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1、第2讲 机械波,一、机械波 1.定义：_在介质中的传播叫做机械波.,2.形成条件,机械振动,机械振动,介质,(1)有发生_的波源. (2)有传播_.,3.分类,垂直,波峰,波谷,(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互_的 波，有_(凸部)和_(凹部). (2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在_ 上的波，有_和_.,同一直线,密部,疏部,4.传播特点,形式,能量,迁移,(1)机械波传播的只是振动的_和_，质点只在各 自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波_. (2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与_,的振动周期和频率相同.,波源,4A,(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过
2、的路程为_， 位移为零.,二、波长、波速和波的图象 1.波长、波速、频率及其关系 (1)波长：在波动中，_总是相同的两个相邻质点间,的距离.,振动相位,介质本身,波源,f,(2)波速 v：波在介质中的传播速度，由_的性质决 定. (3)频率 f：由_决定，等于波源的振动频率.,(4)波长、波速和频率的关系：v_.,2.波的图象 (1)坐标轴：横轴表示各质点的_，纵轴表示该,时刻各质点的_.,平衡位置,位移,各质点,(2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻_离开平 衡位置的位移. (3)图象：,(4) 振动图象与波动图象的比较,(续表),(续表),点 b 从该时刻开始计时的振动图象.下列说法,【
3、基础检测】 1. 如图 13-2-1 甲所示为一列简谐横波在某一时刻的波形 图，a、b两质点的横坐标分别为xa2 m和xb6 m，图乙为质,甲,乙,图 13-2-1,A.该波沿x 方向传播，波速为 1 m/s B.该波的频率为 0.125 Hz,C.质点 a 经过 4 s 振动的路程为 4 m D.此时刻质点 a 的速度沿y 方向 E.质点 a 在 t2 s 时速度为零,解析：由题图可知，该简谐横波波长为8 m，周期 T,向上运动，所以该波沿x 方向传播，A 错误，B 正确；经过 4 s(半个周期)质点 a 振动的路程为2A1 m，C 错误；此刻质 点a运动方向与质点b 相反，沿y 方向，D
4、错误；在 t2 s 时 质点a 在波谷处，速度为 0，E 正确.,答案：ACD,三、波的干涉和衍射现象,多普勒效应,1.波的干涉,相同,加强区,减弱区,(1)条件：两列波的频率必须_. (2)现象：形成_和_相互隔开的稳定的干涉,图样.,小,相差不多,绕过障碍物,2.波的衍射 (1)条件：障碍物或孔的尺寸比波长_或_. (2)现象：波能够_或孔继续向前传播.,3.多普勒效应 (1)条件：声源和观察者之间有_. (2)现象：观察者感到_发生变化. (3)实质：声源频率_，观察者接收到的频率_.,相对运动,频率,不变,变化,【基础检测】 2.下列物理现象：在春天里一次闪电过后，有时雷声轰 鸣不绝；
5、“闻其声而不见其人”；学生围绕振动的音叉转 一圈会听到忽强忽弱的声音；当正在鸣笛的火车向着我们疾 驶而来时，我们听到汽笛声的音调变高. 是波的_现象；属于波的衍射现象的是_； 属于多普勒效应的是_.,答案：反射, ,考点1,波的传播的多解问题,重点归纳 1.造成波动问题多解的主要因素 (1)周期性 时间周期性：时间间隔t 与周期 T 的关系不明确. 空间周期性：波传播的距离x 与波长的关系不明确. (2)双向性 传播方向双向性：波的传播方向不确定. 振动方向双向性：质点振动方向不确定.,2.解决波的多解问题的思路,一般采用从特殊到一般的思维方法，即找出一个周期内满 足条件的关系t 或x ，若此
6、关系为时间，则 t nT t(n 0,1,2，)；若此关系为距离，则 xnx(n0,1,2，).,典例剖析 例 1：(多选，2016 年湖北龙泉中学、宜昌一中联考)一列 简谐横波沿x轴正方向传播，t0 时刻的波形如图 13-2-2 中实 线所示，t0.1 s 时刻的波形如图中虚线所示.波源不在坐标原 点 O，P 是传播介质中离坐标原点 xP2.5 m 处的一个质点.则,以下说法正确的是(,),图 13-2-2,A.质点 P 的振幅为 0.1 m B.波的频率可能为 7.5 Hz,C.波的传播速度可能为 50 m/s,D.在 t0.1 s 时刻与 P 相距 5 m 处的质点一定沿 x 轴正方,向
7、运动,E.在 t0.1 s 时刻与 P 相距 5 m 处的质点可能是向上振动，,也可能是向下振动,思维点拨：解答本类题目，要熟悉波的传播规律，注意波 的传播方向和传播距离或所用的时间.,v50 m/s，选项 C 正确；波的传播过程是振动形式的传播，质 点不会沿波传播方向运动，选项 D 错误；在 t0.1 s 时刻与P 相距 5 m 处的质点可能是向上振动，也可能是向下振动，选项 E 正确.,答案：ACE,备考策略：(1)熟悉波的传播规律；(2)由波形图求出波长， 根据波的传播方向求出周期及波速大小通式.(3)要抓住波的周 期性，确定周期与时间(或者传播距离与波长)的关系.,【考点练透】,1.(
8、2015 年新课标全国卷)甲、乙两列简谐横波在同一介 质中分别沿 x 轴正向和负向传播，波速均为 v25 cm/s.两列波 在 t0 时的波形曲线如图 13-2-3 所示.求：,图 13-2-3,(1)t0 时，介质中偏离平衡位置位移为 16 cm 的所有质点,的 x 坐标.,(2)从 t0 开始，介质中最早出现偏离平衡位置位移为16 cm,的质点的时间.,解：(1)两列波的振幅均为 8 cm，故偏离平衡位置位移为,16 cm 的质点应为两列波的波峰相遇处的质点.,根据波形图可知，甲、乙的波长分别为 甲50 cm，乙60 cm,则甲、乙两列波的波峰坐标分别为 x甲(5050k1) cm (k1
9、0，1，2，3，) x乙(5060k2) cm (k20，1，2，3，) 综上分析，所有波峰和波峰相遇的质点 x 坐标应为 x(50300n) cm (n0，1，2，3，). (2) 偏离平衡位置位移为16 cm 对应为两列波的波谷相 遇.t0 时，波谷之差,整理可得 x10(6n15n2)5 波谷之间最小的距离为x5 cm 两列波相向传播，相对速度为2v50 cm/s 所以出现偏离平衡位置位移为16 cm 的最短时间,考点2,波的干涉、衍射、多普勒效应,重点归纳 波的干涉现象中加强点、减弱点的两种判断方法 (1)公式法 某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源 的距离之差r. 当两
10、波源振动步调一致时. 若rn(n0,1,2，)，则振动加强；,当两波源振动步调相反时.,若rn(n0,1,2，)，则振动减弱. (2)图象法,在某时刻波的干涉的波形图上，波峰与波峰(或波谷与波谷) 的交点，一定是加强点，而波峰与波谷的交点一定是减弱点， 各加强点或减弱点各自连接而成以两波源为中心向外辐射的连 线，形成加强线和减弱线，两种线互相间隔，加强点与减弱点 之间各质点的振幅介于加强点与减弱点的振幅之间.,典例剖析,例 2：如图13-2-4所示，在某一均匀介质中，A、B 是振动 情况完全相同的两个波源，其简谐运动表达式均为 X0.1sin 20t (m)，介质中 P 点与 A、B 两波源间
11、的距离分别为4 m 和5 m， 两波源形成的简谐波分别沿 AP、BP 方向传播，波速都是10 m/s.,图 13-2-4,(1)求简谐横波的波长. (2)通过分析说明 P 点是振动加强还是减弱.,vT100.11 m. (2)P 点与 A、B 两波源间的距离之差xBPAP1 m， 为 1 个波长，又 A、B 两点振动情况完全相同，所以P 点是振 动加强.,【考点练透】,2.如图 13-2-5 所示表示两个相干波源 S1、S2产生的波在同 一种均匀介质中相遇.图中实线表示波峰，虚线表示波谷，c 和 f 分别为 ae 和 bd 的中点，则：,图 13-2-5,(1)在 a、b、c、d、e、f 六点
12、中，振动加强的点是_. 振动减弱的点是_. (2) 若两振源 S1 和 S2 振幅相同，此时刻位移为零的点是 _.,答案：(1)a、c、e,b、d、f (2)b、c、d、f,波的传播方向与质点振动方向的互判,易错点 1.互判方法,(续表),2.求解波动图象与振动图象综合类问题可采用“一分、一,看、二找”的方法,(1)分清振动图象与波动图象，看清横坐标.,(2)看清横、纵坐标的单位，尤其要注意单位前的数量级. (3)找准波动图象对应的时刻. (4)找准振动图象对应的质点.,例 3：(多选)简谐横波在均匀介质中沿直线传播，P、Q 是 传播方向上相距 10 m 的两质点，波先传到 P，当波传到 Q
13、开始,),计时，P、Q 两质点的振动图象如图 13-2-6 所示，则( 图 13-2-6 A.质点 Q 开始振动的方向沿 y 轴正方向 B.该波的周期为 6 s C.该波从 P 传到 Q 的时间可能为 7 s D.该波的传播速度可能为 2 m/s E.该波的波长可能为 6 m,解析：由图线可知，质点Q 开始起振的方向沿y 轴正方向， 选项 A 正确；振动由 P 向Q 传播，由图线可知T6 s，故振动 从 P 传到Q 的时间可能为(nT4) s(6n4) s，(n0、1、2、 3、)，因为n 为整数，故不可能为7 s，选项B 正确，C 错误；,答案：ABE,备考策略：此题是对振动图象及机械波传播问题的考查； 首先要掌握已知振动图象判断质点振动方向的基本方法以及波 速、波长及周期的关系；此题中要考虑波形传播的重复性及多 解问题，这是题目的难点所在.,【触类旁通】 (多选)一列沿 x 轴正方向传播的简谐横波，t00 时刻的波 形如图 13-2-7 中实线所示，t0.2 s 时刻的波形如图中的虚线所,),示，则下列说法中正确的是( A.质点 P 在 t 时刻向右运动 B.质点 P 在 t 时刻向上运动 C.波的周期可能为 0.27 s D.波的频率可能为 1.25 Hz,图 13-2-7,E.波的传播速度可能为 150 m/s,答案：BDE,
