(共42张PPT)
3.5 波的干涉与衍射
当池塘中的两列水波相遇时，会发生什么现象呢？
一、观察现象
波的叠加
一、观察现象
①相遇前
②相遇瞬间
③相遇过程
④相遇后
波的独立传播特性：
几列波相遇时各自的波长、频率等运动特征，不受其他波的影响。
1、波的独立传播原理
二、波的叠加
④相遇后
波的叠加原理：
在几列波重叠的区域里，介质的质点同时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矢量和。
2、波的叠加原理
二、波的叠加
①相遇前
②相遇瞬间
③相遇过程
④相遇后
④相遇后
振动加强
振幅增大
振动减弱
振幅减小
峰
峰
谷
峰
波的叠加原理
二、波的叠加
大本 第66页 例1
二、波的叠加
当两列频率相同的波相遇时，在它们重叠的区域会发生什么现象呢？
三、波的干涉
当两列频率相同的水波相遇后，在它们重叠的区域里出现了一条条从两个波源中间伸展出来的相对平静的区域和激烈振动的区域，这两种区域在水面上的位置是固定的，而且相互隔开。
三、波的干涉
三、波的干涉
S1
S2
三、波的干涉
峰、峰
谷、谷
峰、谷
振动的加强区：
振动的减弱区：
峰—峰相遇；
谷—谷相遇。
峰—谷相遇；
谷—峰相遇。
若振幅A1=A2，
则减弱区如何？
三、波的干涉
三、波的干涉
1. 频率相同，振动方向相同，相差恒定的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动加强和振动减弱的区域互相间隔这种现象叫做波的干涉，形成的图样叫做干涉图样。
2. 形成稳定干涉图样的条件
注意：波的干涉是波的叠加的特殊情形，一切波都能发生干涉，干涉和衍射都是波所特有的现象。
(1)两波源的频率相同；（相干波源）
(2)振动方向相同；
(3)相位差恒定。
三、波的干涉
3、干涉图样的特点：
②振动加强点和振动减弱点间隔出现。
③振动加强点是指振幅较大的点，不是位移始终最大。
④干涉图样中，不止只有振动加强的质点和振动减弱的质点。
①振动加强点始终加强，
振动减弱点始终减弱。
三、波的干涉
三、波的干涉
三、波的干涉
振动加强点（减弱点）到两列波
的路程差与波长的关系
三、波的干涉
S1
S2
a1
a2
a3
a4
b1
b2
b3
b4
三、波的干涉
———— 该点振动加强
———— 该点振动减弱
若某点到两波源的路程差（波程差）△s满足
从现象归纳和数学知识出：
为何会有这样的结果呢？
三、波的干涉
a1
a2
a3
a4
b1
b2
b3
b4
三、波的干涉
S1
S2
———— 振动加强
———— 振动减弱
某点到两波源的路程差（波程差）△s 满足:
1. 若两波源振动情况完全相同，
————— 振动减弱
————— 振动加强
某点到两波源的路程差（波程差）△s 满足:
2. 若两波源振动情况完全相反，
三、波的干涉
三、波的干涉
三、波的干涉的应用
三、波的干涉的应用
水波在传播途中如果遇到障碍物时，大家都会认为波会被挡住去路在障碍物的后面不会有水波出现。
会不会有水波传到障碍物后面的情况呢？
看下面的现象：
三、波的衍射
水波在传播途中如果遇到障碍物时，大家都会认为波会被挡住去路在障碍物的后面不会有水波出现。
会不会有水波传到障碍物后面的情况呢？
看下面的现象：
三、波的衍射
我们发现在石头后本应有的“影子”没有了。
即：波绕到石头(障碍物)后面去了并继续传播。
波绕过障碍物继续传播的现象叫衍射。
障碍物
衍——延展之意
波的衍射——波延展到“影子”区域里的现象。
阴影区
阴影区
阴影区
阴影区
波源
波绕过障碍物继续传播的现象叫做波的衍射。
三、波的衍射
空山不见人，但闻人语响。
（幽静的山谷里不见人， 只能听到人说话的声音。）
说明声波可以绕过树木，透过树林，传到远处。
三、波的衍射
一切波都能发生衍射，衍射是波特有的现象。
水波能绕过任何大小的石头（障碍物）吗？
大家猜测一下波的衍射与哪些因素有关呢？
1、石头(障碍物)的大小
2、波长(水波相邻波峰的间距)
用控制变量法研究：发生明显衍射现象的条件
水波衍射实验
三、波的衍射
水波衍射实验
三、波的衍射
对比两幅水波通过孔缝衍射照片，总结发生明显衍射现象的条件:
衍射现象明显
波绕过障碍物区域多
波绕过障碍物区域少
衍射现象不明显
λ
λ
d
λ
d
d
三、波的衍射
波长λ一定的水波通过宽度d不同的狭缝后的衍射图样
d > λ
d < λ
d ≈λ
明显
明显
不明显
λ
λ
λ
d
d
d
三、波的衍射
在狭缝宽度d一定，不同波长的水波的衍射。
λ1= 0.3d
λ2= 0.5d
λ3= 0.7d
明显
三、波的衍射
实验表明：
只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟波长相差不多，或者比波长更小时，才能观察到明显的衍射现象。
四、发生明显衍射现象的条件
总结：
1、衍射是波特有的现象，一切波都会产生衍射现象；
2、衍射现象总是存在的，只有明显与不明显的差异；
3、障碍物或孔的尺寸大小，并不是决定衍射能否发生的条件，仅是发生明显衍射的条件；
4、一般情况下，波长较大的波更容易产生明显的衍射现象。
水波通过桥洞时发生衍射
四、发生明显衍射现象的条件
日晕----光的衍射
声波波长：1.7cm-----17m
光波波长：0.4μm-----0.7μm
光波和声波谁更容易发生明显衍射现象？
隔墙有耳
四、发生明显衍射现象的条件
无线电波绕过（衍射）高大的建筑物
四、发生明显衍射现象的条件
如图所示，是不同频率的水波通过相同的小孔所能到达区域的示意图， ______ 情况中水波的频率最大；_______ 情况中水波的频率最小。
B
A
C
C
A
四、发生明显衍射现象的条件
如图所示，S为波源，MN为两块挡板，其中M固定，N板可上下移动，两板中间有一块缝，此时测得A点没有发生振动，为了使A点能振动起来，可采取的方法是（ ）
A、增大波源的频率
B、减小波源的频率
C、将N板上移一些
D、将N板下移一些
BC
四、发生明显衍射现象的条件
例3 (多选)如图3所示是观察水波衍射的实验装置.AC 和BD是两块挡板，AB是一个孔，O 是波源.图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述正确的是
A.此时能观察到波明显的衍射现象
B.挡板前后波纹间距离相等
C.如果将孔AB 扩大，有可能观察不到明显的衍射现象
D.如果孔的大小不变，使波源频率增大，能观察到更
明显的衍射现象
四、发生明显衍射现象的条件
答案：ABC
针对训练 (2020·北京东城区期末)如图4所示为观察水面波衍射的实验示意图，CA、BD是挡板，它们之间有一窄缝，A、B分别为窄缝边缘的两点.S点表示波源，相邻两波纹之间的距离表示一个波长，已知A、B间的距离与波长相差不多，则波穿过窄缝之后
A.波纹之间距离变大
B.波的振幅变大
C.波仅在SA与SB 两直线之间的扇形区域内传播
D.波能传播到SA、SB 两直线外侧的区域
四、发生明显衍射现象的条件
答案：D(共26张PPT)
机械波的形成和传播
国旗、水波、彩带上的波浪翻卷实际是振动在传播的结果。振动的传播称为波动，简称波。
波是怎么形成的？波向前传播时每个点也在向前运动吗？
活动
1、如果手向左抖动一次和向右抖动一次，你看到了什么现象？
2、手连续左右抖动，你看到了什么现象？
3、软绳一端的振动为什么会沿绳传到绳的另一端？绳上有标记的两点
怎样运动？随波前进吗？
设想把绳分成许多小部分
每一小部分可以看成质点，质点与质点之间有相互作用力（由于绳各部分有弹力作用）。
一、机械波的形成与传播
1、机械波的形成：
（1）绳子各部分看成许多质点组成，各部分之间存在着相互作用的弹力．
（2）沿波的传播方向上后一个质点比前一个质点落后一段时间，质点依次被带动．
（3）振动的形式传播出去形成波．
2、波的特点：
带动性 滞后性 重复性
（1）传播方向上各质点均做受迫振动，先振动的质点带动后振动的质点，后振动的质点每时每刻都要重复前一质点的运动，但是略微滞后。
（2）所有质点振动的周期、频率、振幅、起振方向均与波源相同，但是位移和相位不同（运动滞后）。
（3）质点只在自己的平衡位置附近振动，不会跟随波向外传播。
一切机械波都是振动状态在某些物体中的传播.
对绳一端的抖动依次引起了绳中各段的振动，振动在绳中的传播形成了绳波；对水面一处的扰动由近及远引起了水面各部分的振动，此振动在水中的传播形成了水波；击鼓时，对鼓皮的扰动引起了周围空气的振动，此振动在空气中的传播形成了声波.
3、介质： 绳、水、空气等能够传播振动的物质，叫做介质。
4、机械波的定义： 机械振动在介质中的传播称为机械波。
【注意】有振动不一定存在波，但有波一定存在振动
5、机械波的产生条件
（2）有介质：传播机械振动的媒质
如：水、绳子、空气
（1）有波源：引起初始振动的装置
在绳波中抖动的手就是振源
【思考1】绳上的点是不是随波一起迁移了呢？波传播的是什么？
绳子上的点只在平衡位置上下振动，并不随波迁移。波传播的是振动这种形式。
质点说：我们从不“随波逐流”，我们只是“波”的搬运工。
【思考2】绳上各点是不是同时开始振动的，它们振动的步调一致吗？
各质点不是同时起振的，离振源近的质点先起振。
振动步调不一致：前一质点依次带动后一质点振动,但后一质点滞后振动。
【思考3】绳上各点开始振动时的方向 (起振方向) 与振源起振方向有什
么关系？
【思考4】振源振动停止后波的传播会立刻停止么？
绳上个点开始振动的起振方向与振源起振方向相同。
波源停止振动后，波仍向前传播。
6、机械波的特点：
（1）质点只在平衡位置附近振动，并不
随波迁移。
（2）各个质点不是同时起振，离振源近的
质点先起振。
（3）各质点起振方向与振源起振方向相同。
（4）波传播的是振动形式和能量,且能传递信息。
二、横波与纵波
绳波中各质点的振动方向和波的传播方向间有怎样的关系？
互相垂直
（1）特征：参与振动的质点的振动方向与波的传播方向相互垂直的波。
波峰
波谷
1、横波
（2）波形特点：凹凸相间的波峰和波
谷交替向前推进。
绳波是横波
观察推拉弹簧形成的波，判断这种波在传播的过程中各质点的振动方向和波的传播方向间有怎样的关系？
2、纵波
（1）特征：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波．
同一直线上
密部
疏部
（2）波形特点：疏部和密部交替向前推进。
声波是纵波
水波既不是横波，也不是纵波，是一种比较复杂的机械波。
地震波既有横波又有纵波
纵波比横波的传播速度快（地震预报的原理）
地震震源往往在地下某个地方，地震发生时，人感到上下颠簸是因为有纵波，感到左右摇晃是因为有横波，所以，地震波既含有纵波成分又含有横波成分。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。
三、波动与振动区别和联系：
1、区别：振动是一个质点的往复运动;
波动是介质中许多质点的集体运动。
2、联系：
①都是周期性的运动； ②从构成介质的某一质点来看，所呈现的现象是振动，从构成介质的整体来看，所呈现的现象是波动； ③振动是形成波动的必要条件，但有振动不一定存在波动； ④波动是振动形式的传播过程。
1、关于振动和波的关系， 以下说法正确的是（ ）
A. 有振动，必定有波
B. 有波，不一定有振动
C. 有波，必定有振动
D. 有振动，不一定有波
CD
2、关于横波和纵波，下列说法正确的是( )
A． 对于横波和纵波，质点的振动方向和波的传播方向有时相同，有时相反
B． 对于纵波，质点的振动方向与波的传播方向一定相同
C． 形成纵波的质点，随波一起迁移
D． 形成纵波的质点不随波迁移
D
3、关于机械波，下列说法中正确的是( )
A． 机械波的振幅与波源振动的振幅不相等
B． 在波的传播过程中，介质中质点的振动频率等于波源的振动频率
C． 在波的传播过程中，介质中质点的振动速度等于波的传播速度
D． 在机械波的传播过程中，离波源越远的质点振动的周期越大
B
4、(多选)关于机械波的形成，下列说法正确的是( )
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．参与振动的质点均有相同的频率
D．机械波是介质随波的迁移，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，若物体做机械振动，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形成机械波，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于前一质点，但振动频率相同，B、C正确；形成机械波的各振动质点只在平衡位置附近往复运动，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，D错误．
5、(多选)一列简谐横波沿绳子向右传播，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六个质点的说法正确的是( )
A．它们的振幅相同
B．质点D和质点F的速度方向相同
C．质点A和质点C的速度方向相同
D．从此时算起，质点B比质点C先回到平衡位置
答案：AD
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；波传播时，离波源远的质点的振动落后于离波源近的质点的振动，并跟随着近的质点振动，D跟随C向上运动，F跟随E向下运动，同理，A向下运动，C向上运动，B、C错误；由于此时B和C都向上运动，所以B比C先到达最大位移处，并先回到平衡位置，D正确．(共35张PPT)
波的图像
在之前的学习中，我们学习了简谐运动，用 x-t 图像描述了弹簧振子或单摆一个质点在任意时刻的位移。
观察绳波，可以看出波在空间、时间上具有周期性，我们能否用图像的方法来描述一列波呢？如果能，坐标轴表示的是什么物理量？
我们可以用照像机把波的形状摄下来，就是按下快门瞬间各个质点离开各自平衡位置时的情形。
思考与讨论：
(1)你认为横轴x、纵轴y应表示什么物理量？
(2)每一质点坐标(x、y) 的物理意义？
1、波的图象表示法
（1）用横坐标表示在波传播方向上各质点的平衡位置
（2）用纵坐标表示某时刻各质点偏离平衡位置的位移
Y
位移
X
平衡位置
正方向
负方向
O
一、横波的图像
4、简谐波：
如果波的图像是正弦曲线，这样的波叫作正弦波，也叫一维简谐波。
①简谐运动在介质中传播形成简谐波.②简谐波是一种最基本、最简单的波.
2、波的图像的物理意义：某一时刻各个质点相对平衡位置的位移。
波的图像是在波的传播方向上介质中各振动质点的连线在某一时刻的波形
3、波的图象也称波形图或波形曲线
二、从波的图象上可获得的物理信息：
A
y /m
x /m
1 2 3 4 5 6 7 8
0
B
0.10
A
V
a
v
1、该时刻沿波的传播方向上
各个质点的位移；
2、各个质点的振幅A ;
3、能根据波的传播方向判断各个
质点在该时刻的运动方向、加
速度方向及其变化情况；
4、可以画出另一时刻的波形图。
波的图像表示介质中的“各个质点”在“某一时刻”的位移
振动图像则表示介质中“某一质点”在“各个时刻”的位移
振动图像是“录像式”的
图像
波的图像是“照相式”的
图像
x
t
y
x
图 象
三、简谐运动的图象与简谐波的图象的相同点与不同点
相同点
1、形状
2、纵坐标
不同点
1、研究对象
2、横坐标表示
3、读出的物理量
X
t
0
振动图象
Y
X
0
波的图象
1、图象形状都是正弦或余弦曲线
2、纵坐标都表示质点离开平衡位置的位移
1、某一质点（不同时刻）
一群质点（同一时刻）
2、横轴表时间
横轴表平衡位置
3、可直接读出周期
可直接读出波长
3、纵坐标的最大值都表示振幅
波的传播方向
质点的振动方向
四、波的图像的应用
（一）波的传播方向、质点的振动方向互判断方法
方法：
（1）同侧法 （2）带动法
（3）图像平移法 （4）上下坡法
O
y
x
波的传播方向
1、同侧法
在波的图像上的某一点，
沿竖直方向画一个箭头表示质点振动方向，沿水平方向画一个箭头表示波的传播方向，
两个箭头总是在曲线的同侧。
P
Q
例1、如图为简谐波在某一时刻的波形图，已知此时质点A正向上运动，由此可断定（ ）
A.向右传播，且此时质点B正向上运动
B.向右传播，且此时质点C正向下运动
C.向左传播，且此时质点D正向上运动
D.向左传播，且此时质点E正向下运动
C
例2、如图所示为一列向右传播的简谐波的波形图，求：图中A、B、C、D、E各质点的振动情况
A：振动向下
B：振动向上
C：振动向上
D：振动向下
E：振动向下
v
例3、如图所示为一列向左传播的简谐波的波形图，求： 图中A、B、C、D、E各质点的振动情况
波的传播方向
A：振动向上
B：振动向下
C：振动向下
D：振动向上
E：振动向上
x/m
y/cm
5
-5
0
2
4
6
v
P
Q
如果波传播方向未知，已知此刻Q点的振动方向向下，请判断波的传播方向。
思考
例4：一列简谐波沿x正方向传播，某时刻波形如图，判断该时刻点P质点振动方向。
参考答案：由图像可知，波源在点Q右侧，故该波沿 - x方向传播。
例5、 图示为一列向右传播的简谐波在某时刻的波形图，试画出波形图上A、B、C、D四个质点的振动方向。
A
B
C
如果这列波是向左传播的，则这四个质点的振动方向又如何？
思考
x
y
ｏ
D
O
y
x
波的传播方向
P
Q
2、带动法
原理：先振动的质点带动邻近的后振动质点
方法：在质点P靠近波源一方附近的图像上另找一点Q，
若Q在P点上方，则P向上振动，
若Q在P点下方，则P向下振动．
3、图象平移法
O
x/m
y/cm
传播方向
a
b
c
d
e
f
g
将波形图沿传播方向进行微小平移，再由x轴上某一位置的两波形曲线上的点来判定.
O
x/m
y/cm
传播方向
a
b
c
d
e
f
g
Y
X
O
波的传播方向
上坡
下坡
上坡
4、上下坡法
沿波的传播方向看去，“上坡”处的质点向下振动；“下坡”处的质点向上振动，简称“上坡下、下坡上”。
x/m
y/m
0
1
2
3
4
v
要求：画出再经t=T/4时的波形图
．
P
．
P′
．
Q
．
Q′
应用2：由t时刻的波形图，画t+ t时刻波形图
1、特殊点法（适用于 t=k×T/4情况）
①找出三点（平衡位置和波峰及波谷特殊点）并确定该点处质点的运动方向；
②确定经 t时间后这两质点所达到的位置；
③按正弦规律画出新的波形。
2、图象平移法
依据：经过时间 ，波在传播方向移动的距离 ，把图象沿传播方向平移 ，即得到相对应的图象。
x/m
y/m
0
1
2
3
4
v
若 x > λ怎么处理？
思考
例6、一列沿x轴正方向传播的横波在某一时刻的波的图像【1】如图所示,已知波的传播速率是16 m/s【2】。
(1)指出这列波中质点振动的振幅。
(2)画出再经过0.125 s时波的图像【3】。
信息提取
【1】可从图中读取波的波长、振幅。
【2】【3】由Δx=vΔt可得波形移动的距离。
思路点拨 根据波的图像读取波的振幅、波长;再由Δx=vΔt计算经Δt=0.125 s波形移动的 距离,利用平移法可得经过0.125 s时波的图像。
解析 (1)由图像可以看出,质点振动的最大位移大小是10 cm,因此振幅是10 cm(由【1】得到)。
(2)再经0.125 s波形沿x轴正方向移动的距离为Δx=vΔt=16×0.125 m=2 m,
所以再经过0.125 s后的波的图像如图中的虚线所示(由【2】、【3】得到)。
答案 (1)10 cm (2)见解析图
【问题探究】
图中实线为t＝0时刻的波形图，虚线为t＝0.1 s时刻的波形图。据此能否判定波的传播方向？
1、波的传播方向的双向性
(1)波的传播方向不确定。
(2)质点振动方向不确定。
五、波的多解性
例7、图中的实线是一列正弦波在某一时刻的波形图。经过0.5 s 后，其波形如图中虚线所示。设该波的周期 T 大于 0.5 s。
解：⑴如果波是向左传播，则 ，由 得v＝0.12 m/s
波的周期为：
⑵如果波是向左传播，则 ，由 得 v＝ 0.36 m/s
波的周期为：
2、由于波的周期性造成多解
(1)时间的周期性:时间间隔Δt与周期T的关系不明确。
(2)空间的周期性:波的传播距离Δx与波长λ的关系不明确
例8、如图所示，沿波的传播方向上有两个相距为 1m 的质点 P 和 Q，当 P 达到负最大位移处时, Q 正好处于平衡位置且向上运动。那么这列波的波长可能为多少
波在时间上和空间上的周期性,造成了重复性,波动问题一般具有多解性。
P
Q
Q
3、两质点间的波形不确定性形成多解
例如一列简谐横波沿水平方向向右传播, M、N为介质中相距Δx的两质点,M在左, N在右, t 时刻, M、N两质点正好经过平衡位置,而且M、N之间只有一个波峰, 经过Δt时间, N质点恰好第一次处在波峰位置,求这列波的波速。波形可能如图所示。
A B C D
对应的波速如下:A.v= ; B.v= ; C.v= ; D.v= 。
1、方法：“一分、一看、二找”
(1)分清振动图像与波的图像。此步骤最简单,只要看清横坐标即可,横坐标为x则为波的图像,横坐标为t则为振动图像。
(2)看清横、纵坐标的单位。尤其要注意单位前的数量级。
(3)找准波的图像对应的时刻。
(4)找准振动图像对应的质点。
六、振动图像与波的图像的综合问题
2、图像问题的易错点
(1)不理解振动图像与波的图像的区别。
(2)误将振动图像看作波的图像或将波的图像看作振动图像。
(3)不知道波传播过程中任意质点的起振方向就是波源的起振方向。
六、振动图像与波的图像的综合问题
(4)不会区分波的传播位移和质点的振动位移。
(5)误认为质点随波迁移。
例九、一列简谐横波沿x轴传播,图甲是t=0时刻的波的图像【1】,图乙是x=1.0 m处质点的振动图像【2】,下列说法正确的是 ( )
A、该波的波长为2.0 m
B、该波的周期为1 s
C、该波沿x轴负方向传播
D、该波的波速为2.5 m/s
C
例10、如图甲所示为一列简谐横波在t＝0时的波的图像，图乙所示为该波中平衡位置位于x＝4 m处的质点P的振动图像．下列说法正确的是( )
A.此波的波速为2 m/s
B．此波沿x轴正方向传播
C．t＝0.5 s时质点P的速度最大
D．t＝1.0 s时质点P的加速度最大
C
例11、质点O振动形成的简谐横波沿x轴方向传播，t=0时刻的波形图如图甲所示，在x=4m处的质点P的振动图象如图乙所示，则（ ）
A．该波的频率为0.25Hz
B．该波的传播速度为200m/s
C．该波沿x轴负向传播
D．经过0.1s质点P沿x轴负向
传播20m
BC(共17张PPT)
高中物理选修一
3.2 波速与波长、频率的关系
目录
一、波长
二、振幅
三、周期和频率
四、波速
一、波长
波长
01
x/m
O
0.2
－0.2
y/m
12
2
4
6
8
10
a
b
·
·
·
·
·
·
λ
λ
λ
波长是任意两个相邻波峰（谷）间的距离；是任意两个相邻密（疏）部间的距离。
波长是－－
任意两个相邻的同相振动的质点（s、v、a等始终相同）之间的距离；
纵波的波长
思考：a.b两个点在任意一个时刻有什么相同的？
横波的波长
波长
01
2.观察与思考：在波动中，相隔等于波长的两个点的振动特点？
（1）对平衡位置的位移的大小和方向总保持相同．
（2）速度大小和方向总保持相同.
（3）振动步调总保持相同.
拓展：相隔λ/2的奇数倍两个质点的步调总是相反
波长
01
3.知识与规律：
（1）同相点:相距为整数个波长(nλ)的两质点的振动完全相同,称同相点。
（2）反相点:相距为半波长的奇数倍 (2n+1)λ/2的两质点的振动完全相反，称反相点。
二、振幅
振幅
02
在波动中，各质点离开平衡位置的最大距离，即其振动的振幅，也称为波的振幅。
v
波动中某一质点的振动图像
波的振幅的大小是波所传播能量大小的直接量度。
质点振动的振幅越大，振动的能量越大。
三、周期和频率
周期和频率
03
波在传播过程中，每个质点的振动频率（周期）都和波源的频率（周期）相同。
波的频率（周期）等于波源振动的频率，与介质的种类无关；同一列波在不同介质中传播时频率（周期）保持不变。
波的频率也等于在单位时间内通过某点的“完整的波”的数目。
v
四、波速
波速
04
机械波的波速由介质本身的性质决定,
在同一均匀介质中，不同频率的波速率相同，匀速传播；
波的传播速度叫波速
在一个周期里，波传播的距离为一个波长
波速不是质点的振动速度！
在不同介质中，波的传播速度不同，波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变，波长发生改变。
波的传播速度由介质决定;波的周期(频率)由振源决定；波长由以上两者共同决定.
1、同一列波在同一均匀介质中波速具有某一定值；
2、质点振动速度的大小和方向都是随时间改变的。
波速
04
波速
04
请画出2T时的图像
2T的波形图相当于把第一个T的波形图向右平移一个λ
画出3T、4T......时的图像
波速
04
5个完整的波形
1/4个的波形
课堂练习
05
1.如图所示为一列简谐横波在某时刻的波形图，已知图中b位置的质点起振比a位置的质点晚 0.1s, a和b之间的水平距离是2m，则此列波的波长和频率应分别为（ ）
A. 2m,2Hz
B. 4m, 5Hz
C. 4m,2Hz
D.2m,5Hz
B
波从a传播到b要用0.1s
课堂练习
05
2.位于0点的波源振动t时间后，在均匀介质中形成如图所示波形，由此可判断t时间内波速v和波源振动周期T的变化情况是（ ）
A. v不变，T变大
B.v不变，T变小
C.v变大，T不变
D.T不变，v变小
v不变
B
表示的是最初传播出去的波的波长
0
t(共24张PPT)
波的反射和折射
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,这样做是利用声波的什么特点提高耳朵的接收能力
我们知道，声音在传播过程中，遇到障碍物时会发生反射。对着远处的峭壁大喊一声会听到回声，就是声波在峭壁上反射的结果。生活中，你是否注意过水波的反射？波的反射应该遵从什么规律？
一、波的反射
1、定义：波在传播过程中，遇到两种介质的分界面时返回到原介
质继续传播的现象．
问：波的反射遵循什么规律呢？
实验探究一
实验探究二
用一块直板周期性地敲击水面，产生波纹形状为平行直线的水波，在水波槽中放一个直线边界，观察波的反射规律。
反射线与法线的夹角
入射角（i）：
入射线与法线的夹角
反射角（i’）：
法线
界面
用一条射线代表入射波的入射方向（入射线）
用另一条射线代表反射波的反射方向（反射线）
①反射波的频率、波速和波长都不变.
②波遇到两种介质界面时，总存在反射.
注意：
法线
平面
2、反射规律：
①入射线、法线、反射线在同一平面内
②入射线与反射线分居法线两侧
③反射角等于入射角
（1）回声测距
原理:当声波遇到障碍物时,会被反射回来继续传播,由于反射波与入射波在同一介质中传播,传播速度相同,因此,在传播距离一样的情况下,入射波和反射波用的时间相等。设经过时间t听到回声:
①当声源与障碍物静止不动时,声源到障碍物的距离为s= v声 。
3、波的反射的应用
②当声源以速度v向静止的障碍物运动或障碍物以速度v向静止的声源运动时,声源发声时障碍物到声源的距离为s= (v声+v) 。
③当声源以速度v远离静止的障碍物或障碍物以速度v远离静止的声源时,声源发声时障碍物到声源的距离为s= (v声-v) 。
（2）超声波定位
蝙蝠、海豚能发出超声波。超声波遇到障碍物或捕食目标时会被反射回来,蝙蝠、海豚就是根据接收到的反射回来的超声波来确定障碍物或食物的位置,从而确定飞行或游动方向。生活中的倒车雷达也是利用超声波进行定位的。
生活思考
“余音绕梁，三日不绝” 中的科学知识
是声波的反射，当然这里运用了夸张的表达手法
思考：如图所示，一场大雪过后，人们会感到外面万籁俱静．这是怎么回事？难道是人的活动减少了吗？
提示：刚下过的雪是新鲜蓬松的，它的表面层有许多小气孔．当外界的声波传入这些小气孔时便要发生反射．由于气孔往往是内部大而口径小．所以，仅有少部分波的能量能通过口径反射回来，而大部分的能量则被吸收掉了．所以不是人的活动减少了.
1、定义：
波从一种介质进入另一种介质时，波的传播方向发生了改变的现象叫做波的折射。
二、波的折射
实验:水波的折射
在矩形水槽底部垫一块厚度均匀的玻璃板，形成深水区和浅水区。利用振动发生器激起水波。观察水波从深水区传播到浅水区。
实验探究三
水波从深水区进入浅水区时，其波长变小。这是因为水波在传播过程中，频率保持不变，但水波在深水区的传播速率比在浅水区快，所以水波在深水区传播时的波长比在浅水区时长。
水波的折射
2、折射定律：
入射线、法线、折射线在同一平面内，入射线与折射线分居法线两侧．入射角的正弦跟折射角的正弦之比等于波在第一种介质中的速度跟波在第二种介质中的速度之比。
折射率
波产生折射的原因是波速不同。
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
1、对于波长为100 m的声波,下列说法正确的是( )
A.在同一介质中,比波长为20 m的声波传播快
B.在空气中的频率比在水中大
C.声波能发生折射,但折射后频率发生变化
D.声波能发生反射,但反射后波速不变
解析:机械波的传播速度由介质决定,波的频率由波源决定,与介质无关,所以折射后,波进入另一种介质,传播速度发生变化,反射后回到原来的介质,传播速度不变,故选项D正确。
D
2、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( )
A.170 m B.340 m C.425 m D.680 m
解析:右边的声波从发出到反射回来所用时间为t1=0.5 s,左边的声波从发出到反射回来所用的时间为t2=2 s。山谷的宽度为 ×340 m=425 m。
C
3、(单选）如图所示1、2、3分别代表入射波、反射波、折射波的波线，则( )
A．2与1的波长、频率相等，波速不等
B．2与1的波速、频率相等，波长不等
C．3与1的波速、频率、波长均相等
D．3与1的频率相等，波速、波长均不等
D
4、随着我国经济的快速增长，旅游业迅速发展，其中回归大自然的滨海游、生态游等休闲度假游，备受人们的喜爱。如图所示，一艘汽船以4 m/s的速度在无风河面上航行，船上发出一声鸣笛，旅客在3 s后听到前方悬崖反射回来的声音，则悬崖离汽船原来位置的距离为(已知声速为340 m/s) ( )
A．258 m
B．340 m
C．516 m
D．680 m
C
