第4、5節(jié)波的干預(yù)多普勒效應(yīng)1．理解波的疊加原理，知道波的干預(yù)是波疊加的結(jié)果。2．知道波的干預(yù)圖樣的特點(diǎn)，理解形成穩(wěn)定干預(yù)圖樣的條件，掌握振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)的振動(dòng)情況。3．了解波的多普勒效應(yīng)，并能運(yùn)用多普勒效應(yīng)解釋一些物理現(xiàn)象。一、波的干預(yù)1．填一填(1)波的疊加①波的獨(dú)立性原理兩列波相遇后彼此穿過(guò)，仍然______各自的__________，繼續(xù)傳播。②波的疊加原理在幾列波重疊的區(qū)域里，介質(zhì)的質(zhì)點(diǎn)_____參與這幾列波引起的振動(dòng)，質(zhì)點(diǎn)的位移等于這幾列波單獨(dú)傳播時(shí)引起的位移的________。保持運(yùn)動(dòng)特征同時(shí)矢量和(2)波的干預(yù)①定義：_____相同、_______恒定、__________相同的兩列波疊加時(shí)，某些區(qū)域的振動(dòng)______、某些區(qū)域的振動(dòng)_______的現(xiàn)象。②干預(yù)圖樣：波的干預(yù)形成的穩(wěn)定圖樣。③穩(wěn)定干預(yù)條件a．兩列波的頻率必須_______。b．兩個(gè)波源的相位差必須__________。④干預(yù)的普遍性：一切波都能夠發(fā)生干預(yù)，干預(yù)是____特有的現(xiàn)象。頻率相位差振動(dòng)方向加強(qiáng)減弱相同保持不變波2．判一判(1)兩列波相遇后各自的振動(dòng)特點(diǎn)會(huì)受到影響。

()(2)在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的位移都等于原來(lái)位移的2倍。

()(3)兩列波疊加時(shí)，質(zhì)點(diǎn)的位移一定增大。

()×××3．選一選兩波源S1、S2在水槽中形成的波形如下圖，其中實(shí)線(xiàn)表示波峰，虛線(xiàn)表示波谷，那么 ()A．在兩波相遇的區(qū)域中會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定干預(yù)B．在兩波相遇的區(qū)域中不會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定干預(yù)C．a(chǎn)點(diǎn)的振動(dòng)始終加強(qiáng)D．a(chǎn)點(diǎn)的振動(dòng)始終減弱解析：由題圖可知，兩列波的波長(zhǎng)不相等，由v＝λf，知f不相等，不滿(mǎn)足波產(chǎn)生穩(wěn)定干預(yù)的條件，故B正確。答案：B二、多普勒效應(yīng)1．填一填(1)多普勒效應(yīng)：波源與觀察者互相靠近或者互相遠(yuǎn)離時(shí)，觀察者接收到的波的______發(fā)生變化的現(xiàn)象。(2)多普勒效應(yīng)產(chǎn)生的原因：當(dāng)波源與觀察者相對(duì)靜止時(shí)，1s內(nèi)通過(guò)觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目是_____的，觀察到的頻率_____波源振動(dòng)的頻率。當(dāng)波源與觀察者相向運(yùn)動(dòng)時(shí)，1s內(nèi)通過(guò)觀察者的波峰(或密部)的數(shù)目_____，觀察到的頻率_____；反之，當(dāng)波源與觀察者互相遠(yuǎn)離時(shí)，觀察到的頻率_____。頻率一定等于增加增加變小(3)多普勒效應(yīng)的應(yīng)用①測(cè)車(chē)輛速度：交警向行進(jìn)中的車(chē)輛發(fā)射_________的超聲波，同時(shí)測(cè)量______的頻率，根據(jù)反射波頻率____________就能知道車(chē)輛的速度。②測(cè)血流速度：向人體內(nèi)發(fā)射_________的超聲波，超聲波被血管中的血流_____后又被儀器接收，測(cè)出反射波的__________就可得血流速度。③測(cè)星球速度：測(cè)量星球上某些元素發(fā)出的光波的______，然后與地球上這些元素_____時(shí)發(fā)光的頻率對(duì)照，可得星球的速度。2．判一判(1)當(dāng)波源和觀察者向同一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定發(fā)生多普勒效應(yīng)。

()(2)只有橫波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)。

()(3)只有聲波才能發(fā)生多普勒效應(yīng)。

(

)頻率反射波變化的多少頻率反射頻率變化頻率靜止×××3．想一想炮彈由遠(yuǎn)處飛來(lái)從頭頂吼叫而過(guò)的整個(gè)過(guò)程中，我們所聽(tīng)到的音調(diào)會(huì)發(fā)生怎樣的變化？為什么？提示：波源與觀察者距離的變化會(huì)引起接收頻率的變化，頻率的變化會(huì)引起音調(diào)的變化，由于炮彈離我們先變近后變遠(yuǎn)，所以音調(diào)先變高后變低。波的疊加[學(xué)透用活]1．波的獨(dú)立傳播特性?xún)闪胁ㄏ嘤龊?，每列波仍像相遇前一樣，保持各自原?lái)的波形，繼續(xù)向前傳播。2．波的疊加(1)波的疊加原理在兩列波重疊的區(qū)域里，任何一個(gè)質(zhì)點(diǎn)同時(shí)參與兩個(gè)振動(dòng)，其振動(dòng)位移等于這兩列波分別引起的位移的矢量和，當(dāng)兩列波振動(dòng)方向在同一直線(xiàn)上時(shí)，這兩個(gè)位移的矢量和在選定正方向后可簡(jiǎn)化為代數(shù)和。(2)波在疊加時(shí)的特點(diǎn)①位移是幾列波分別產(chǎn)生位移的矢量和。②各列波獨(dú)立傳播。③兩列同相波疊加，振動(dòng)加強(qiáng)，振幅增大。(如圖1所示)④兩列反相波疊加，振動(dòng)減弱，振幅減小。(如圖2所示)[解析]兩列波在同一介質(zhì)中傳播，波速相等，同時(shí)到達(dá)中點(diǎn)P，A正確；因波長(zhǎng)不同，當(dāng)a的波峰到達(dá)S2時(shí)，b的波峰已越過(guò)S1，B錯(cuò)誤；由于a的波長(zhǎng)大于b的波長(zhǎng)，兩列波在P點(diǎn)疊加時(shí)兩列波的波峰不可能同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)，所以P點(diǎn)的位移最大不可能達(dá)A1＋A2，C錯(cuò)誤；兩列波相遇時(shí)，兩列波峰同時(shí)到達(dá)P點(diǎn)的左側(cè)，疊加后位移到達(dá)最大值，所以?xún)闪胁ㄏ嘤鰰r(shí)，繩上位移可達(dá)A1＋A2的點(diǎn)只有一個(gè)，而且此點(diǎn)在P點(diǎn)的左側(cè)，D正確。[答案]AD[對(duì)點(diǎn)練清]1．兩列沿相反方向傳播的、振幅和波長(zhǎng)都相同的半波(如圖甲)，在相遇的某一時(shí)刻(如圖乙)兩列波“消失〞，此時(shí)圖中a、b質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向是 ()A．a(chǎn)向上，b向下 B．a(chǎn)向下，b向上C．a(chǎn)、b都靜止 D．a(chǎn)、b都向上解析：根據(jù)振動(dòng)與傳播方向關(guān)系知，兩列波在a點(diǎn)引起的振動(dòng)方向均向下，在b點(diǎn)引起的振動(dòng)方向均向上，故B正確。答案：B2．波源甲、乙分別在一根水平放置的繩的左右兩端，兩波源發(fā)出 的波在繩中的傳播速度均是1m/s，在t＝0時(shí)刻繩上的波形如圖 中(a)所示，那么根據(jù)波的疊加原理，以下表達(dá)中正確的選項(xiàng)是()A．當(dāng)t＝2s時(shí)，波形如圖①所示，當(dāng)t＝4s時(shí)，波形如圖②所示B．當(dāng)t＝2s時(shí)，波形如圖①所示，當(dāng)t＝4s時(shí)，波形如圖③所示C．當(dāng)t＝2s時(shí)，波形如圖②所示，當(dāng)t＝4s時(shí)，波形如圖①所示D．當(dāng)t＝2s時(shí)，波形如圖②所示，當(dāng)t＝4s時(shí)，波形如圖③所示解析：由題知v＝1m/s，那么t＝2s時(shí)，兩列波正好重疊，疊加后各質(zhì)點(diǎn)位移為0，圖①錯(cuò)，圖②對(duì)；t＝4s時(shí)，兩列波已相互錯(cuò)開(kāi)，互不影響，圖③正確。答案：D3．[多項(xiàng)選擇]在同一均勻介質(zhì)中，有A、B兩列孤立波相向傳播，波速大小相同，振幅分別為A1、A2，某時(shí)刻的波形和位置如下圖，那么以下說(shuō)法正確的有()A．兩列波在傳播到x＝6m處開(kāi)始相遇B．兩列波在傳播到x＝6.5m處開(kāi)始相遇C．x＝6m處的質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)過(guò)程中振幅為A1＋A2D．x＝6.5m處的質(zhì)點(diǎn)在振動(dòng)過(guò)程中振幅為A1＋A2解析：因?yàn)閮烧咚俣认嗤?，故兩者走的路程相同，都傳播?m，所以在x＝6m處相遇，x＝6.5m的質(zhì)點(diǎn)正好是波峰和波峰相遇疊加，在振動(dòng)過(guò)程中振幅為A1＋A2，故A、D正確。答案：AD[學(xué)透用活]1．關(guān)于干預(yù)的條件(1)波的疊加是無(wú)條件的，任何頻率的兩列波在空間相遇都會(huì)疊加。但穩(wěn)定干預(yù)圖樣的產(chǎn)生是有條件的，必須是兩列同類(lèi)的波，并且波的頻率相同、振動(dòng)方向在同一直線(xiàn)上、相位差恒定。(2)如果兩列波的頻率不相等，在同一種介質(zhì)中傳播時(shí)其波長(zhǎng)就不相等，這樣不能形成穩(wěn)定的振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)和減弱點(diǎn)。因此我們就看不到穩(wěn)定的干預(yù)圖樣，只能是一般的振動(dòng)疊加現(xiàn)象。對(duì)波的干預(yù)的理解2．關(guān)于加強(qiáng)點(diǎn)(區(qū))和減弱點(diǎn)(區(qū))(1)加強(qiáng)點(diǎn)：在某些點(diǎn)兩列波引起的振動(dòng)始終加強(qiáng)，質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)最劇烈，振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之和，A＝A1＋A2。(2)減弱點(diǎn)：在某些點(diǎn)兩列波引起的振動(dòng)始終相互削弱，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的振幅等于兩列波的振幅之差，A＝|A1－A2|，假設(shè)兩列波振幅相同，質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)的合振幅就等于零，并不振動(dòng)，水面保持平靜。3．干預(yù)圖樣及其特征(1)干預(yù)圖樣：如下圖。(2)特征①加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)的位置固定不變。②加強(qiáng)區(qū)始終加強(qiáng)，減弱區(qū)始終減弱(加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)不隨時(shí)間變化)。③加強(qiáng)區(qū)與減弱區(qū)互相間隔。[解析]在波峰和波峰或波谷和波谷相遇的地方，振動(dòng)加強(qiáng)；波峰和波谷相遇的地方振動(dòng)減弱，那么M、Q點(diǎn)均為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，N點(diǎn)為振動(dòng)減弱點(diǎn)。MQ連線(xiàn)為振動(dòng)加強(qiáng)區(qū)，所以P點(diǎn)也是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之和。振動(dòng)減弱點(diǎn)的振幅等于兩列波的振幅之差的絕對(duì)值。由于兩列波的振幅相同，故N點(diǎn)振幅為零，即N點(diǎn)靜止不動(dòng)，A、B正確；在波的傳播過(guò)程中，質(zhì)點(diǎn)不隨波遷移，C錯(cuò)誤；M點(diǎn)振動(dòng)始終加強(qiáng)，D錯(cuò)誤。[答案]AB[對(duì)點(diǎn)練清]1．如下圖為兩列相干水波在t＝0時(shí)刻的疊加情況，其中實(shí)線(xiàn)表 示波峰，虛線(xiàn)表示波谷。假設(shè)兩列波的振幅均保持5cm不變，波 速和波長(zhǎng)分別為1m/s和0.5m，C點(diǎn)是BD連線(xiàn)的中點(diǎn)。那么以下 說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 ()A．A、D點(diǎn)振動(dòng)始終加強(qiáng)，B點(diǎn)振動(dòng)始終減弱B．C點(diǎn)始終保持靜止不動(dòng)C．t＝0時(shí)刻，A、B兩點(diǎn)的豎直高度差為10cmD．在t＝0至t＝0.25s的時(shí)間內(nèi)，B點(diǎn)通過(guò)的路程為20cm答案：D

2．(2021·浙江6月選考)將一端固定在墻上的輕質(zhì)繩在中點(diǎn)位置分叉成相同的兩股細(xì)繩，它們處于同一水平面上。在離分叉點(diǎn)相同長(zhǎng)度處用左、右手在身體兩側(cè)分別握住直細(xì)繩的一端，同時(shí)用相同頻率和振幅上下持續(xù)振動(dòng)，產(chǎn)生的橫波以相同的速率沿細(xì)繩傳播。因開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的情況不同，分別得到了如圖甲和乙所示的波形。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是 ()A．甲圖中兩手開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的方向并不相同B．甲圖中繩子的分叉點(diǎn)是振動(dòng)減弱的位置C．乙圖中繩子分叉點(diǎn)右側(cè)始終見(jiàn)不到明顯的波形D．乙圖只表示細(xì)繩上兩列波剛傳到分叉點(diǎn)時(shí)的波形解析：題圖甲中兩手開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的方向相同，那么題圖甲中分叉點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)的位置，所以A、B錯(cuò)誤；題圖乙中兩手開(kāi)始振動(dòng)時(shí)的方向恰好相反，那么題圖乙中分叉點(diǎn)是振動(dòng)減弱的位置，那么在分叉點(diǎn)的右側(cè)終見(jiàn)不到明顯的波形，所以C正確，D錯(cuò)誤。答案：C3．如圖(a)，在xy平面內(nèi)有兩個(gè)沿z方向做簡(jiǎn)諧振動(dòng)的點(diǎn)波源S1(0,4)和S2(0，－2)。兩波源的振動(dòng)圖線(xiàn)分別如圖(b)和圖(c)所示。兩列波的波速均為1.00m/s。兩列波從波源傳播到點(diǎn)A(8，－2)的路程差為_(kāi)_______m，兩列波引起的點(diǎn)B(4,1)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互________(填“加強(qiáng)〞或“減弱〞)，點(diǎn)C(0,0.5)處質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)相互________(填“加強(qiáng)〞或“減弱〞)。答案：2減弱加強(qiáng)[學(xué)透用活]1．波源頻率波源完成一次全振動(dòng)，向外發(fā)出一個(gè)波長(zhǎng)的波，稱(chēng)為一個(gè)完全波。頻率表示單位時(shí)間內(nèi)完成的全振動(dòng)的次數(shù)。因此波源的頻率又等于單位時(shí)間內(nèi)波源發(fā)出的完全波的個(gè)數(shù)。2．接收頻率(1)波源和觀察者相對(duì)靜止。觀察者接收到的頻率等于波源的頻率。對(duì)多普勒效應(yīng)的理解(2)波源和觀察者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)發(fā)生變化，即感覺(jué)到波的頻率發(fā)生變化。波源與觀察者如果相互靠近，觀察者接收到的頻率增大；二者如果相互遠(yuǎn)離，觀察者接收到的頻率減小。3．音調(diào)音調(diào)由頻率決定，頻率高那么音調(diào)高，頻率低那么音調(diào)低。觀察者聽(tīng)到的聲音的音調(diào)，是由觀察者接收到的頻率，即單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)決定的。[典例3][多項(xiàng)選擇]如下圖，男同學(xué)站立不動(dòng)吹口哨，一位女同學(xué)坐在秋千上來(lái)回?cái)[動(dòng)，以下關(guān)于女同學(xué)的感受的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A．女同學(xué)從A向B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，她感覺(jué)哨聲音調(diào)變高B．女同學(xué)從E向D運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，她感覺(jué)哨聲音調(diào)變高C．女同學(xué)在C點(diǎn)向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺(jué)哨聲音調(diào)不變D．女同學(xué)在C點(diǎn)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感覺(jué)哨聲音調(diào)變低[解析]女同學(xué)蕩秋千的過(guò)程中，只要她有向右的速度，她就有靠近聲源的趨勢(shì)，根據(jù)多普勒效應(yīng)，她都感到哨聲音調(diào)變高；反之女同學(xué)向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，她感到音調(diào)變低。選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤。[答案]AD[規(guī)律方法]觀察者接收到的頻率的判斷(1)聲音的音調(diào)取決于頻率，頻率高那么音調(diào)高，頻率低那么音調(diào)低。(2)當(dāng)波源與觀察者相互靠近時(shí)，觀察者接收到的頻率大于波源頻率，音調(diào)變高；反之，觀察者接收到的頻率小于波源頻率，音調(diào)變低。[對(duì)點(diǎn)練清]1．有經(jīng)驗(yàn)的鐵路養(yǎng)護(hù)人員可以從火車(chē)?guó)Q笛的聲音判斷火車(chē)的行駛方向。他所利用的是聲波的 ()A．干預(yù)現(xiàn)象 B．衍射現(xiàn)象C．多普勒效應(yīng) D．反射現(xiàn)象解析：據(jù)多普勒效應(yīng)現(xiàn)象，當(dāng)火車(chē)運(yùn)動(dòng)方向靠近養(yǎng)護(hù)人員時(shí)，他聽(tīng)到的聲音音調(diào)較高，火車(chē)遠(yuǎn)離養(yǎng)護(hù)人員時(shí)，他聽(tīng)到的聲音音調(diào)較低。答案：C2．[多項(xiàng)選擇]一漁船向魚(yú)群發(fā)出超聲波，假設(shè)魚(yú)群正向漁船靠近，那么被魚(yú)群反射回來(lái)的超聲波與發(fā)出的超聲波相比 ()A．波速變大 B．波速不變C．頻率變高 D．頻率不變解析：漁船與魚(yú)群發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，被魚(yú)群反射回來(lái)的超聲波的速度大小不變；由多普勒效應(yīng)知，反射回來(lái)的超聲波的頻率變高，應(yīng)選項(xiàng)B、C正確。答案：BC3．[多項(xiàng)選擇]以下選項(xiàng)與多普勒效應(yīng)有關(guān)的是 ()A．科學(xué)家用激光測(cè)量月球與地球間的距離B．醫(yī)生利用超聲波探測(cè)病人血管中血液的流速C．技術(shù)人員用超聲波探測(cè)金屬、陶瓷、混凝土中是否有氣泡D．交通警察向車(chē)輛發(fā)射超聲波并通過(guò)測(cè)量反射波的頻率確定車(chē)輛行進(jìn)的速度解析：A選項(xiàng)科學(xué)家用激光測(cè)量月球與地球間的距離是利用了波的反射原理，應(yīng)選項(xiàng)A錯(cuò)誤；選項(xiàng)B、D利用了超聲波的多普勒效應(yīng)，故B、D正確；選項(xiàng)C利用了超聲波