴正方向传播
B．t＝0时刻质点a沿y轴正方向运动
C．若此波遇到另一列简谐横波并发生
稳定的干涉现象，则该波所遇到的简谐横
波频率为1.25 Hz
D．x＝2 m处的质点的位移表达式为y＝0.4sin(2.5πt＋π) m
【答案】CD
6．[科学思维](2021届武汉名校期中)两列简谐波沿x轴相向而行，波速均为v＝0.4 m/s，振幅均为A＝2 cm.两波源分别位于A、B处，t＝0时的波形如图所示．M、N两质点的横坐标分别为x1＝0.40 m和x2＝0.45 m，在t＝3.25 s时，质点M、N的位移分别为多少？(共10张PPT)
本章易错题归纳
第三章 机械波
丢分题1 一列横波的波源在坐标原点O处，经过一段时间，波从O点向右传播20 cm到达Q点，如图所示，P点离O点的距离为30 cm，试判断P质点开始振动的方向．
不能正确判断质点振动方向而出错
错因分析：从图中看，P、Q两点相距半个波长，则波再向前传半个波长就传到了P点，所以画出如图甲所示的波形图．因为波源在原点，波沿x轴正方向传播，所以可以判断：P点开始振动的方向是沿y轴正方向(即向上)．主要原因是把机械波的图像与机械振动的图像混淆．
正确思路：波传播到P点的波形如图乙所示．因为波源在原点处，所以介质中的每个质点都被其左侧质点带动，所以P点在刚开始时的振动方向沿y轴负方向(即向下)．从另外一个角度来看，题图中Q点开始振动时方向是向下的，因为所有质点开始振动时的情况均相同，所以P点开始振动的方向应是向下的．
丢分题2 水平面上相距为r的两个点S1、S2同时开始一个向上、一个向下做频率都为f的简谐运动，在均匀介质中形成了两列波，波速都是v(rf>nv，n为大于2的自然数)．试确定水平面上振动加强点的位置关系．
对于波的叠加问题，忽视了波源振动方向而出错
错因分析：以其中的一个振源作为坐标原点，以指向另一个振源的有向射线作为x轴，建立直角坐标系如图．
这是双曲线，因为到两点的距离差等于定长的点的轨迹就是双曲线．没有理解振动加强的点必须是两列波到达该点时，引起该点的振动是相同的．当两波源同时振动，且振动方向相同的时候，介质中的点到它们的距离之差为波长的整数倍时，振动加强；若两列波的波源同时振动的方向相反时，振动加强的点到两波源的距离差等于半波长的奇数倍时，振动减弱．
丢分题3 频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速行动，以u表示声源的速度，v表示声波的速度(u＜v)，f′表示接收器接收到的频率．若u增大，则 ( )
A．f′增大，v增大 B．f′增大，v不变
C．f′不变，v增大 D．f′减小，v不变
错因分析：没有掌握机械波在介质中传播的规律，不理解产生多普勒效应的原因，错选A．
不理解多普勒效应产生原因导致错误
正确思路：声波在空气中的传播速度v与声源的速度u无关，所以u增大时，v不变，故A、C错误；频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动，接收器在单位时间内接收到的完全波个数比声源在单位时间内发出的完全波个数多，即接收器接收到的频率f′大于声源的频率，并且f′随声源速度u的增大而增大，故B正确，D错误．
答案：B
