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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí) 12.5 波的現(xiàn)象與聲波總教案 一、波的現(xiàn)象 1.波的反射:波遇到障礙物會(huì)返回來(lái)繼續(xù)傳播的現(xiàn)象． (1)波面：沿波傳播方向的波峰（或波谷）在同一時(shí)刻構(gòu)成的面． (2)波線：跟波面垂直的線，表示波的傳播方向． (3)入射波與反射波的方向關(guān)系．①入射角：入射波的波線與平面法線的夾角．② 反射角：反射波的波線與平面法線的夾角． ③在波的反射中，反射角等于入射角；反射波的波長(zhǎng)、頻率和波速都跟入射波的相同． (4)特例：夏日轟鳴不絕的雷聲；在空房子里說(shuō)話會(huì)聽(tīng)到聲音更響． (5)人耳能區(qū)分相差0.1 s以上的兩個(gè)聲音． 2.波的折射: 波從一種介質(zhì)射入另一種介質(zhì)時(shí)，傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象． (1)波的折射中，波的頻率不變，波速和波長(zhǎng)都發(fā)生了改變．(2)折射角：折射波的波線與界面法線的夾角． (3)入射角i與折射角r的關(guān)系(V1和v2是波在介質(zhì)I和介質(zhì)Ⅱ中的波速．i為I介質(zhì)中的入射角,r為Ⅱ介質(zhì)中的折射角)． 3.波的衍射:波可以繞過(guò)障礙物繼續(xù)傳播的現(xiàn)象． 衍射是波的特性，一切波都能發(fā)生衍射．產(chǎn)生明顯衍射現(xiàn)象的條件是：障礙物或孔的尺寸比波長(zhǎng)小或與波長(zhǎng)相差不多。 例如：聲波的波長(zhǎng)一般比墻坡大，“隔墻有耳”就是聲波衍射的例證． 說(shuō)明：衍射是波特有的現(xiàn)象． 4.波的疊加與波的干涉 (1)波的疊加原理：在兩列波相遇的區(qū)域里，每個(gè)質(zhì)點(diǎn)都將參與兩列波引起的振動(dòng)，其位移是兩列波分別引起位移的矢量和．相遇后仍保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．波在相遇區(qū)域里，互不干擾，有獨(dú)立性． (2)波的干涉: ①條件：頻率相同的兩列同性質(zhì)的波相遇． ②現(xiàn)象：某些地方的振動(dòng)加強(qiáng)，某些地方的振動(dòng)減弱，并且加強(qiáng)和減弱的區(qū)域間隔出現(xiàn)，加強(qiáng)的地方始終加強(qiáng)，減弱的地方始終減弱，形成的圖樣是穩(wěn)定的干涉圖樣． 說(shuō)明：①加強(qiáng)、減弱點(diǎn)的位移與振幅． 加強(qiáng)處和減弱處都是兩列波引起的位移的矢量和，質(zhì)點(diǎn)的位移都隨時(shí)間變化，各質(zhì)點(diǎn)仍圍燒平衡位置振動(dòng)，與振源振動(dòng)周期相同． 加強(qiáng)處振幅大，等于兩列波的振幅之和，即A=A1 +A2,質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)能量大，并且始終最大． 減弱處振幅小，等于兩列波的振福之差，即A=∣A1－A2∣,質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)能量小，并且始終最小，若A1=A2，則減弱處不振動(dòng)． 加強(qiáng)點(diǎn)的位移變化范圍： 一∣A1 +A2∣～∣A1 +A2∣ 減弱點(diǎn)位移變化范圍：一∣A1－A2∣～∣A1－A2∣ ②干涉是波特有的現(xiàn)象． ③加強(qiáng)和減弱點(diǎn)的判斷． 波峰與波峰（波谷與波谷）相遇處一定是加強(qiáng)的，并且用一條直線將以上加強(qiáng)點(diǎn)連接起來(lái)，這條直線上的點(diǎn)都是加強(qiáng)的；而波峰與波谷相遇處一定是減弱的，把以上減弱點(diǎn)用直線連接起來(lái)，直線上的點(diǎn)都是減弱的．加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)之間各質(zhì)點(diǎn)的振幅介于加強(qiáng)點(diǎn)與減弱點(diǎn)振幅之間． 當(dāng)兩相干波源振動(dòng)步調(diào)相同時(shí)，到兩波源的路程差Δs是波長(zhǎng)整數(shù)倍處是加強(qiáng)區(qū)．而路程差是半波長(zhǎng)奇數(shù)倍處是減弱區(qū)． 任何波相遇都能疊加，但兩列頻率不同的同性質(zhì)波相遇不能產(chǎn)生干涉． 5.駐波:兩列沿相反方向傳播的振幅相同、頻率相同的波疊加時(shí)，形成駐波． (1)波節(jié)：始終靜止不動(dòng)的點(diǎn)．(2)波腹：波節(jié)與波節(jié)之間振幅最大的點(diǎn)．(3)駐波—特殊的干涉現(xiàn)象:波源特殊;波形特殊 說(shuō)明：駐波與行波的區(qū)別． ①物理意義不同：駐波是兩列波的特珠干涉現(xiàn)象，行波是一列波在介質(zhì)中的傳播． ②質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)情況不同：在行波中各個(gè)質(zhì)點(diǎn)作振格相同的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，在駐波中各個(gè)質(zhì)．點(diǎn)作振幅不同的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)；處于波腹位置的質(zhì)點(diǎn)振幅最大；處于波節(jié)位置的質(zhì)點(diǎn)振幅等于零；其他一些質(zhì)點(diǎn)的振幅也不相同，但都比波腹處質(zhì)點(diǎn)的振幅?。? ③波形不同：行波波形經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，波形向前“平移”，而駐波波形并不隨時(shí)間發(fā)生平移，只是各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)位移發(fā)生變化而已． 6．多普勒效應(yīng) (1)由于波源和觀察者之間有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使觀察者感到頻率發(fā)生變化的現(xiàn)象．實(shí)質(zhì)是：波源的頻率沒(méi)有變化，而是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化． (2)多普勒效應(yīng)的產(chǎn)生原因 觀察者接收到的頻率等于觀察者在單位時(shí)間內(nèi)接收到的完全波的個(gè)數(shù)．當(dāng)波以速度v通過(guò)接收者時(shí)，時(shí)間t內(nèi)通過(guò)的完全波的個(gè)數(shù)為N=vt/λ，因而單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)接收者的完全波的個(gè)數(shù)，即接收頻率f v/λ． 若波源不動(dòng)，觀察者朝向波源以速度V2運(yùn)動(dòng)，由于相對(duì)速度增大而使得單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)觀察者的完全波的個(gè)數(shù)增多，即，可見(jiàn)接收頻率增大了.同理可知，當(dāng)觀察者背離波源運(yùn)動(dòng)時(shí)，接收頻率將減?。? 若觀察者不動(dòng)，波源朝向觀察者以速度v1運(yùn)動(dòng),由于波長(zhǎng)變短為λ/=λ－v1T,而使得單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)觀察者的完全波的個(gè)數(shù)增多，即，可見(jiàn)接收頻率亦增大，同理可知,當(dāng)波源背離觀察者運(yùn)動(dòng)時(shí),接收頻率將減?。? 注：發(fā)生多普勒效應(yīng)時(shí)，波源的真實(shí)率不發(fā)生任何變化，只是觀察者接收到的頻率發(fā)生了變化． (3)相對(duì)運(yùn)動(dòng)與頻率的關(guān)系 ①波源與觀察者相對(duì)靜止：觀察者接收到的頻率等于波源的頻率． ②波源與觀察者相互接近：觀察者接收到的頻率增大． ③波源與觀察者相互遠(yuǎn)離：觀察者接收到的頻率減?。? 二.聲波 (1)空氣中的聲波是縱波．能在空氣、液體、固體中傳播．在通常情況下在空氣中為340m／s，隨介質(zhì)、溫度改變而變． (2)人耳聽(tīng)到聲波的頻率范圍：20 Hz ---xx0 Hz. (3)能夠把回聲與原聲區(qū)分開(kāi)來(lái)的最小時(shí)間間隔為0.1s (4)聲波亦能發(fā)生反射、折射、干涉和衍射等現(xiàn)象．聲波的共振現(xiàn)象稱為聲波的共鳴． (5)次聲波：頻率低于20 Hz的聲波． (6)超聲波：頻率高于xx0 Hz的聲波． 應(yīng)用：聲吶、探傷、打碎、粉碎、診斷等． (7)聲音的分類①樂(lè)音：好聽(tīng)悅耳的聲音．樂(lè)音的三要素：音調(diào)(基音的頻率的高低)響度(聲源的振幅大小)、音品（泛音的多少，泛音的頻率和振幅共同決定的）．聲強(qiáng)：?jiǎn)挝粫r(shí)間內(nèi)通過(guò)垂直于聲波傳播方向單位面積的能量． ②噪聲：嘈雜刺耳的聲音，是妨礙人的正常生活和工作的聲音．噪聲已列為國(guó)際公害． 來(lái)源：