高二物理同步輔導教材

第1講

一、本講進度及主要的內容

第十章機械波第1、2節波的形成和傳播波的圖象課本第1頁——第7頁

二、學習指導

1.什么是波？

石子投入平靜的湖面，在水面上形成以石子投入處為圓心的圈圈向外傳播的凹凸不平的水面波；

用力敲擊鼓面，鼓皮上，下振動，帶動周圍的空氣也上，下振動，這種振動形式由近及遠的傳播，形

成聲波，波是什么呢？是一種運動形式由近及遠的傳播過程——波動。

2.波是怎樣形成的呢？

如圖1所示，將連續介質分成許多小部分，每一小部分可以看作一個質點，當每個質點在平衡位置時,

1231567891011.2131415!718相互之間沒有發生形變，沒有力的作用，當振動源1向上

T二I一-............運動時，它和質點2之間的距離變大，相當于發生了拉伸

It3450?8?1?1］1,2<314至亭1,71,8形變，于是產生彈力作用［點擊后出現圖中紅色箭頭］,在

力F.的作用下，質點2向上運動，它和質點3之間的距離

圖1變大……以此類推，在介質中出現凹凸相間的波動。

3.波是如何分類的？

山介質質點振動方向與波傳播方向的相互關系，波可分為最簡單的兩種；橫波(課本P4)和縱波(課

本P4)兩種。

橫波山波峰和波谷兩部分組成，縱波由疏部和密部兩部分組成。

自然界中的波其實是較復雜的，如地震發生時，從波源傳出的波既有橫波，又有縱波；在水面形成的，

每個質點的運動過程既不和波的傳播方向平行，也不和波的傳播方向垂直，而是沿和一個圓形波軌跡

運動，這是一種圓形波，在研究時，有時把它簡化為橫波。

4.什么是機械波？機械波產生的條件是什么？

機械振動在介質中傳播，形成機械波，在介質中形成機械波必須具備兩個條件：首先，要有振動源(引

起振動，并向外傳遞能量)；其次，要有介質，沒有介質，只有振動源的振動，而不能將振動形式向

外傳播。

5.機械波的本質是什么？

從日常生活的經驗可知，當機械波向四周傳播時振源和介質中的質點中的質點并未發生遷移，［想」

想，如果振動源發生了遷移，你還敢不敢講話了呢？］它只是：

(1)將波源的能量傳遞了出去。從圖1可知，當質點1向上運動時，

山于形變，作用在質點2上的彈力F,和質點2運動方向的夾角小于90,

F'對質點2做正功，將機械能傳給質點2,以此類推，能量由近及遠傳

遞了出去。

(2)將振動形式傳遞出去，介質中每個質點的振動形式都和振源相似,

只是逐一推遲了開始振動的時刻而已。

(3)可以傳遞信息，將不同的信息加在波上，可隨波的傳播傳到遠方,

如聲帶振動的語言信息加在空氣波上傳到遠方，廣播、電視的電信號加圖2

在無線電波上傳播到遠方等。

6.什么是波的圖象?

將同一時刻介質中各質點的位移描繪出來，并把這些點連成曲線就得到這一時刻的波動圖象，圖2中

所示波動圖象在學習時應掌握以下知識點［首先出圖10-2中黑線內容］

(1)縱坐標表示各質點在圖示時刻相對平衡位置的位移。

(2)橫坐標表示各質點的平衡位置到坐標原點的距離。

(3)可談出波的振幅的大小為A

(4)可以判斷波的傳播方向、質點運動方向和波形變化之間的關系。

當波向右傳播時，經過At時間波向前傳播一段距離［點擊后出現圖10—2中紅色虛線］。

波在介質中傳播，單位時間內某波峰或波各向前傳播的距離等于波速，由速度公式可知△x=0Zkt［點

擊后出現圖10-2中黃色所示的內容］

在橫波中各質點運動方向和波傳播方向相互垂直，這兩者與波形變交換之間有何關系呢？

逆著波的傳播方向看過去，質點1,2在波峰傳播方向的前方，質點3在波谷的中央，質點4在波谷

傳播方向的前方，當波從黑色變到紅色的過程中，質點1必須向上運動才能達到圖中所示的位置，可

通過歸納可得到如下結論：

波峰(谷)前點指向波峰(谷)

而質點不在波谷中央，即位移負向最大處，此時其速度為零，沒有運動方向，但經過極短的At時間

后，其必向上運動［想一想，為什么？

7.波動圖象與振動圖象的區別有哪些？

類別振動圖象波動圖象

研究對象單個質點連續介質中大量介質質點

物理意義同一質點不同時刻位移的集合同一時刻許多質點位移的合

介質中各質點平衡位置與所選坐標原

橫坐標軸時間

點的距離

y

A

A/\\/〈

圖線"[\"°

-A1V-A

1

隨著時間的推移，圖線按上圖中黃隨著時間的推移，圖線向右(或左)

圖線的變化

線所示延伸整體移動到黃線所示的位置［點擊］

區別方法根據橫軸所代表的物理量作出判斷

三.典型例題講解

例1.下列關于機械波的說法正確的有

①有機械振動就有機械波

②有機械波就一定有機械振動

③沒有機械振動就沒有機械波

④沒有機械波就沒有機械振動

分析本題可用概念分析法求解：

思路1,機械波的本質是機械振動在介質中傳播的過程，只要有機械波在介質中傳播，各質點必做機

械振動，沒有質點的機械振動，機械波就不可能傳播。

思路2,機械波的傳播需要兩個條件：波源和傳播的介質，若沒有介質，振源做機械振動，而波不能

形成。如，宇航員在月球表面不能通過聲音傳遞信息。

答案②，③是正確的。

例2.繩中有一列正弦橫波，沿X軸傳播圖3中a,b是繩上兩點，它們在x軸方向上的距離小于一個波長,

當a點振動到最高點時，b點恰經過平衡位置向上運動，試在圖上a,b之間畫出兩

個波形分別表示：

（1）沿X軸正方向傳播的波

（2）沿X軸負方向傳播的波（在所畫形上要注明符號）

分析：如圖4所求，標出b點的運動方向向上[點擊1],由

本節歸納的波的傳播方向與質點運動方向可知：bX

“波峰前點指向波峰”

當波向右傳播時波峰在b點左側；因為a,b間距離小于一個波長；因為a

點在振動的最高點，所以[點擊②]波形圖如圖中黃線所示

[想一想，為什么？]

若波向左傳播，波形圖又如何呢？請你自行畫出來，當你得到答案后，請點擊③核對是否正確。

例3.試分析單個質點做簡諧運動和機械波傳播過程中介質中各個質點做簡諧運動的能量各自遵循的變化

規律是什么？

分析單個質點在忽略介質阻力的條件下做簡諧運動，質點在平衡位置時所受恢復力為零。質點的動

能最大，彈性勢能為零，當質點從平衡位置向振幅運動時克服恢復力做功，動能轉化為彈性勢能，到達振

幅點時動能為零，彈性勢能最大，在這一轉化過程中機械能總量守恒。

機械波在介質傳播的過程中，如圖1所示時刻，質點1和2之間所發生的形變最大，此時質點2具有

的彈性勢能最大，當質點2到達振幅處時，質點2和1,3之間的形變是介質中各點之間的形變最小的，

因而質點2具有的彈性勢能最小。

當波周而復始在介質中傳播的過程中各質點在平衡處速度最大，具有動能最大；在振幅處速度為零，

動能也為零。

因此，在機械波傳播的過程中各質點雖做簡諧振動，但在平衡位置處機械能最多，在振幅處機械能最

少。為什么各質點做簡諧運動，而機械能又不守恒呢？請你想一想，為什么？

鞏固練習

（一）選擇題

1.關于振動和波的關系，下列幾種說法中正確的是[]

A振源做機械振動，一定產生機械波B介質中各質點由近及遠地傳播開去

C質點的振動能量由近及遠傳遞出去

D如果波源停止振動，在介質中傳播的波動也就立即停止

2.區分縱波和橫波的根據是[]

A質點振動的方向和波的傳播方向的關系B介質中質點振動的振幅與振源振幅的關系

C質點振動的快慢與機械波傳播快慢的關系D以上三種均都不能作出判斷

3.在平靜的湖面上漂浮著一輕木塊，向湖中投入一石塊，在湖面上激起水波，關于木塊的運動情況,

以下說法正確的是[]

A因為“隨波逐流”木塊將被推至遠處

B無論木塊離波源的遠近如何，它都不能被波推動，最多只能在湖面上做上下振動

C因不知道木塊離波源的距離，它可能被推動，也可能不被推動

D木塊被推動的距離與木塊的質量大小和所受水的阻力的大小有關

4.沿繩傳播的一列機械波，當波源突然停止振動時，有[]

A繩上各點同時停止振動，橫波立即消失B繩上各點同時停止振動，縱波立即消失

C離波源較遠的各質點先停止振動，較近的各質點稍后停止振動

D離波源較近的各質點先停止振動，較遠的各質點稍后停止振動

5.一列簡諧橫波在X軸上傳播，在某時刻的波形如圖5所示，已知此時

質點F的運動方向向下，貝此]

1）此波朝X軸負方向傳播

2）質點D此時向下運動

3）質點B將比質點C先回到平衡位置

4）質點E的振幅為零圖5

以上說法中正確的是[]

A1)2)B2)3)C3)4)D1)4)

6.如圖6是P點為波源的一列向右傳播的橫波,在圖中標出了A。B?CoD?E5個質點，以下說法中

錯誤的是[]

A5個質點的振幅相同

B5個質點的位移相同

C5個質點的振動周期相同

DD點的振動落后于C點的振動

（二）填空題

7.一列橫波，開始時振源向上振動，波傳到介質中任一質點時，該質點開始時應向（）振動,

在波的傳播方向的最前方應是（）（選填“波峰”或“波谷

8.圖7所示是一列沿X軸正方向傳播的簡諧橫波，則

（1）A點的振動方向為（）

x/cm

C點的振動方向為（）

（2）速度最大的點是（）

速度最小的點是（）

（3）B點所在的位置是波的（）圖7

（4）這列波的振幅是（）

（三）作圖題

9.一列簡諧橫波沿X軸傳播，在某一時刻質點A的坐標為（2,1）,其速度為零；質點B的坐標為

/cm

（5,0）,且向上運動，如圖8所示，已知這列橫波的波長大于3cm,若這.yA

列橫波向右傳播，則其波長為（）cm,若這列橫波向左傳播則其波長

.一—Bx/,cm

為（）cm,畫出向左傳播的一個完整的波形圖。11234567

圖8

參考答案

1.B2.A3.B

4.D[提示：波源停止振動后，在介質中已形成的波將繼續傳向遠方，當波傳播過去后介質中的原點

才停止振動]

5.A[提示：由波谷前點指向波谷可知波向左傳播。D點向下運動；各質點的振幅相同；B點要向上運

動到振幅位置后才向平衡位置運動]

6.B

7.上，波峰

8.(1)+y方向，-y方向

(2)A,B

(3)波谷的中央

(4)5cm

9.12,4(點擊后在圖示中出現紅色波形)

六.附錄：例3思考題

因為機械波傳播的過程中是能量由近及遠的傳播過程。某質點在平衡位置時和鄰近質點間的形變最

大，前方質點對它做功，它對后方質點做功都最多，此時具有的機械能最多。當質點在振幅點時速度為零,

它和鄰近質點間的形變最小，具有的彈性勢能也最小。在能量傳遞的過程中每個質點每個時刻的機械能數

值在變化，而經過一個周期后機械能的數量不變。

第2講

一、本講進度及主要內容

第十章第3節課本第8頁——第10頁

二、學習指導

1、波長的定義及判斷方法。

波長定義見課本P8第8行,在學習特別要注意“相鄰”，這是為什么呢？

因為波的傳播具有周期性重復的特點，在一列波中間位移相等的質點很多，它們的平衡位置之間的距

離分別等于波長的整數倍，只有“相鄰”的兩個質點之間的距離才等于1個波長。

波長還有三種判斷的方法，你知道嗎？思考后請見附尋1。

2、什么是周期？它的大小是如何確定的？

當波源完成??次全振動時帶動周圍質點的振動，波連續不斷向外傳播的過程中，各質點的振動與波源

類似，只是相對滯后不同的時間，因此各個質點的動周期與波源相同，這個周期又叫做波的周期，它

是由波源決定的,是波源完成一次助全振動的時間，單位為S。

波源在一秒內完成全振動的次數稱為波的頻率，單位是H?,它與周期的關系是：f=_L

T

3、什么是波速？影響波速大小的因素是什么？

波在介質中傳播的快慢程度稱為波速，波速的大小由介質本身的性質決定,在不同的介質中波傳播的

速度不同，在學習時還應注意：在同種介質中波速還與溫度有關，溫度越高，波速越大；波速還與波

的種類有關。如，地震波在地殼中傳播時縱波的速度大于橫波的傳播速度。在地震發生時縱波從震源

出發先到達地表，橫波后到，于是地震區域的災民感到地面先上、下振動，后左、右慢動(想一想，

為什么？)

4、波速，波長和頻率的關系。

波源完成一次全振動的過程中，振動在介質中傳播的距離等于一個波長，波在介質中的傳播過程也可

用勻速運動的模型理解，因此，u=Z==±

Tt

上式中S為波傳播的距離，t為傳播這段距離所對應的時間。

三、典型例題講解

5-

例1.圖1是一列簡諧波在t=0時的波動圖象，波的傳播速度為2m/s,則從t=0到t=2.5s的時間內，

質點M通過的路程是%位移是m.

分析:在波傳播的過程中質點M在平衡位置附近做往復運動，它通過的路與波傳播的路程是兩回事，不要

混為一談。

在一個周期內質點通過的路程是振幅的4倍，只要求出質點完成多少個全振動，即可求出通過的總路

程。

從圖中得出幾=0.4〃?

解-：v=-

T

20.4f7S一

T=一=——=0.2(s)〃=上=上=125在2.5S內質點完成12.5個全振動,從圖中可看出M

"2T0.2

點仍在平衡位置向下運動,所以位移為零，通過的路程為：4AX12.5=4X5X12.5=250（cm）=2.5（m）

點評注意波的傳播的周期性特點及所求物理量的含義是十分重要的

例2:圖2的a圖中有一條均勻的繩，1,2,3,4…….是繩上一系列等間隔的點,現有一列簡諾橫波沿

此繩傳播,某時刻，繩上9,10,11,12四點的位置和運動方向如b圖所示（其他點的運動情況未畫

出），其中點12的位移為零，向上運動，點9的位移達到最大值,試在c圖中畫出再經過3/4周期時

點3,4,5,6的位置和速度方向，其他點不必畫，（c圖的橫,縱坐標與a,b圖完全相同）

分析由已知條件可知，點9到點12的平衡位置間的距離為4,可在圖上補出一個完整的波形［點擊］及3

4

至6點的位置和各點運動的方向，經過3次全振動，質點6向下到波谷,回到平衡位置，再運動到波峰位置

4

（其余各點分析過程從略,請你依次上述方法推導），則3至6點的位置和速度方向如圖所示.

點評本題還有另一種思考方法,先求出經過3周期9至12點的位置,再延伸到3至6點可得答案［點擊后

4

在圖c中可得圖形］

例3-根拉直的水平彈性長繩上,a,b兩點相距,14.Om,b點在a點右方，如圖4所示，當一列簡諧橫波

沿此長繩向右傳播時，若a點的位移到達正極大時，b點的位移恰好為零，且向下運動；經過1。00S后，

a點的位移為零;且向下運動，而b點的位移恰達到負極大，則這列簡諧波的波速可能等于（）

A.4.67m/sB.6m/sC.10m/sD.14m/s

分析這是一道考查波長，周期和波速關系及波動周期性重復規律的問題，根據已知條件可畫出a,b之間

不完整的波形示意圖如圖5中實線所示。

［提示：波谷前點指抽向谷］

由于a,b之間還可能有幾個完整的波形則5=（^+2）/1

［提示：根據空間幾何關系求得］

4s-56

八EE"…2…]

當t=l.00s時波形圖如圖5中虛線所示，則a點可能經過n個完整的的周期和周期，則t=（n+J_）T

44

［提示：想一想兩個參數k和n是相同，還是不同？］

4r4

T=------=-----=0,1,2……］

4〃+14〃+1

由波速公式可得

當n,k=0時v=y=4.67（帆/s）

70

當n,k=l時v=萬=10（m/s）

答案應選A和C

點評波傳播過程中取波傳播的時間和距離一定時，周期和波長都可能出現周期性重復的規律，而這

兩者又沒有一定要是同一完整性重復一點，因此n和K不一定相等。

滿足波速公式的可能數值有無窮多個，而題只給出4個作出判斷，因而沒有必要把其他的數值算出。

例4:臺北消息：1999年9月21日凌晨，臺灣南投地區發生了7.6級大地震,它是由臺灣中部大茅-一雙

冬及車籠鋪兩塊斷層受到擠壓,造成劇烈上升及平行移位而形成的，已知地震波分三種:縱波（P波），速度

VP=9.9KM/S;橫波（S波），速度Vs=4.5KM/S;面波（L波），速度VL,<Vs,在淺源地震中破壞力最大

（1）位于震源上方的南投地區某中學實驗室內有水平擺A與豎直擺B（如圖6甲），地震發生時最先劇烈震動

的是哪個擺？

（2）臺中市地震觀測臺記錄到的地震曲線假若如圖6乙可知a,b.c三種波形各對應于哪能種

地震波?若在曲線圖上測得P波與S波的時間差為7.6S,則地震臺距震源（2）多遠？

（3）假若地震P波沿直線傳播到臺中市時,當地地表某標志物振動方向沿圖6丙中2T方向，

測得某時刻該標志物的水平分位移x=23.1mm,豎直分位移y=0.4mm，試山此估算震源深度h

T（臺中）N（南投）

5^

Z（震源）

解（1）思路1:縱波中質點振動方向與波的傳播方向相同,而橫波則垂直，

聯系地震發生的實際圖景,波從地下的震源向地表傳播.波的傳播方向，質點振動方向和地表

建筑物的位置有何關系？

思路2VP>VS

結論B擺先發生劇烈振動

（2）思路1各種波傳播的距離相等

思路2波速大的先到達地表，在地震曲線上首先表示出來

思路3由速度公式和時間差可求解

結論a為縱波波形,b為橫波波形，L為面波波形。

由波速公式可得

ss

--------------=

VV

SP

上咕=62.7飲用）

V—V

PS

(3)思路1作出圖7所示空間圖景

思路2地球半徑6400Km絕對大于62.7Km,在圖7中可認為TNZ為一三角形,則

NT?ZT

結論：h=—■s=\A（km）

點評忽略次要因素抓住主要因素,建立理想化模型,是用課本基礎知識解決實際問題

重要方法之一.

鞏固練習

（一）選擇題

1.關于機械波的概念，下列說法中正確的是[]

A.質點振動的方向總是垂直于波傳播的方向

B.簡諧波沿長繩傳播,繩上相距半個波長的兩質點振動位移相等

C.任一振動質點每經過一個周期沿波的傳播方向移動一個波長

D.相隔一個周期的兩時亥IJ,簡諧波的圖象相同

2.如圖8所示,是一列沿x軸正方向傳播的簡諧波在某一時刻的波形圖，以下判斷不正確的是[]

A.波在A,B兩質點間傳播的時間為?！周期

4

B.A,C兩質點的位移相同

C.B,C兩點的振幅相同

I).C.E兩點的平衡位置間的距離為半個波長

3.一列橫波沿水平方向傳播,某一時刻的波形如圖9所示,則圖中a,b,c,d四點在此時刻具有相同運動

方向的是[]

A.a和cB.a和bC.b和c

4.聲波在鋼軌中傳播的速度遠大于在空氣中傳播的速度，則當聲音由鋼軌傳到空氣中時[]

A.頻率變小,波長變大

B.波長變小,頻率變大

C.頻率不變,波長變小

1).頻率不變,波長變大

5.一列簡諧橫波向右傳播,沿波傳播方向上有相距為L的P,Q兩質點，如圖10所示,某時刻P,Q兩質點

都處于平衡位置,且P,Q間僅有一個波峰,經過時間t,Q質點第一次運動到波谷,則t的可能值有[]

V

—>

A.1個B.2個C.3個D.4個

pQ

6.在波傳播方向所在的直線上有兩個介質點A和B,它們相距60cm,當B質點處在平衡位置向下運動

時,A質點處在波峰位置,若波的頻率是480H2,則波的速度不可能是[]

A.128m/SB.384m/S

C.1152m/SD.48m/S

(-)填空題

7.石塊投入湖面擊起水波，使浮在水面的小紙片在半分鐘內起伏30次,與此同時,波中心向外擴延15m,

則此水波的波長是m,波長是m/S.

8.一列簡諧波沿直線傳播，位于此直線上相距2.0m的A,B兩點的振動圖象如圖11所示，已知這列

波的波長大于1.0叫則這列波的波長為,波速為.

9.圖12所示,是沿線x軸正方向傳播的波長為2cm的一列橫波的波形圖,若介質中的0點在2S內完成

5次全振動,則此波的波速大小為m/S,此波通過0通過的路程為m,位移為Cm.

(三)作圖題

10.一列簡諧波在x軸上傳播,波速為50m/S,已知t=0時的波形如圖13(1)所示，圖中M點此時正經

過平衡位置沿y軸的正方向運動，將t=0.5s時的波形圖畫在圖(2)上(至少要畫出?個完整的波形)

參考答案

l.D2.B3.C4.C5.D（提示:P,Q間只有一個波峰共有4種可能的波形）6.D（提示:求出波速的通項

公式后作出判斷）

7.0.50.5

8.4m或±m,4m/s或±m/s

33

9.0.053.95-5

10.［點擊圖13（2）顯示波形］

六.附錄1

（1）在橫波中兩個相鄰波峰中央之間的距離等于波長（在縱波中兩個相鄰密部中央之間的距離等于波長）

（2）在橫波中兩個相鄰波谷中央之間的距離等于波長（在縱波中兩個相鄰蔬部中央之間的距離等于波長）

（3）波源完成一次全振動,振動在介質中傳播的距離等于一個波長.

第3講

一、本講進度及主要內容

第十章第七5、6,8、9講（課本第13至27頁）

二、學習指導

1、“只聽樓梯響、不見人下來”說明什了什么？

在日常生活中“聞其聲，而不見其人”“隔墻有耳”“只聽樓梯響，不見人下來”等現象都說明聲波可

繞過障礙物繼續傳播，這種現象稱為衍射，而衍射是一切波動都具有的性質。

在什么情況下波可能發生衍射現象呢？

課本第14頁圖10-27告訴我們，只有縫孔的寬度或障礙物的尺寸跟波長差不多，或者比波長更小

時，才能看到明顯的衍射現象。

衍射是波的特有的現象，在日常生活中因為聲波的波長較長，它較易繞過障礙物形成衍射.，光也是

一種波，但是波的波長很短，通常情況下不易觀察到光波的衍射，你能設計一個簡單的方法觀察到光

波的衍射嗎？（見附錄-）

2、什么是波的疊加現象呢？

上課時若有同學說話，你能同時聽到兩種聲音，而不是混合成的另一種聲音，波在一根水平長繩上

相向傳播時，交會后各自保持原來的運動向前傳播，而彼此并不相互影響，而在交會時介質中每個質

點的位移等于兩列波在這點位移的矢量和，這一現明稱為波的獨立性的原理。

3、什么是波的干涉現象？產生干涉現象的條件是什么？

用橡皮錘敲擊一只音叉后，圍繞音叉走?圈，你會發現在空間各點出現聲音加強或減弱的區域，而這

些區域相互間隔，課本第16頁圖10-29實驗也能在水面上觀察到這一現象，這就是波的干涉，如何

給它下一定義呢？見附錄二）。

兩列波在空間交會產生干涉的必要條件是：兩列波的頻率必須相同。若兩列波的振幅相同而在空間交

會時振動加強處為同向位移相加，振動振幅等于一列波振幅的兩倍；振動減弱處為異向位移相加，因

為每時每刻兩列波的異向位移總是大小相等，所以，它的位移始終為零。

學習時應該注意：振動減弱的區域，位移始終為零；而振動加強的區域，位移并不是每時每刻為每列

波振幅的兩倍，有時位移也為零，想一想，為什么？

4、音調發生變化的原因是什么？

當你外出旅游在月臺上等待火車，?列呼嘯而過的貨車從你身邊駛過，你會發現火車向您駛來時，音

調越來越高，而火車遠離而去時，音調突然變化了，發生這一現象的原因是聲源和觀察者之間發生了

相對運動。認真閱讀課本第22頁圖10-36和10-37,可得出如下結論：

當聲源和觀察者相向運動時，在單位時間內觀察者接收到的波的個數比沒有運動時變多，感到聲音的

頻率變高了；反之，當聲源和觀察者相背運動時，得到相反的結論，這一結論是什么？（見附錄三）;

而聲源和觀察者運動速度相同時，觀察者將接收不到聲音，這就是多普勒效應。

多普勒效應有何實際應用呢？可用于判斷運動物體（交通工具，宇宙間的星球等）運動方向和速度的

大小。

5、什么是次聲波？

頻率低于20也的聲波稱為次聲波，地震，臺風，核爆炸都能產生次聲波。

建立次聲波接收站可提前預報海嘯和臺風的情況，減小由于自然災害帶來的損失。

狗的聽閾范圍是它可接收到次聲波，觀察狗的反常現象可推測是否有地震發生。

15H2-5X104H2,

6、什么是超聲波？有何用途？

頻率高于2xio44的聲波稱為超聲波，由于頻率高，在聲速一定時，波長很短，在傳播過程中不易發

生衍射現象而沿直線傳播，利用這一性質可用于測距，醫療檢查。超聲波還具有穿透力強，對液體產

生沖擊壓等特性，利用這些特性也可為人類服務，你能設計出一些用途嗎？

任何事物都是一分為二的，超聲波利用不當也會對人類產生危害，你能想到有何危害嗎？

三、典型例題講評

例1.如圖1是觀察水面波衍射的實驗裝置，AC和BD是兩塊擋板，AB是一個孔，0是波源，圖中已畫出

0波源所在區域的傳播情況，每兩條相鄰波紋（圖中曲線）之間的距離表示個波長,

則波經過孔之后的傳播情況，下列描述中正確的是（）

A此時能明顯觀察到波的衍射現象

B擋板前后波紋的距陷相等

C如果將孔AB擴大，有可能觀察不到明顯的衍射現象

D如果孔的大小不變，使波源的頻率增大，能更明顯觀察到衍射現象。

分析思路1：比較AB的寬度與波長的關系，判斷能否發生衍射現象

思路2：同種介質中波傳播的速度不變，波的頻率由波源決定，從而可以確定波長的大小。

思路3：若使衍射現象更明顯，可縮小障礙物的大小，或采用逆向思維的方法，增大波長。

答案應選A、B、Co

例2如圖2所示是甲、乙兩列相互垂直的波，實線表示波峰，虛線表示波谷，箭頭表示傳播的方向，則

圖中P點（小邊方形的中央一點）是（）

A.振動加強點B.振動減弱點

C.即不是加強點，也不是減弱點

D.條件不足，無法判斷

分析不論從甲或乙的傳播方向分析，P點均處在波峰和波谷的中間，因

此在平衡位置，此時P點的位移是，零加零等于零，但不能說P點是振動

減弱點。

我們知道，波峰與波峰（或波谷與波谷）交會點是振動加強點。反之，是

振動減弱點可將所有加強點連接起來，減弱點連接起業，分別形成空間所有加強點（或減弱點）的集

合，再看P點落在那個區域上，可得結論。

答案B

點評從整體情況出發得到個別結論是研究問題的一種方法。

例3在航空模型比賽中，運動員正在表演線操縱活塞式發動機飛機的飛行，飛機圍繞運動是做圓周運動

時，運動員聽到發動機發出的聲音音調是不變的，而站在場邊的觀眾聽到發動機發出聲音的音調是忽高忽

低的，試說明發生這一現象的原因是什么？

分析對物理現象進行觀察獲取正確的感性知識，是作出正確判斷的前提。

《機雖然在做圓周運動，但飛機相對于運動員的距離保持不變，發動機發出聲音的頻率不變，波速不

變，因而運動是在單位時間內接收到完全波的個數不變。

對于觀眾來說，飛機向著他飛行時觀眾在單位時間接收到

的完全的個數比發動機發出的完全波的個數多，從而感到

頻率變大了，反之亦然。A

例4圖3A是在高速公路上用超聲波測速儀測量車速的示意

圖，測速儀發出并接收超聲波脈沖信號，根據發事和接收到的

信號間的時間差，測出被測物體的速度，圖3B中R、R是測速

儀發出的超聲波信號，叫,”2分別是B、P2由汽車反射回來的信號，B

設測速儀勻速掃描，PrP2之間的時間間隔△t=LOs,超聲波在

空氣中傳播的速度是u=340m/s若汽車是勻速行駛的，則根據圖B可知，汽車在接收到R、B兩個信號之

間的時間內前進的距離是—m,汽車的速度是—m/s.

分析本題中超聲波和汽車都做勻速運動建立兩者的運動圖景，并從圖B中讀出四個信號間的時間差

和汽車運動的時間，可求出答案

解本題運動圖景如圖4所示，設0為波源所在地，A、B分別為汽車第1、2次接收到超聲波的位置,

設超聲波的速度為,汽車的速度為也。

0A

I==1

s

°

B

圖4

已知兩次發射超聲波的間隔為1.0s,從圖B讀出P”巴的間隔為30小格，則每小格對應的時間為_Ls.

30

呵和Pi的間隔為12小格,對應時間為八=12X-L=0.4(S)

130

〃2和P2的間隔為9小格，對應時間為f2=9x，=0.3(s)

230

則在兩個信號間汽車進行的距離S為S=“xX=340x空q=17(m)

超聲波第1次到達汽車的時刻為P,和可間隔的中點,第2次到達汽車的時刻為P”和“2間隔的中點,

則兩次到達汽車的時間為，4"笆-吆］=0.95⑸

3022

則汽車的速度為上=士=2=17.9(m/s)

zA?0.95

點評建立正確的運動圖景和時間關系是分析本題的關鍵.

四、鞏固練習

(-)選擇題.

1.能產生明顯的衍射現象的條件是()

A.橫波B.縱波

C波長較長的波D.波長與障礙物或孔的尺寸相差不大的波.

2.兩列相干波在空間相遇，以下說法正確的是()

A..在振動加強區域的介質的位移始終校大.

B.在振動加強區域的介質中，在任何時刻的位移一定比振動減弱區域的介質的位移大.

C.振動加強區域的介質的位移隨時間變化.

D.振動減弱區域的介質的振幅隨時間變化.

3.如圖5所示,Si和S?是兩個相干波源，由它們發出的波相互疊加，實踐表示波峰，虛線表示波谷。對于

a,b,c三點的振動情況的下列說法中。

①b處的振永遠互相減弱

②a處永遠是波峰與波峰相遇一一ac1

③b處在此時刻是波谷與波谷相遇.,*.b

④c處的振動永遠相互減弱

其中正確的是（）

A.①②B.②③C.③④D.①④S，c

4.下列說法中錯誤的是（）

A.超聲波穿透能力很強，可利用它的穿透能力探傷。

B.蝙蝠是靠發出次聲波來發現目標定位的

C.超聲波的衍射能力比聲波弱.

D.B超是利用超聲波的反射來檢查人體內部的器官組織.

5.如圖所示為演示波的衍射的裝置,S為水面上振動的波源,M、N是水面上的兩塊擋板,其中N板可以移動,

兩板中間有一狹縫,此時測得圖中A處水沒有振動.為了使A處的水也能發生振動，

①移動N板，使狹縫的間距減小

②移動N板，使狹縫的間距增大多A

③使波源的振動頻率增大.S’"

④使波源的振動頻率減小.圖N

以上措施正確的是（）

A.①③B.②③C.②④D.①④

6.一架噴氣式飛機，以800m/s的速度飛近指揮塔,并發射出頻率為1X］（）9H2的電磁波

的，下面哪個選項表示指揮塔接收到的信號頻率（）

A?大于ixi（）9H2B.等J.xio"%

C.小于以心生D.不能確定

7.敲擊一只音叉后讓其發聲，圍繞音叉走一圈后可聽到忽高忽低的聲音,這一現象是（）

A.聲波的衍射B.聲波的干涉

C.聲波的反射D.聲波的共鳴

（二）、填空題

8.如圖7,在一根繩的兩端相向傳播著完全對稱的脈沖波形，當

它們恰好完全相遇時，則繩上a質點的振動方向,0質

點的振動方向（填“向上”或“向下”或“沒有”）

9.聲波能產生許多物理現象,試寫出下列實例中所對應的物理

現象的名稱：

（1）夏季雨后雷聲，隆隆不絕

（2）掛在墻上的小提琴不拉自鳴

（3）隔著墻聞其聲,不見其人.

（4）繞著樹走一圈能聽到蟬鳴的忽強忽弱的“知了”聲.

10.以108km/h行駛的火車，鳴笛聲為275H2,當火車駛來時，站在鐵道旁的觀察者聽到的笛聲頻率

275電當火車駛去時;站在鐵道旁的觀察者聽到的笛聲頻率2751【2（選填“大于”“小于”或“等

于“）

五、參考答案

1.D2.C（提示：振動加強區域介質質點的位移會發生變化，有時為零）

3.C（提示：根據波峰，波谷是如何交會做出判斷）4.B

5.D（提示：由衍射發生的條件及相關變化作出判斷）

6.A7.B

8.向下，沒有（提示：由“波峰前點指向波峰”及兩列波引起的振動方向的關系做出判斷）

9.（1）波的反射（2）波的共鳴（3）波的衍射（4）波的干涉

10.大于，小于

六、附錄

附錄一將眼睛上、下睫毛交叉在一起并和線光源同向即可觀察到光的衍射現象。

附錄二見教科書第17頁

附錄三當聲源和觀察者相背運動時，在單位時間內觀察者接收到的波的個數比沒有運動時變少，感

到聲音頻率變小了。

第4講

一、本講進度及主要內容

第十一章第1至3節，課本第28至36頁

學生實驗一課本第226頁

二、學習指導

1、物質是由大量分子組成的

（1）什么是分子？

分子是組成物質并保持物質原有化學性質的最小微粒，而組成物質的最小微粒有原子、離子、分子等

各種情況，但它們做熱運動時遵循相同的規律。因此，將它們統稱為分子。

（2）阿伏加德羅常數及意義。

物質內分子的數目是巨大的，而Imol任何物質都含有相同的分子數，這一數值稱為

阿伏加德羅常數N”

...........（1）

NA=M_=YUL

mv

上式中M為物質的摩爾質量，m為分子質量，V,”為物質的摩爾體積，V為分子體積。

特別應注意的是，對于固體和液體來說，V可認為是一個分子實際占據的體積，可用球模型進行計算；而

對于氣體來說，V是一個分子占據的平均活動范圍，可用立方體模型算出氣體分子的平均距離，而不是分

子的直徑。

從（1）式可知，阿伏加德羅常數是聯系宏觀現象和微觀現象的橋梁，由此可算出分子的體積，直徑

和質量。

由密度公式P='可分別將宏觀、微觀世界中的相關物理建立聯系。

V

（3）如何計算分子的大小（包括體積和直徑）？

由微觀現象中分子的構造很復雜，分子個體的差異很大，不論球模型，還是立方體模型，都是研究微

y

世界時突出主要因素，忽略次要因素而建立的理想化模型，為此可算出分子體積V為u=上也

分子直徑d為d=3型或d=V;

71

兩種方法計算出的分子直徑的數量級相當。

(4)如何計算分子的質量？

山物質的摩爾質量和阿伏加德羅常數可求出一個分子的質量m為m=—

(5)怎樣計算物質所含分子的個數？

由于物質內所含分子個數是十分巨大的，通常將物質的質量數，轉化為摩爾數，再由阿伏加德羅常數

計算出分子數n,n=N.21

4M

(6)怎樣測量分子的直徑

隨著科學技術的進步，人們已能用掃描遂道顯微鏡拍攝原子結構照片，測量分子的直徑，但用油膜法

測分子直徑這一方法的思想仍在科學研究中有重要的作用，其基本思想是：

1)用酒精稀釋油酸，取其一滴，將分子數化多為少。

2)抓住主要因素，忽略次要因素建立理想模型，認為許多分子體枳的總和等于油膜的體積

3)巧妙利用酒精，油酸分子與水分子作用的特點，認為油膜的厚度等于分子的直徑

4)用割補法測出油膜的面積，

2、分子永不停息地做無規則的熱運動。

(1)擴散現象說明了什么？

二氧化氮氣體密度大于空氣的平均密度。在下面瓶中的二氧化氮氣體能逐漸進入上面瓶中，最后兩瓶

氣體顏色能變為均勻一致，這決不是浮力作用的結果，原因只能從氣體內部去找——氣體分子做無規

則的熱運動，最后均勻混合在一起。

液體和固