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高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册6 多普勒效应授课课件ppt
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这是一份高中物理教科版 (2019)选择性必修 第一册6 多普勒效应授课课件ppt，共46页。PPT课件主要包含了目录索引等内容，欢迎下载使用。
1.认识波的叠加现象,理解波的叠加原理。(物理观念)2.通过观察,知道波的干涉现象和干涉图样,知道波的干涉条件;知道波的衍射现象,知道发生明显衍射的条件。(科学探究)3.知道衍射和干涉是波特有的现象,知道多普勒效应。(物理观念)4.会分析生活中的干涉、衍射现象。(科学思维)5.通过现象的模拟和分析知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别。(科学思维)
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
学以致用·随堂检测全达标
一、波的叠加原理介质中的几列波相遇后,仍将 着它们各自原有的 (频率、振幅、振动方向、传播方向等)继续传播;在几列波的重叠区域内,质点要 由几列波引起的振动,质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的 。
干涉是波特有的现象二、波的干涉现象 1.定义 相同的两列波叠加,使介质中某些区域的质点振动 、另一些区域的质点振动 ,并且这两种区域互相 、位置保持不变。这种稳定的叠加现象叫作波的干涉。 稳定,不随时间变化2.干涉的必要条件两列波的 (或波长)相同。
三、波的衍射现象1.定义波能够 障碍物的后面传播的现象。 2.发生明显衍射的条件 不是衍射条件当缝的 或障碍物的 与 相差不多,或 时,就能看到明显的衍射现象。
四、多普勒效应1.定义当观测者和波源之间有 时,观测者测得的频率与波源频率不同。后来这一现象就被命名为 。 2.多普勒效应的成因(1)波源相对于介质静止不动,观测者相对波源运动。当观测者朝着波源运动时,他在单位时间内接收到的完整波数目 ,表明测得的频率 波源振动的频率;当观测者远离波源运动时,他在单位时间内接收到的完整波数目 ,表明测得的频率 波源振动的频率。 (2)观测者相对介质静止,波源相对观测者运动。当观测者与波源两者相互接近时,接收到的频率将 波源的频率;当二者远离时,接收到的频率将 波源的频率。
五、多普勒效应的应用根据 的变化,可以测出波源相对于介质的速度。
情境链接有人说在波的干涉现象中,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?
提示 这种说法不正确。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。
教材拓展阅读教材P88“发展空间”,简述利用多普勒效应的测速装置测汽车速度的原理。
提示 测速装置可以向运动中的汽车发射一个频率已知的超声波,超声波被运动的汽车反射回来后,根据接收到的频率发生的变化,就可以测出汽车的运动速度。
易错辨析(1)相遇后振幅小的一列波将减弱,振幅大的一列波将加强。( )(2)孔的尺寸比波长大得多时就不会发生衍射现象。( )(3)声源与观察者相互靠近时,声源的频率增大。( )(4)当波源和观察者向同一个方向运动时,一定会发生多普勒效应。( )(5)火车的音调越来越高,说明火车正从远处靠近观察者。( )
探究点一 对干涉现象的理解
导学探究如图所示,与振动发生器相连的两个小球,在振动发生器的带动下上下振动,形成两个振动频率和振动步调相同的波源,在水面上形成两列步调、频率相同的波。两列波在水面上相遇时,能观察到什么现象?如果改变其中一个小球振动的快慢,还会形成这种现象吗?
提示 在水面上出现一条条从两个波源中间伸展开的相对平静的区域和剧烈振动的区域。改变其中一个小球振动的快慢,这种现象将消失。
知识归纳1.对波的干涉的深入理解(1)产生稳定干涉图样的条件: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。(2)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。
(3)波发生干涉现象时加强点和减弱点: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,即A=A1+A2,但其位移随时间发生周期性变化,某时刻的位移可以为0。②减弱点:在某些点两列波引起的振动始终相互削弱,质点振动的振幅等于两列波的振幅之差,即A=|A1-A2|。若两列波振幅相同,质点振动的合振幅就等于零。
(4)干涉图样及其特征:①干涉图样:如图所示。②特征:A.加强区和减弱区的位置固定不变。B.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)C.加强区与减弱区互相间隔。
2.判断振动加强和减弱的常用方法(1)条件判断法:振动频率相同、振动步调完全相同的两波源产生的波叠加时,设某点到两波源的距离差为Δr。①当Δr=k·λ(k=0,1,2,…)时为加强点。②当Δr=(2k+1)· (k=0,1,2,…)时为减弱点。若两波源振动步调相反,则上述结论相反。
(2)现象判断法:若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇,该点为加强点;若某点总是波峰与波谷相遇,则为减弱点。若某点是平衡位置和平衡位置相遇,则让两列波再传播 T,看该点是波峰和波峰(波谷与波谷)相遇,还是波峰和波谷相遇,从而判断该点是加强点还是减弱点。特别提示 (1)振动加强(减弱)的位置不只是某几个位置,而是一条条线(干涉图样)。(2)振动加强的质点的振动位移随时间做周期性变化,而不是一直处于波峰(或波谷)处,有的时刻位移也为零。
对点演练1波源S1和S2振动方向相同,频率均为4 Hz,分别置于均匀介质中的A、B两点处,AB=1.2 m,如图所示。两波源产生的简谐横波沿直线AB相向传播,波速为4 m/s。已知两波源振动的初始相位相同,则A、B间(不含波源S1和S2)合振动振幅最大的点个数为( )A.3B.4C.5D.6
解析 根据v=λf,解得λ=1 m,以A为坐标原点,设P为AB间的任一点,其坐标为x,则两波源到P点的路程差为Δl=x-(1.2 m-x),其中0≤x≤1.2 m,合振动振幅最大点满足Δl=kλ(k为整数),整理有0≤1.2 m+kλ≤2.4 m,因λ=1 m,依题意k的取值只能是0、1、-1,所以A、B间(不含波源S1和S2)合振动振幅最大的点有3个,故B、C、D错误,A正确。
探究点二 对波的衍射的理解
导学探究一个可观察水波衍射的水波发生槽如图所示,振源的频率是可以调节的,槽中放置两块可移动的挡板,形成宽度可调节的小孔,观察水波的传播。也可以在水槽中放置宽度不同的挡板,观察水波的传播。水波遇到小孔时,会观察到什么现象?依次减小小孔尺寸,观察到的现象有什么变化?
提示 水波遇到小孔时,水波能穿过小孔,并能到达挡板后面的“阴影区”。小孔的尺寸减小时,水波到达“阴影区”的现象更加明显。
知识归纳(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就是波。(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。(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孔(障碍物)后传播,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。
特别提示 波发生明显衍射现象两方面的分析(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,波长越长,越易发生明显衍射现象。(2)当孔的尺寸远小于波长时,尽管衍射十分突出,但衍射波的能量很弱,也很难观察到波的衍射。
应用体验【例2】 观察水面波衍射的实验装置如图所示,AC和BD是两块挡板,AB是一个小孔,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,则对波经过孔后的传播情况,下列描述正确的是( )A.挡板前后波纹间距不等B.此时不能观察到明显的衍射现象C.如果将小孔扩大,有可能观察不到明显的衍射现象D.如果小孔的大小不变,使波源频率增大,能观察到更明显的衍射现象
解析 波的传播速度不变,频率不变,故波长不变,即挡板前后波纹间距离应相等,故A错误;观察题图可知小孔的尺寸与波长差不多,能观察到波明显的衍射现象,故B错误;观察题图可知小孔的尺寸与波长差不多,扩大小孔的间距可能会导致间距大于波长,不能观察到波明显的衍射现象,故C正确;若f增大,由λ= 可知λ变小,衍射现象变得不明显,故D错误。
对点演练2如图所示,挡板M是固定的,挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验,出现了如图所示的图样,P点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到P点处,下列措施正确的一组是( )A.保持N板不动,减小振源频率B.保持N板不动,增大振源频率C.增大振源频率,把N板下移D.保持振源频率不变,把N板下移
解析 P处质点没有振动,说明P点波没有明显衍射过去,原因是MN间的“小孔”太宽或波长太小,因此若使P处质点振动,可采用N板上移、减小“小孔”的间距或增大波的波长,即减小频率,故A正确,B、C、D错误。
探究点三 对多普勒效应的理解及分析
导学探究警车鸣笛从你身边飞速驶过,在警车向你靠近和警车远离的过程中,你会听到警笛的声音在变化。你听到警笛的音调有何不同?实际上警笛的音调会变化吗?听到音调发生变化的原因是什么?
提示 警车驶来时,音调变高;警车远离时,音调变低。实际上警笛的音调不会变化。警车与观察者如果相互靠近,观察者接收到的频率增大;二者如果相互远离,观察者接收到的频率减小,因此会感觉警笛音调变化。
知识归纳1.多普勒效应的成因发生多普勒效应时,波源与观察者之间一定发生了相对运动。2.相对位置变化与频率的关系(规律)
应用体验【例3】 新型列车动车组速度可达487.3 km/h,对于该列车的汽笛声:(1)站在列车运动前方路旁的观察者听起来音调 (选填“偏高”或“偏低”);站在列车运动后方路旁的观察者听起来音调 (选填“偏高”或“偏低”)。 (2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样?此时列车汽笛声的音调变化了吗?(3)坐在该新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样?
答案 (1)偏高 偏低 (2)偏高 不变 (3)不变解析 (1)站在列车运动前方的观察者与列车在靠近,因此听起来音调偏高;站在列车运动后方的观察者与列车在远离,因此听起来音调偏低。(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调偏高;此时列车汽笛声的音调不变。(3)坐在该新型列车动车组上的乘客与该列车的相对位置不变,故听起来音调不变。
方法技巧 多普勒效应的分析方法(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;当两者靠近时,观察者接收到的波的频率变大,但波源的频率不变。
对点演练3蝙蝠在洞穴中飞来飞去时,它利用的超声脉冲导航非常有效。这种超声脉冲是持续1 ms或不到1 ms的短促发射脉冲波,且每秒重复发射几次。假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39 000 Hz,下列对它在一次朝着表面平直的墙壁飞扑期间有关情况的判断,正确的是( )A.墙壁接收到的超声脉冲频率等于39 000 HzB.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率C.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率D.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于39 000 Hz
解析 蝙蝠在靠近墙壁运动,所以相当于波源在靠近接收器,故墙壁接收到的超声脉冲频率大于39 000 Hz,A错误;蝙蝠相对墙壁的运动与墙壁反射回来的超声波是相向运动的关系,所以蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率,B、D错误,C正确。
1.(波的干涉、衍射、反射、多普勒效应的理解)关于波,下列说法错误的是( )A.火车驶离,汽笛声音调变低,这是声波的多普勒效应B.在空房子中说话,声音特别响亮,这是声波的反射现象C.任何两列稳定的波叠加,都可以发生干涉现象D.一切波都能发生衍射现象
解析 火车驶离,汽笛声音调变低,这是声波的多普勒效应,A正确,不满足题意要求;在空房子中说话,声音特别响亮,这是声波的反射现象,B正确,不满足题意要求;只有频率相同、相位差恒定、振动方向一致的两列波叠加,才能产生干涉现象,C错误,满足题意要求;一切波都能发生衍射现象,D正确,不满足题意要求。
2.(波的叠加、干涉)一根长20 m的软绳拉直后放置在光滑水平地板上,以绳中点为坐标原点,以绳上各质点的平衡位置为x轴建立坐标系如图所示。两人在绳端P、Q沿y轴方向不断有节奏地抖动,形成两列振幅分别为10 cm、20 cm的相向传播的机械波。已知P的波速为2 m/s,t=0时刻的波形如图所示。下列判断正确的是( )A.两波源的起振方向相反,Q的传播速度小于2 m/sB.t=4.5 s时,坐标原点处质点位移为30 cmC.两列波的频率均为2 Hz,叠加区域有稳定干涉图样D.两波在t=3.5 s时第一次相遇,相遇处质点位移为10 cm
解析 P起振方向沿y轴负方向,而Q起振方向沿y轴正方向,因此起振方向相反,波速由介质决定,因此两列波的速度相等,则Q的传播速度等于2 m/s,选项A错误;t=4.5 s时,两列波都向前传播了x=vt=9 m,则P、Q的波峰传播到了坐标原点处,该质点位移为10 cm+20 cm=30 cm,选项B正确;由于波长
3.(水波的干涉、衍射)如图所示,某同学利用平底水槽研究水波传播时的现象。下列说法正确的是( )A.图甲是观察水波穿过狭缝后的情景,此时水波没有发生衍射现象B.图甲中狭缝的宽度变窄时,可以观察到明显的衍射现象C.图乙是两列水波相遇时的干涉现象,两列水波的频率不同D.图乙中某些区域在某时刻振动加强,经过半个周期后振动减弱
解析 图甲水波发生了衍射现象,A错误;波长一定,缝越窄衍射现象越明显,当图甲中狭缝的宽度变窄时,可以观察到明显的衍射现象,B正确;图乙是两列水波相遇时的干涉现象,两列水波的频率相同,C错误;图乙中某些区域在某时刻振动加强,经过半个周期后依旧为振动加强点,D错误。
4.(声波的干涉)在大型活动现场如果麦克风的位置摆放不当,喇叭会发出刺耳的声音,这个刺耳的声音叫作“啸叫”,或者叫作“反馈增益”。这个过程是由于麦克风输入信号过强,使放出去的声音失真导致的“啸叫”。如图所示,会场上有M、N两个振动情况完全相同的喇叭,播放麦克风输入的相同频率的声音。空间有A、B、C、D、E五个位置,A、E在MN连线的中垂线上。试音时发现麦克风放置在E点喇叭会发出“啸叫”,判定在其余四个点中一定会发出“啸叫”的点为( )A.A点B.B点C.C点D.D点
1.认识波的叠加现象,理解波的叠加原理。(物理观念)2.通过观察,知道波的干涉现象和干涉图样,知道波的干涉条件;知道波的衍射现象,知道发生明显衍射的条件。(科学探究)3.知道衍射和干涉是波特有的现象,知道多普勒效应。(物理观念)4.会分析生活中的干涉、衍射现象。(科学思维)5.通过现象的模拟和分析知道波源的频率与观察者接收到的频率的区别。(科学思维)
基础落实·必备知识全过关
重难探究·能力素养全提升
学以致用·随堂检测全达标
一、波的叠加原理介质中的几列波相遇后,仍将 着它们各自原有的 (频率、振幅、振动方向、传播方向等)继续传播;在几列波的重叠区域内,质点要 由几列波引起的振动,质点的总位移等于各列波单独存在时在该处引起的振动位移的 。
干涉是波特有的现象二、波的干涉现象 1.定义 相同的两列波叠加,使介质中某些区域的质点振动 、另一些区域的质点振动 ,并且这两种区域互相 、位置保持不变。这种稳定的叠加现象叫作波的干涉。 稳定,不随时间变化2.干涉的必要条件两列波的 (或波长)相同。
三、波的衍射现象1.定义波能够 障碍物的后面传播的现象。 2.发生明显衍射的条件 不是衍射条件当缝的 或障碍物的 与 相差不多,或 时,就能看到明显的衍射现象。
四、多普勒效应1.定义当观测者和波源之间有 时,观测者测得的频率与波源频率不同。后来这一现象就被命名为 。 2.多普勒效应的成因(1)波源相对于介质静止不动,观测者相对波源运动。当观测者朝着波源运动时,他在单位时间内接收到的完整波数目 ,表明测得的频率 波源振动的频率;当观测者远离波源运动时,他在单位时间内接收到的完整波数目 ,表明测得的频率 波源振动的频率。 (2)观测者相对介质静止,波源相对观测者运动。当观测者与波源两者相互接近时,接收到的频率将 波源的频率;当二者远离时,接收到的频率将 波源的频率。
五、多普勒效应的应用根据 的变化,可以测出波源相对于介质的速度。
情境链接有人说在波的干涉现象中,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?
提示 这种说法不正确。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。
教材拓展阅读教材P88“发展空间”,简述利用多普勒效应的测速装置测汽车速度的原理。
提示 测速装置可以向运动中的汽车发射一个频率已知的超声波,超声波被运动的汽车反射回来后,根据接收到的频率发生的变化,就可以测出汽车的运动速度。
易错辨析(1)相遇后振幅小的一列波将减弱,振幅大的一列波将加强。( )(2)孔的尺寸比波长大得多时就不会发生衍射现象。( )(3)声源与观察者相互靠近时,声源的频率增大。( )(4)当波源和观察者向同一个方向运动时,一定会发生多普勒效应。( )(5)火车的音调越来越高,说明火车正从远处靠近观察者。( )
探究点一 对干涉现象的理解
导学探究如图所示,与振动发生器相连的两个小球,在振动发生器的带动下上下振动,形成两个振动频率和振动步调相同的波源,在水面上形成两列步调、频率相同的波。两列波在水面上相遇时,能观察到什么现象?如果改变其中一个小球振动的快慢,还会形成这种现象吗?
提示 在水面上出现一条条从两个波源中间伸展开的相对平静的区域和剧烈振动的区域。改变其中一个小球振动的快慢,这种现象将消失。
知识归纳1.对波的干涉的深入理解(1)产生稳定干涉图样的条件: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。(2)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。
(3)波发生干涉现象时加强点和减弱点: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,即A=A1+A2,但其位移随时间发生周期性变化,某时刻的位移可以为0。②减弱点:在某些点两列波引起的振动始终相互削弱,质点振动的振幅等于两列波的振幅之差,即A=|A1-A2|。若两列波振幅相同,质点振动的合振幅就等于零。
(4)干涉图样及其特征:①干涉图样:如图所示。②特征:A.加强区和减弱区的位置固定不变。B.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)C.加强区与减弱区互相间隔。
2.判断振动加强和减弱的常用方法(1)条件判断法:振动频率相同、振动步调完全相同的两波源产生的波叠加时,设某点到两波源的距离差为Δr。①当Δr=k·λ(k=0,1,2,…)时为加强点。②当Δr=(2k+1)· (k=0,1,2,…)时为减弱点。若两波源振动步调相反,则上述结论相反。
(2)现象判断法:若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇,该点为加强点;若某点总是波峰与波谷相遇,则为减弱点。若某点是平衡位置和平衡位置相遇,则让两列波再传播 T,看该点是波峰和波峰(波谷与波谷)相遇,还是波峰和波谷相遇,从而判断该点是加强点还是减弱点。特别提示 (1)振动加强(减弱)的位置不只是某几个位置,而是一条条线(干涉图样)。(2)振动加强的质点的振动位移随时间做周期性变化,而不是一直处于波峰(或波谷)处,有的时刻位移也为零。
对点演练1波源S1和S2振动方向相同,频率均为4 Hz,分别置于均匀介质中的A、B两点处,AB=1.2 m,如图所示。两波源产生的简谐横波沿直线AB相向传播,波速为4 m/s。已知两波源振动的初始相位相同,则A、B间(不含波源S1和S2)合振动振幅最大的点个数为( )A.3B.4C.5D.6
解析 根据v=λf,解得λ=1 m,以A为坐标原点,设P为AB间的任一点,其坐标为x,则两波源到P点的路程差为Δl=x-(1.2 m-x),其中0≤x≤1.2 m,合振动振幅最大点满足Δl=kλ(k为整数),整理有0≤1.2 m+kλ≤2.4 m,因λ=1 m,依题意k的取值只能是0、1、-1,所以A、B间(不含波源S1和S2)合振动振幅最大的点有3个,故B、C、D错误,A正确。
探究点二 对波的衍射的理解
导学探究一个可观察水波衍射的水波发生槽如图所示,振源的频率是可以调节的,槽中放置两块可移动的挡板,形成宽度可调节的小孔,观察水波的传播。也可以在水槽中放置宽度不同的挡板,观察水波的传播。水波遇到小孔时,会观察到什么现象?依次减小小孔尺寸,观察到的现象有什么变化?
提示 水波遇到小孔时,水波能穿过小孔,并能到达挡板后面的“阴影区”。小孔的尺寸减小时,水波到达“阴影区”的现象更加明显。
知识归纳(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就是波。(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。(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孔(障碍物)后传播,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。
特别提示 波发生明显衍射现象两方面的分析(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,波长越长,越易发生明显衍射现象。(2)当孔的尺寸远小于波长时,尽管衍射十分突出,但衍射波的能量很弱,也很难观察到波的衍射。
应用体验【例2】 观察水面波衍射的实验装置如图所示,AC和BD是两块挡板,AB是一个小孔,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,则对波经过孔后的传播情况,下列描述正确的是( )A.挡板前后波纹间距不等B.此时不能观察到明显的衍射现象C.如果将小孔扩大,有可能观察不到明显的衍射现象D.如果小孔的大小不变,使波源频率增大,能观察到更明显的衍射现象
解析 波的传播速度不变,频率不变,故波长不变,即挡板前后波纹间距离应相等,故A错误;观察题图可知小孔的尺寸与波长差不多,能观察到波明显的衍射现象,故B错误;观察题图可知小孔的尺寸与波长差不多,扩大小孔的间距可能会导致间距大于波长,不能观察到波明显的衍射现象,故C正确;若f增大,由λ= 可知λ变小,衍射现象变得不明显,故D错误。
对点演练2如图所示,挡板M是固定的,挡板N可以上下移动。现在把M、N两块挡板中的空隙当作一个“小孔”做水波的衍射实验,出现了如图所示的图样,P点的水没有振动起来。为了使挡板左边的振动传到P点处,下列措施正确的一组是( )A.保持N板不动,减小振源频率B.保持N板不动,增大振源频率C.增大振源频率,把N板下移D.保持振源频率不变,把N板下移
解析 P处质点没有振动,说明P点波没有明显衍射过去,原因是MN间的“小孔”太宽或波长太小,因此若使P处质点振动,可采用N板上移、减小“小孔”的间距或增大波的波长,即减小频率,故A正确,B、C、D错误。
探究点三 对多普勒效应的理解及分析
导学探究警车鸣笛从你身边飞速驶过,在警车向你靠近和警车远离的过程中,你会听到警笛的声音在变化。你听到警笛的音调有何不同?实际上警笛的音调会变化吗?听到音调发生变化的原因是什么?
提示 警车驶来时,音调变高;警车远离时,音调变低。实际上警笛的音调不会变化。警车与观察者如果相互靠近,观察者接收到的频率增大;二者如果相互远离,观察者接收到的频率减小,因此会感觉警笛音调变化。
知识归纳1.多普勒效应的成因发生多普勒效应时,波源与观察者之间一定发生了相对运动。2.相对位置变化与频率的关系(规律)
应用体验【例3】 新型列车动车组速度可达487.3 km/h,对于该列车的汽笛声:(1)站在列车运动前方路旁的观察者听起来音调 (选填“偏高”或“偏低”);站在列车运动后方路旁的观察者听起来音调 (选填“偏高”或“偏低”)。 (2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调怎样?此时列车汽笛声的音调变化了吗?(3)坐在该新型列车动车组上的乘客听起来音调怎样?
答案 (1)偏高 偏低 (2)偏高 不变 (3)不变解析 (1)站在列车运动前方的观察者与列车在靠近,因此听起来音调偏高;站在列车运动后方的观察者与列车在远离,因此听起来音调偏低。(2)迎面来的另一列车上的乘客听起来音调偏高;此时列车汽笛声的音调不变。(3)坐在该新型列车动车组上的乘客与该列车的相对位置不变,故听起来音调不变。
方法技巧 多普勒效应的分析方法(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;当两者靠近时,观察者接收到的波的频率变大,但波源的频率不变。
对点演练3蝙蝠在洞穴中飞来飞去时,它利用的超声脉冲导航非常有效。这种超声脉冲是持续1 ms或不到1 ms的短促发射脉冲波,且每秒重复发射几次。假定蝙蝠的超声脉冲发射频率为39 000 Hz,下列对它在一次朝着表面平直的墙壁飞扑期间有关情况的判断,正确的是( )A.墙壁接收到的超声脉冲频率等于39 000 HzB.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于墙壁接收的频率C.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率D.蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率等于39 000 Hz
解析 蝙蝠在靠近墙壁运动,所以相当于波源在靠近接收器,故墙壁接收到的超声脉冲频率大于39 000 Hz,A错误;蝙蝠相对墙壁的运动与墙壁反射回来的超声波是相向运动的关系,所以蝙蝠接收到从墙壁反射回来的超声脉冲频率大于墙壁接收的频率,B、D错误,C正确。
1.(波的干涉、衍射、反射、多普勒效应的理解)关于波,下列说法错误的是( )A.火车驶离,汽笛声音调变低,这是声波的多普勒效应B.在空房子中说话,声音特别响亮,这是声波的反射现象C.任何两列稳定的波叠加,都可以发生干涉现象D.一切波都能发生衍射现象
解析 火车驶离,汽笛声音调变低,这是声波的多普勒效应,A正确,不满足题意要求;在空房子中说话,声音特别响亮,这是声波的反射现象,B正确,不满足题意要求;只有频率相同、相位差恒定、振动方向一致的两列波叠加,才能产生干涉现象,C错误,满足题意要求;一切波都能发生衍射现象,D正确,不满足题意要求。
2.(波的叠加、干涉)一根长20 m的软绳拉直后放置在光滑水平地板上,以绳中点为坐标原点,以绳上各质点的平衡位置为x轴建立坐标系如图所示。两人在绳端P、Q沿y轴方向不断有节奏地抖动,形成两列振幅分别为10 cm、20 cm的相向传播的机械波。已知P的波速为2 m/s,t=0时刻的波形如图所示。下列判断正确的是( )A.两波源的起振方向相反,Q的传播速度小于2 m/sB.t=4.5 s时,坐标原点处质点位移为30 cmC.两列波的频率均为2 Hz,叠加区域有稳定干涉图样D.两波在t=3.5 s时第一次相遇,相遇处质点位移为10 cm
解析 P起振方向沿y轴负方向,而Q起振方向沿y轴正方向,因此起振方向相反,波速由介质决定,因此两列波的速度相等,则Q的传播速度等于2 m/s,选项A错误;t=4.5 s时,两列波都向前传播了x=vt=9 m,则P、Q的波峰传播到了坐标原点处,该质点位移为10 cm+20 cm=30 cm,选项B正确;由于波长
3.(水波的干涉、衍射)如图所示,某同学利用平底水槽研究水波传播时的现象。下列说法正确的是( )A.图甲是观察水波穿过狭缝后的情景,此时水波没有发生衍射现象B.图甲中狭缝的宽度变窄时,可以观察到明显的衍射现象C.图乙是两列水波相遇时的干涉现象,两列水波的频率不同D.图乙中某些区域在某时刻振动加强,经过半个周期后振动减弱
解析 图甲水波发生了衍射现象,A错误;波长一定,缝越窄衍射现象越明显,当图甲中狭缝的宽度变窄时,可以观察到明显的衍射现象,B正确;图乙是两列水波相遇时的干涉现象,两列水波的频率相同,C错误;图乙中某些区域在某时刻振动加强,经过半个周期后依旧为振动加强点,D错误。
4.(声波的干涉)在大型活动现场如果麦克风的位置摆放不当,喇叭会发出刺耳的声音,这个刺耳的声音叫作“啸叫”,或者叫作“反馈增益”。这个过程是由于麦克风输入信号过强,使放出去的声音失真导致的“啸叫”。如图所示,会场上有M、N两个振动情况完全相同的喇叭,播放麦克风输入的相同频率的声音。空间有A、B、C、D、E五个位置,A、E在MN连线的中垂线上。试音时发现麦克风放置在E点喇叭会发出“啸叫”,判定在其余四个点中一定会发出“啸叫”的点为( )A.A点B.B点C.C点D.D点
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