第三章機(jī)械波第三節(jié)機(jī)械波的傳播現(xiàn)象

1．熟悉惠更斯原理的內(nèi)容和應(yīng)用．2．認(rèn)識(shí)波的衍射現(xiàn)象．3．知道衍射是波特有的現(xiàn)象．4．熟悉波發(fā)生明顯衍射的條件．課前?自主預(yù)習(xí)知識(shí)點(diǎn)1機(jī)械波的衍射與惠更斯原理1．定義波可以______________繼續(xù)傳播，這種現(xiàn)象叫作波的衍射．2．發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象的條件：只有縫、孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長(zhǎng)____________或者比波長(zhǎng)________時(shí)，才能發(fā)生明顯的衍射現(xiàn)象．3．一切波都能發(fā)生________，________是波特有的現(xiàn)象．繞過(guò)障礙物相差不多更小衍射衍射4．惠更斯原理：介質(zhì)中波動(dòng)傳到的各點(diǎn)都可以看作是發(fā)射子波的波源，在其后的任一時(shí)刻，這些子波的包絡(luò)面就形成新的波面．知識(shí)點(diǎn)2機(jī)械波的反射、折射1．反射現(xiàn)象波遇到介質(zhì)界面會(huì)__________繼續(xù)傳播的現(xiàn)象．2．反射角與入射角(1)入射角：________光線與法線的夾角，如圖中的α．(2)反射角：________光線與法線的夾角，如圖中的β．返回來(lái)入射反射3．反射定律反射光線、法線與入射光線在____________內(nèi)，反射光線與入射光線分居法線兩側(cè)，反射角________入射角．注意：反射波與入射波的波長(zhǎng)、頻率、波速都相等，但由于反射面吸收一部分能量，反射波傳播的能量將減少．4．折射現(xiàn)象(1)波在傳播過(guò)程中，從一種介質(zhì)_________另一種介質(zhì)時(shí)，波的________方向發(fā)生改變的現(xiàn)象．(2)一切波都會(huì)發(fā)生________現(xiàn)象．同一平面等于進(jìn)入傳播折射知識(shí)點(diǎn)3波的干涉1．波的疊加(1)波的獨(dú)立傳播：幾列波相遇后彼此穿過(guò)，仍然________各自的___________，繼續(xù)傳播．即各自的波長(zhǎng)、頻率等___________．(2)波的疊加：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)特征保持不變同時(shí)矢量和2．波的干涉(1)定義：________相同、相位差恒定、振動(dòng)方向相同的兩列波疊加時(shí)，某些區(qū)域的振動(dòng)總是________，某些區(qū)域的振動(dòng)總是________，這種現(xiàn)象叫作波的干涉，所形成的這種穩(wěn)定圖樣叫作____________．(2)干涉條件：兩列波的頻率必須________；兩個(gè)波源的相位差必須_____________．(3)一切波都能發(fā)生干涉，干涉是波______的現(xiàn)象．頻率加強(qiáng)減弱干涉圖樣相同保持不變特有課堂?重難突破波的衍射1．下列現(xiàn)象屬于波的衍射現(xiàn)象的是 (

)A．在空曠的山谷里喊叫，可以聽(tīng)到回聲B．“空山不見(jiàn)人，但聞人語(yǔ)響”C．“余音繞梁，三日而不絕”D．夏日的雷聲有時(shí)轟鳴不絕【答案】B【解析】空曠的山谷里叫喊，可以聽(tīng)到回聲，這是聲波的反射現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；波遇到障礙物或小孔后通過(guò)散射繼續(xù)傳播的現(xiàn)象叫做波的衍射，“空山不見(jiàn)人，但聞人語(yǔ)響”是聲波的衍射現(xiàn)象，B正確；“余音繞梁，三日而不絕”是聲波的反射，C錯(cuò)誤；雷聲有時(shí)轟鳴不絕，也是聲波的反射，D錯(cuò)誤．2．如圖，在水槽里放三塊擋板，中間留兩個(gè)狹縫，水波通過(guò)狹縫前的傳播情況如圖所示．在擋板后M、N點(diǎn)放置乒乓球，下列說(shuō)法正確的是 (

)A．若兩個(gè)乒乓球都振動(dòng)起來(lái)，則兩個(gè)乒乓球的振動(dòng)頻率相等B．若右側(cè)乒乓球振動(dòng)起來(lái)，則左側(cè)乒乓球可能沒(méi)有振動(dòng)C．若兩個(gè)乒乓球都振動(dòng)起來(lái)，則波源的頻率一定等于乒乓球的固有頻率D．增大波源的振動(dòng)頻率，衍射現(xiàn)象更明顯【答案】A【解析】若兩個(gè)乒乓球都振動(dòng)起來(lái)，都做受迫振動(dòng)，其振動(dòng)頻率等于波源的振動(dòng)頻率，所以兩個(gè)乒乓球的振動(dòng)頻率相等，A正確；由于左側(cè)狹縫更窄，所以衍射現(xiàn)象更明顯，所以若右側(cè)乒乓球振動(dòng)起來(lái)，則左側(cè)乒乓球一定振動(dòng)，B錯(cuò)誤；若兩個(gè)乒乓球都振動(dòng)起來(lái)，則波源的頻率一定等于乒乓球振動(dòng)的頻率，但不一定等于乒乓球的固有頻率，C錯(cuò)誤；增加波源的振動(dòng)頻率，則波長(zhǎng)會(huì)變小，衍射現(xiàn)象變得不明顯，D錯(cuò)誤．A．水波通過(guò)狹縫后波長(zhǎng)變短B．這是水波的衍射現(xiàn)象，有些波不能發(fā)生衍射現(xiàn)象C．此現(xiàn)象可以說(shuō)明，波長(zhǎng)一定，

縫越窄衍射現(xiàn)象越明顯D．此現(xiàn)象可以說(shuō)明，縫寬一定，波長(zhǎng)越長(zhǎng)衍射現(xiàn)象越明顯【答案】D【解析】水波通過(guò)狹縫后波長(zhǎng)不變，A錯(cuò)誤；這是水波的衍射現(xiàn)象，衍射是波特有的性質(zhì)，任何波都能發(fā)生衍射現(xiàn)象，B錯(cuò)誤；該實(shí)驗(yàn)的狹縫寬度相等，波長(zhǎng)不等，則此現(xiàn)象可以說(shuō)明，縫寬一定，波長(zhǎng)越長(zhǎng)衍射現(xiàn)象越明顯，C錯(cuò)誤，D正確．波的反射和折射現(xiàn)象4．(多選)下列敘述中屬于波的反射現(xiàn)象的是 (

)A．夏日的雷聲有時(shí)會(huì)轟鳴不絕B．隔墻有耳C．在空房間里講話，會(huì)感到聲音更響D．水波從深水區(qū)進(jìn)入淺水區(qū)傳播方向發(fā)生改變【答案】AC【解析】夏日的雷聲有時(shí)會(huì)轟鳴不絕，這是波在傳播過(guò)程中遇到障礙物會(huì)返回原介質(zhì)繼續(xù)傳播的反射現(xiàn)象，A正確；隔墻有耳，這是波可以繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的衍射現(xiàn)象，B錯(cuò)誤；在空房間里講話，會(huì)感到聲音更響，這是波在傳播過(guò)程中遇到障礙物會(huì)返回原介質(zhì)繼續(xù)傳播的反射現(xiàn)象，C正確；水波從深水區(qū)進(jìn)入淺水區(qū)傳播方向發(fā)生改變，這是波的折射現(xiàn)象，D錯(cuò)誤．5．某物體發(fā)出的聲音在空氣中的波長(zhǎng)為1m，波速為340m/s，在海水中的波長(zhǎng)為4.5m．(1)該波的頻率是多少？在海水中的波速是多少？(2)若物體在海面上向海底發(fā)出的聲音經(jīng)1.5s后聽(tīng)到回聲，則海底深為多少？(1)頻率f由波源決定，反射和折射中頻率相同．(2)波速v由介質(zhì)決定，同一介質(zhì)中波速不變；不同介質(zhì)波速變化．(3)據(jù)v＝λf知，波長(zhǎng)λ與v及f有關(guān)，即與介質(zhì)及波源有關(guān)．反射波與入射波在同一介質(zhì)中傳播，頻率相同，故波長(zhǎng)相同．折射波與入射波在不同介質(zhì)中傳播，f相同，v不同，故λ不同．理解波的疊加與波的干涉現(xiàn)象6．老師利用儀器得到頻率和初相位相同、振幅不同的兩列水波的穩(wěn)定干涉圖樣，如圖，其中S1、S2代表波源，實(shí)線代表水波波峰(OM連線除外)，虛線代表水波波谷，M、N、O、P是波線與波線的交點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是 (

)A．N點(diǎn)的位移總比M點(diǎn)的位移小B．OM連線上所有的點(diǎn)都是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)C．M點(diǎn)到S1、S2的距離差等于水波半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍D．N點(diǎn)、P點(diǎn)是振動(dòng)減弱點(diǎn)，所以N點(diǎn)、P點(diǎn)不振動(dòng)，此處水面平靜【答案】B【解析】波峰與波峰、波谷與波谷疊加振動(dòng)加強(qiáng)，波峰與波谷疊加振動(dòng)減弱；兩波源振幅不同，加強(qiáng)點(diǎn)、減弱點(diǎn)仍會(huì)振動(dòng)，位移仍會(huì)隨著時(shí)間變化，所以減弱點(diǎn)的位移有可能大于加強(qiáng)點(diǎn)的位移，A、D錯(cuò)誤；如圖穩(wěn)定的干涉圖樣，振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)始終加強(qiáng)，振動(dòng)減弱點(diǎn)始終減弱，加強(qiáng)點(diǎn)連線上的點(diǎn)也是加強(qiáng)點(diǎn)，B正確；M點(diǎn)是加強(qiáng)點(diǎn)，減弱點(diǎn)到波源的路程差才等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，C錯(cuò)誤．7．(2024年深圳福田紅嶺中學(xué)段考)現(xiàn)在的智能手機(jī)大多有“雙MIC降噪技術(shù)”，簡(jiǎn)單說(shuō)就是在通話時(shí)，輔助麥克風(fēng)收集背景音，與主麥克風(fēng)音質(zhì)信號(hào)相減來(lái)降低背景噪音．圖甲是原理簡(jiǎn)化圖，圖乙是理想狀態(tài)下的降噪過(guò)程，實(shí)線表示環(huán)境噪聲聲波，虛線表示降噪系統(tǒng)產(chǎn)生的等幅降噪聲波，則下列說(shuō)法正確的是 (

)A．降噪過(guò)程應(yīng)用的是聲波的衍射原理B．理想狀態(tài)下，降噪聲波與環(huán)境噪聲聲波的傳播速度大小相等，波長(zhǎng)相等C．P點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)一個(gè)周期振動(dòng)所經(jīng)過(guò)的路程為4A(A為降噪聲波的振幅)D．P點(diǎn)處的質(zhì)點(diǎn)經(jīng)過(guò)一個(gè)周期向外遷移的距離為一個(gè)波長(zhǎng)【答案】B【解析】由圖甲可看出，理想狀態(tài)下降噪聲波與環(huán)境聲波波長(zhǎng)相等，波速相等，則頻率相同，疊加時(shí)產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，由于兩列聲波等幅反相，所以振動(dòng)減弱，起到降噪作用，A錯(cuò)誤，B正確；圖乙所示，此時(shí)介質(zhì)中的質(zhì)點(diǎn)P處于平衡位置，但因?yàn)閮闪新暡ǖ却蠓聪颍院险穹鶠榱?，故質(zhì)點(diǎn)P靜止不動(dòng)，速度為零，C錯(cuò)誤；波傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)不隨波移動(dòng)，只在平衡位置附近振動(dòng)，則P點(diǎn)并不隨波移動(dòng)，D錯(cuò)誤．8．水槽中，波源是固定在同一個(gè)振動(dòng)片上的兩根細(xì)桿，當(dāng)振動(dòng)片振動(dòng)時(shí)，兩根細(xì)桿周期性地觸動(dòng)水面，形成兩個(gè)波源．這兩列波相遇后，在它們重疊的區(qū)域形成如圖所示的圖樣．下列說(shuō)法中正確的是

(

)A．這是水波的衍射現(xiàn)象B．這兩個(gè)波源的振動(dòng)頻率相同C．加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)在水面上的位置會(huì)發(fā)生變化D．這是水波特有的現(xiàn)象，其他波沒(méi)有此類現(xiàn)象【答案】B【解析】這是水波的干涉現(xiàn)象，A錯(cuò)誤；形成穩(wěn)定的干涉圖樣時(shí)，兩列波的頻率一定相同，B正確；加強(qiáng)區(qū)和減弱區(qū)在水面上的位置是固定的，不會(huì)發(fā)生變化，C錯(cuò)誤；干涉現(xiàn)象是波所特有的現(xiàn)象，只要是波，就能產(chǎn)生干涉現(xiàn)象，D錯(cuò)誤．9．(2024年中山期末)如圖所示為兩個(gè)相干波源某一時(shí)刻的干涉圖樣，實(shí)線表示波峰，虛線表示波谷．兩列波的振幅不同，a、b、c、d是波傳播路徑上的四個(gè)點(diǎn)．此刻兩列波在d點(diǎn)引起的位移都是零，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．a(chǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)，c是振動(dòng)減弱點(diǎn)B．無(wú)法判斷d點(diǎn)是振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)還是減弱點(diǎn)C．b點(diǎn)一直處于平衡位置【答案】D

干涉規(guī)律(1)振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)的振動(dòng)總是加強(qiáng)，但并不是始終處于波峰或波谷，它們都在平衡位置附近振動(dòng)，有的時(shí)刻位移也為零．只是振幅為兩列波振幅之和，表現(xiàn)為振動(dòng)劇烈．(2)振動(dòng)減弱點(diǎn)的振動(dòng)始終減弱，位移的大小始終等于兩列波分別引起位移的大小之差，振幅為兩列波振幅之差．如果兩列波的振幅相同，則振動(dòng)減弱點(diǎn)將會(huì)總是處于靜止．課后?全能進(jìn)階A組·基礎(chǔ)鞏固1．(多選)下列現(xiàn)象中利用波的反射的是 (

)A．在水里的人能聽(tīng)到岸上的聲音B．醫(yī)生給病人做超聲波檢查C．漁民利用聲波探測(cè)魚(yú)群D．潛艇利用聲吶探測(cè)周圍物體的分布情況【答案】BCD【解析】在水里的人能聽(tīng)到岸上的聲音是利用了聲波的折射，超聲波檢查身體、潛艇中的聲吶都是利用了超聲波的反射，漁民利用聲波探測(cè)魚(yú)群利用了聲波的反射，故A錯(cuò)誤，B、C、D正確．2．蟾蜍在池塘邊平靜的水面上鳴叫，某時(shí)形成如圖所示的水波．若蟾蜍的鳴叫頻率不變，下列選項(xiàng)正確的是 (

)A．岸邊的人接收到鳴叫的聲波是橫波B．水波從淺水區(qū)傳入深水區(qū)，頻率變小C．水面上的落葉遇到水波后做受迫振動(dòng)D．水波遇到大石頭比遇到小石頭更容易發(fā)生衍射現(xiàn)象【答案】C【解析】聲波是縱波，可知岸邊的人接收到鳴叫的是縱波，A錯(cuò)誤；頻率由波源決定，可知水波從淺水區(qū)傳入深水區(qū)頻率不變，B錯(cuò)誤；水面上的落葉遇到水波后，落葉在水波的干擾之下發(fā)生振動(dòng)，落葉做的是受迫振動(dòng)，C正確；當(dāng)波長(zhǎng)與障礙物的尺寸相差不多時(shí)，能夠發(fā)生明顯衍射現(xiàn)象，可知波長(zhǎng)一定時(shí)，水波遇到大石頭比遇到小石頭更不容易發(fā)生衍射現(xiàn)象，D錯(cuò)誤．3．(多選)一列水波通過(guò)某孔的實(shí)際情況如圖所示，現(xiàn)把孔的尺寸變小，或者把水波的波長(zhǎng)變大，水波通過(guò)孔后的假想情況如圖中四幅圖所示，其假想錯(cuò)誤的圖示有 (

)A．孔變小B．孔變小

C．波長(zhǎng)變大D．波長(zhǎng)變大【答案】BD【解析】衍射現(xiàn)象是普遍存在的．波遇到障礙物時(shí)都有繞過(guò)障礙物的特性，即衍射現(xiàn)象，但只有當(dāng)障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或兩者相差不大時(shí)才能觀察到明顯的衍射現(xiàn)象．4．如圖甲所示，在某一均勻介質(zhì)中，A、B是振動(dòng)情況完全相同的兩個(gè)波源，其簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的圖像如圖乙所示．介質(zhì)中P點(diǎn)與A、B兩波源間距離分別為3m和5m，兩波源形成的簡(jiǎn)諧橫波分別沿AP、BP方向傳播，波速都是20m/s．則下列說(shuō)法正確的是 (

)A．這兩列簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)為4m，P點(diǎn)的振動(dòng)加強(qiáng)B．這兩列簡(jiǎn)諧橫波的波長(zhǎng)為4m，P點(diǎn)的振動(dòng)減弱C．P點(diǎn)在該時(shí)刻振動(dòng)減弱，再過(guò)半個(gè)周期其振動(dòng)加強(qiáng)D．隨著時(shí)間的推移，質(zhì)點(diǎn)P將遠(yuǎn)離A、B兩波源，無(wú)法判斷是加強(qiáng)還是減弱【答案】B5．某儀器發(fā)射甲、乙兩列橫波，在同一均勻介質(zhì)中相向傳播，波速v大小相等．某時(shí)刻的波形圖如圖所示，則這兩列橫波 (

)A．在x＝9.0m處開(kāi)始相遇B．在x＝10.0m處開(kāi)始相遇C．波峰在x＝10.5m處相遇D．波峰在x＝11.5m處相遇【答案】C6．如圖為一“環(huán)腔式”降噪器的原理圖，可以對(duì)高速氣流產(chǎn)生的噪聲進(jìn)行降噪．波長(zhǎng)為λ的聲波沿水平管道自左側(cè)入口進(jìn)入后分成上、下兩部分，分別通過(guò)通道①、②繼續(xù)向前傳播，在右側(cè)匯聚后噪聲減弱，其中通道①的長(zhǎng)度為10λ，下列說(shuō)法正確的是 (

)A．該降噪器是利用波的衍射原理設(shè)計(jì)的B．通道②的長(zhǎng)度可能為8.5λC．通道②的長(zhǎng)度可能為8λD．該降噪器對(duì)所有頻率的聲波均能起到降噪作用【答案】B7．如圖所示，操場(chǎng)上的喇叭正在播放音樂(lè)，有高音也有低音．小紅同學(xué)走到離操場(chǎng)不遠(yuǎn)的教學(xué)大樓后面，此時(shí)已經(jīng)完全看不到操場(chǎng)上的喇叭了，但依然可以聽(tīng)到喇叭的聲音，這是聲波的________(填“反射”或“衍射”)現(xiàn)象；小紅同時(shí)發(fā)現(xiàn)，喇叭播放的音樂(lè)聲有所減弱，但________(填“高音”或“低音”)部分減弱得較明顯一些．【答案】衍射高音【解析】小紅位居教學(xué)大樓的后面，完全看不到播放音樂(lè)的喇叭，但依然可以聽(tīng)到喇叭的聲音，這是聲波的衍射現(xiàn)象．聲波在空氣中傳播的速度一定，低頻部分的波長(zhǎng)較長(zhǎng)，高頻部分的波長(zhǎng)較短，在繞過(guò)教學(xué)大樓時(shí)，高頻部分的波發(fā)生衍射的現(xiàn)象不如低頻部分的波發(fā)生衍射的現(xiàn)象明顯，故高音部分減弱得較為明顯．B組·能力提升8．(2025年韶關(guān)期中)在水槽中放兩塊擋板，中間留一個(gè)狹縫，觀察水波通過(guò)狹縫后的傳播情況，保持狹縫的寬度不變，改變水波的波長(zhǎng)，得到三幅照片如甲、乙、丙所示，對(duì)應(yīng)的水波波長(zhǎng)分別為λ1、λ2、λ3，下列說(shuō)法正確的是

(

)A．這是水波的反射現(xiàn)象B．這是水波的折射現(xiàn)象C．對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)關(guān)系為λ1＞λ2＞λ3D．對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)關(guān)系為λ1＜λ2＜λ3【答案】C【解析】這是水波的衍射現(xiàn)象，A、B錯(cuò)誤；隨著波長(zhǎng)的減小，當(dāng)波長(zhǎng)與狹縫寬度相比非常小時(shí)，水波將沿直線傳播，衍射現(xiàn)象