高考物理一轮复习专题ppt课件7-专题3-波的特有现象《超声波》

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,专题三波的特有现象超声波,专题三波的特有现象超声波,知识自主,梳理,知识自主梳理,一、波的叠加,1,波的独立传播原理：两列波相遇前、相遇过程中和相遇后，各自的,不发生任何变化,.,2,叠加原理：在两列波重叠的区域里，任何一个质点都同时参与两列波引起的振动，其振动的位移为两列波单独存在引起的位移的,运动状态,矢量和,一、波的叠加运动状态矢量和,二、波的干涉和衍射,波的干涉,波的衍射,条件,频率,的两列同性质的波相遇,明显条件：障碍物或孔的,比波长小或相差不多,现象,两列波相遇时，某些区域振动总是,，某些区域振动总是,，且呈现加强和减弱区域,的现象,波,或孔继续向前传播,尺寸,相同,加强,绕过障碍物,减弱,互相间隔,二、波的干涉和衍射波的干涉波的衍射条件频率,重点辨析,干涉现象是波叠加的特殊现象，若不满足干涉条件，只能发生叠加现象衍射始终存在，有明显和不明显之分，干涉和衍射是波特有的现象，一切波都能发生,重点辨析,三、声波,1,声波：声源的振动在,的传播声波是纵波，是机械波的一种,2,声速：声波在空气中的传播速度约为,.,声速与,有关，与,无关,3,声波的分类,(1),可闻声波：频率范围在,的声波,(2),超声波：频率高于,Hz,的声波，可用于工程质量检测及疾病的诊断,(3),次声波：频率低于,Hz,的声波,4,人耳能够把回声与原声区别开来的最小时间间隔为,.,介质中,340 m/s,介质,频率,20 Hz,20000 Hz,20000,20,0.1_s,三、声波介质中340 m/s介质频率20 Hz20,四、多普勒效应,1,定义：由于波源和观察者有相对运动，使观察者感到,发生变化的现象,2,实质：,的频率没有变化，观察者接收到的频率发生变化,3,说明：机械波和,波都能发生多普勒效应现象,波源的频率,波源,电磁,四、多普勒效应波源的频率波源电磁,方法规律,归纳,方法规律归纳,对波的干涉现象的理解,1,频率不同的两列波可以叠加但不能形成稳定的干涉图象,2.,加强区和减弱区都是两列波引起的位移的矢量和，该处质点的位移的矢量和也随着波的传播和时间而发生变化，它们仍围绕着平衡位置振动，且与波源振动周期相同,3.,加强区振幅最大，等于两列波振幅之和，减弱区振幅最小，等于两振幅之差，且加强区、减弱区的位置是固定的，如两列波振幅相等，则减弱区质点位移为零，而加强区质点的位移随时间周期性变化,对波的干涉现象的理解,4.,波峰与波峰,(,或波谷与波谷,),相遇处，一定是加强的，用一条平滑的曲线将以上各点连接起来，这条线上的点都是加强的；而波峰与波谷相遇处，一定是减弱的，把以上各点用平滑的曲线连接起来，这条线上的点都是减弱的；加强点和减弱点之间各个质点的振幅介于加强点和减弱点的振幅之间,4.波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇处，一定是加强的，用一条平,高考物理一轮复习专题ppt课件7-专题3-波的特有现象超声波,多普勒效应产生的原因,1,当波源,S,与观察者,E,相对静止时，,1 s,内通过观察者的波峰,(,或密部,),的数目是一定的，如图,(a),所示，观察者观察到的频率等于波源振动的频率,多普勒效应产生的原因,2,当观察者,E,向波源,S,运动时，,1 s,内通过观察者的波峰,(,或密部,),的数目增加，观察者观察到的频率大于波源振动的频率如果是观察者,E,不动，波源,S,向观察者运动时，,1 s,内通过观察者的波峰,(,或密部,),的数目也会增加，如图,(b),，观察者观察到的频率大于波源振动的频率,3.,当观察者,E,背向波源,S,运动时，,1 s,内通过观察者的波峰,(,或密部,),的数目减少，观察者观察到的频率小于波源振动的频率如果是观察者,E,不动，波源,S,背向观察者运动时，,1 s,内通过观察者的波峰,(,或密部,),的数目也会减少，如图,(c),，观察者观察到的频率小于波源振动的频率,2当观察者E向波源S运动时，1 s内通过观察者的波峰(或密,注意,(1),当波源以速率,v,匀速靠近静止的观察者,E,时，观察者,“,感觉,”,到的频率变大了，但不是,“,越来越大,”,(2),当波源以速率,v,匀速远离静止的观察者,E,时，观察者,“,感觉,”,到的频率变小了，但不是,“,越来越小,”,(3),发生多普勒现象时，波源的真实频率不发生任何变化，只是观察者接收到的频率发生了变化,(4),机械波、电磁波都能产生多普勒效应,注意,请在掌握的,“,规律方法,”,后打,“,”,1,两列波相遇时遵循波的叠加原理,(,),2,在干涉现象中：,(1),若两列波的路程差,s,k,(,k,0,1,2,，,),时，则该点的振动加强，但位移也有为零的时候，只是振幅大了；,A,A,1,A,2,(2),若两列波的路程差,s,(2,k,1)(,k,0,1,2,),时，则该点的振动减弱，但位移也有不为零的时候，只是振幅小了：,A,|,A,1,A,2,|,，当,A,1,A,2,时，该质点的位移始终为零,(,),请在掌握的“规律方法”后打“”,3,干涉和衍射是波特有的现象,(,),4,当波源和观察者之间有相对运动时，观察者将感到波的频率发生变化,(,多普勒效应,),(,),请在走过的,“,思维误区,”,后打,“,！,”,1,易认为波的干涉现象中加强区的位移始终最大或不能为零，也易认为减弱区的位移始终为零,(,),2,易认为叠加就是干涉，干涉就是叠加,(,),3干涉和衍射是波特有的现象,3,经常忽略振动加强或振动减弱的条件是振动情况完全相同的波源，还是振动情况完全相反的波源,(,),4,易认为多普勒效应是波源的频率发生了变化,(,),3经常忽略振动加强或振动减弱的条件是振动情况完全相同的波源,真题典例,探究,真题典例探究,题型,1,波的叠加问题,【,例,1】,一波源在绳的左端发出半个波，频率,f,1,，振幅,A,1,；同时另一波源在绳右端发出半个波，频率,f,2,(,f,2,f,1,),，振幅,A,2,，,P,为两波源的中点，由图所示，下列说法错误的是,(,),A,两列波同时到达,P,点,B,两列波相遇时,P,点波峰值可达到,A,1,A,2,C,两列波相遇再分开后，各自保持原波形传播,D,因频率不同，这两列波相遇不能叠加,题型1波的叠加问题,【,解析,】,(1),两列波的传播速度有什么关系？如何确定哪列波先传到,P,点？,答 同种机械波在同一介质中传播速度相同，所以两列波同时传到,P,点,(2),两列波中哪列波的波长长？,答 由,v,f,，因,f,2,f,1,，故,2,2,，故此时波的波峰离,P,点远，波比波的波峰先到达,P,点,【解析】(1)两列波的传播速度有什么关系？如何确定哪列波先,(4),P,点位移可能达到,A,1,A,2,吗？,答 两波峰不能同时达到,P,点，所以,P,点位移不可能达到,A,1,A,2,.,(5),两列波相遇又分开以后会发生什么现象？,答 各自保持原来波形传播,(6),两列波相遇一定叠加吗？,答 两列波相遇一定叠加，与频率无关,【,答案,】,BD,(4)P点位移可能达到A1A2吗？,思维拓展,两列波相遇时，位移达,A,1,A,2,的点在,P,点哪一侧？,【,答案,】,P,点左侧,【,方法归纳,】,波的叠加问题的种类及解法：,(1),两列波叠加后，求某时刻的波形,(2),两列波叠加后，求某时刻某质点的振动状态,解答这种问题时，一般先画出两列波叠加时各自的波形，然后根据两列波叠加时的位移关系，确定合振动的位移，从而确定波形或质点的其它振动参量,思维拓展,【,备选例题,1】,(2009,石家庄,),两列简谐波沿水平弹性绳相向传播，波长均为,2 m,，波速均为,1 m/s.,t,0,时，两列波的前端相距,1 m,，波形如图，则图中各波形对应的时刻,t,1,、,t,2,、,t,3,、,t,4,分别为,(,),A,2 s,1.5 s,1 s,2.5 s,B,2 s,1 s,1.5 s,2.5 s,C,1 s,1.5 s,2 s,2.5 s,D,1 s,2 s,1.5 s,4 s,【备选例题1】(2009石家庄)两列简谐波沿水平弹性绳相,【答案】,A,【答案】A,题型,2,波的干涉问题,【,例,2】,如图所示，,S,1,和,S,2,是湖面上两个完全相同的水波的波源，,MN,是足够长的湖岸，水波的波长为,2 m,，,S,1,与,S,2,的连线与湖岸垂直，且,S,1,S,2,5 m,，则岸边始终平静的地方共有几处？,题型2波的干涉问题,【,解析,】,(1),怎么理解,“,始终平静,”,？,答 由于同时存在两列水波，它们将相互叠加，产生干涉现象，使得有些地方振动加强，有些地方振动减弱，所谓,“,始终平静,”,就是振动叠加减弱的地方,(2),产生稳定干涉图样的条件是什么？,答 两列波的频率相同,(3),振动加强和减弱的条件是什么？,答 当两列波源到达空间某一点时的波程差为波长整数倍时，振动加强；当波程差为半波长奇数倍时，振动减弱,【解析】(1)怎么理解“始终平静”？,【,答案,】,5,处,【答案】5处,高考物理一轮复习专题ppt课件7-专题3-波的特有现象超声波,高考物理一轮复习专题ppt课件7-专题3-波的特有现象超声波,【,备选例题,2】,如图所示，在直线,PQ,垂线,OM,上有,A,、,B,两个声源，,A,、,B,分别距,O,点,6 m,和,1 m,，两个声源同时不断向外发出波长都为,2 m,的完全相同的声波，在直线,PQ,上从到的范围内听不到声音的小区域共有几处？,【,答案,】,5,处,【备选例题2】如图所示，在直线PQ垂线OM上有A、B两个声,