《高中物理.机械波.(A级).学生版（2020年8月整理）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理.机械波.(A级).学生版（2020年8月整理）.pdf（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一 寸 光 阴 不 可 轻 1 机械波 认识机械波，了解横波和 纵波 横波的图象 了解横波的图象 理解横波的图象特征 会解决横波图象 与简谐运动图象 的综合问题 波速、波长和频率 （周期）的关系 掌握波速、 波长和频率 （周 期）的关系 运用该关系进行计算 波的现象 认识波的干涉和衍射现 象、多普勒效应 知识点 1 机械波 1机械波的产生 （1）机械振动在介质中的传播形成机械波 （2）机械波的产生条件：必须要有波源和介质 2机械波的分类 （1）横波：质点的振动方向与传播方向垂直，凸起的最高处叫波峰，凹下的最低处叫波谷 （2）纵波：质点的振动方向与传播方向在同一条直线上，质点分布最密的地方叫密部
2、，质点分布最疏 的地方叫疏部 3特点 （1）机械波在传播运动形式的同时，也将波源的能量传递出去 （2）机械波的传播过程中，质点在各自平衡位置附近振动，不随波迁移 （3）介质中各个质点的振动周期和频率与波源的振动周期和频率相同 （4）离波源近的质点带动离波源远的质点依次振动，各质点的起振方向相同 4波动图象 （1）表示波的传播方向上，介质中的各个质点在同一时刻相对平衡位置的位移简谐波的图象为正弦 或余弦曲线 （2）区分波动图象和振动图象 波动图象描述各个质点在某一时刻离开平衡位置的位移，振动图象描述一个质点在各个时刻离 开平衡位置的位移 波动图象的横轴是各个质点的平衡位置，振动图象的横轴是时间轴
3、 具体对比如下表： 一 寸 光 阴 不 可 轻 2 简谐振动的振动图像 机械波的波动图像 图像 函数 关系 一个质点做简谐运动时，它的位移x随 时间t变化的关系 它在某一时刻某一直线上各个质点的位 置所形成的图线（横波） 坐 标 横 轴 一个质点振动的时间 各质点的平衡位置（距离） 纵 轴 一个质点不同时刻相对平衡位置位移 同一时刻，各质点相对各自平衡位置的位 移 形状 正弦函数或余弦函数的图像 由图像 可直观 得到的 数据 周期T 振幅A 波长 振幅A 波峰及波谷的位置 图像上 某一点 的意义 在某时刻（横轴坐标）做简谐运动的物 体相对平衡位置的位移（纵轴坐标） 在某时刻，距坐标原点的距离一
4、定（横轴 坐标）的该质点的位移（纵坐标） （3）横波的传播方向与质点振动方向的判断 微平移法：沿波的传播方向将波的图象做一个微小平移，然后由两条波形曲线来判断如图甲 所示，虚线表示沿波的传播方向微平移波动图象后的图形，由图中可以看出，A质点运动方向向 上，B质点运动方向向下 上下坡法： 沿波的传播方向看， 上坡的点向下振动， 下坡的点向上振动， 即“上坡下、 下坡上” 如 图乙所示，将波动曲线看作人行走的路径，波的传播方向看作人行走的方向，则在A点处，人正 在下坡，该处质点的振动方向向上；B点处，人正在上坡，该处质点的振动方向向下 同侧法： 质点的振动方向与波的传播方向在波的图象的同一侧 如图
5、丙所示， 在波动图象上的A 点沿水平方向作一个箭头表示波的传播方向，再在竖直方向作一个箭头表示质点振动方向，则这 两个箭头总是在波动曲线的同一侧 一 寸 光 阴 不 可 轻 3 （4）在波的图象上各质点振动方向的规律 质点的起振方向与波源开始振动的方向一定相同 处于最大位移处（波峰或波谷）的质点一定将向平衡位置运动 处于相邻的波峰和波谷之间的质点的振动方向一定相同；处于波峰（或波谷）两侧位移都为正 值（或都为负值）的质点的振动方向一定相反 对于横波在最大位移两侧，哪侧附近的质点正向最大位移运动，波就向哪侧方向运动 已知某时刻的波形图和波速可以画出在时间t前（或后）的波形图，具体方法是： （1）
6、平移法：先算出经时间t波传播的距离xv t ，再把波形逆着（若顺着）波的传播方向平移x 即可，因为波动图像的重复性，若知波长，则波形平移n时波形不变，当xnx=+时，可采 取去整n留零x的方法，只需平移x即可 （2）特殊点法： （若知周期T则更简单） 在波形上找两个特殊点，如过平衡位置的点和它相邻的峰（谷）点，先确定这两点的振动方向， 再看=t nTt+，由于经nT波形不变，所以可采取去整nT留零t的方法，分别作出两特殊点经t后 的位置，然后按正弦规律画出新波形 5描述机械波的物理量 （1）波长：两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相等的质点间的距离叫波长在横波中， 两个相邻波峰（或波
7、谷）间的距离等于波长；在纵波中，两个相邻密部（或疏部）间的距离等于 波长 （2）频率：波的频率由波源决定，无论在什么介质中传播，波的频率都不变 （3）波速：单位时间内振动向外传播的距离波速的大小由介质决定 波速与波长和频率的关系：vf T = 6波的现象 （1）衍射 波绕过障碍物继续传播的现象叫做衍射 产生明显衍射现象的条件：障碍物或孔的尺寸比波长小或与波长相差不多 （2）波的叠加：几列波相遇时，每列波都能够保持各自的状态继续传播而不互相干扰，只是在重叠的 区域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的 位移的矢量和 一 寸 光 阴 不 可 轻 4 （3）
8、干涉 频率相同的两列波叠加，使某些区域的振动加强，某些区域的振动减弱，并且振动加强和振动 减弱的区域相互间隔的现象 产生稳定的干涉现象的必要条件：两列波的频率相同 若两波源的振动步调一致，某点到两波源的距离之差为波长的整数倍，则该点为加强点；某点 到两波源的距离之差为半波长的奇数倍，则该点为减弱点这里的加强和减弱指的不是位移的增 大或减小，而是振幅的增大和减小，即：加强的点只是振幅大了，并非任一时刻的位移都大；减 弱的点只是振幅小了，也并非任一时刻的位移都小 （4）多普勒效应：由于波源和观察者之间的相对运动，使观察者感到频率发生变化的现象，叫做多普 勒效应如果二者相互接近，观察者接收到的频率增
9、大；如果二者远离，观察者接收到的频率减 小 7惠更斯原理 （1）波面：一系列同相位的波峰（波谷）形成的面振动相位相同的各点组成的曲面 （2）波线：由波源发出的，指向波的传播方向的射线为波线 （3）波前：某一时刻波动所达到最前方的各点所连成的曲面波前是最前面的波面 （4）惠更斯原理：介质中任一波面上的各点都可以看成发射（子波）的波源，其后任意时刻这些子 波在前进方向上的包络面就是新的波面 【基本概念】 【例1】 下列关于机械波的说法中正确的是( ) A.介质中各质点都在各自的平衡位置附近振动 B.传播波的过程中相邻质点间必有相互作用力 C.随着波的传播,介质中的各质点也将由近及远地迁移出去 D.
10、将相邻的两个质点比较,离波源近的质点带动离波源远的质点振动 【例2】 下列有关纵波与横波的说法，正确的是( ) A振源上下振动形成的波是横波 例题精讲 一 寸 光 阴 不 可 轻 5 B振源水平振动形成的波是纵波 C波沿水平方向传播，质点上下振动，这类波是横波 D质点沿水平方向振动，波沿水平方向传播，这类波是纵波 【例3】 如图所示,为沿水平方向的介质中的部分质点,每相邻两质点间距离相等,其中 O 是波源.设波源的 振动周期为 T,自波源通过平衡位置竖直向下振动开始计时, 经过 4 T ,质点 1 开始起振,则下列关于各质点的振动和介质 中波的说法中正确的是( ) A.介质中所有质点的起振方向
11、都是竖直向下的,但图中质点 9 起振最晚 B.图中所画出的质点起振时间都是相同的,起振位置和起振方向是不同的 C.图中质点8的振动完全重复质点7的振动,只是质点8振动时,通过平衡位置或最大位移的时间总 是比质点 7 通过相同位置时落后 4 T D.只要图中所有质点都已振动了,质点1与质点9的振动步调就完全一致,但如果质点1发生的是第 100 次振动,那么质点 9 发生的就是第 98 次振动 【例4】 一个小石子落入平静的湖面中央，圆形波纹一圈圈向外传播，有一片树叶落在水面上，则树叶 A逐渐漂向湖心 B逐渐漂向湖畔 C在落下的地方上下动荡 D沿树叶所在的圆圈做圆周运动 【例5】 关于波速，下列说
12、法正确的是 ( ) A反映了介质中质点振动的快慢 B反映了振动在介质中传播的快慢 C波速由介质和波源共同决定 D由vf=知，波速由频率与波长决定 【例6】 关于波的频率,下列说法中正确的是( ) A.波的频率由波源决定,与介质无关 B.波的频率等于各质点的振动频率 C.波从一种介质进入另一种介质时频率可能改变 D.波的频率由波长和波速决定 【例7】 一列简谐波在第一种介质中的波长为 1,在第二种介质中传播时波长为 2,且 2=41,那么波在这两 种介质中的频率之比和波速之比分别为( ) A.4:1,1:1 B.1:1,1:4 C.1:1,4:1 D.1:4,1:1 【例8】 有一频率为 0.5
13、Hz 的简谐波,波速为 4ms,沿波传播方向上有相距 1m 的两个质点,它们相继到达 波峰的时间差为( ) 一 寸 光 阴 不 可 轻 6 A.2s B.1s C.0.5s D.025s 【例9】 某地区地震波中的横波和纵波传播速率分别约为4km/s和9km/s一种简易地震仪由竖直弹簧振 子 P 和水平弹簧振子 H 组成在一次地震中，震源在地震仪下方， 观察到两振子相差5s开始振动，则（ ） AP 先开始振动，震源距地震仪约36km BP 先开始振动，震源距地震仪约25km CH 先开始振动，震源距地震仪约36km DH 先开始振动，震源距地震仪约25km 【例10】 一列简谐横波沿直线传播,
14、A和B是该直线上的两点,相距1.2m.当横波刚好到达其中某一点时开始 计时,已知 4s 内 A 点完成了 8 次全振动.B 点完成了 10 次全振动,则该波的传播方向及其波速分别 是( ) A.方向由 B 向 A,v=1.5ms B.方向由 A 向 B,v=1.5ms C.方向由 A 向 B,v=0.3ms D.方向由 B 向 A,v=03ms 【例11】 一列简谐横波沿 x 轴传播,某时刻波上 A、 B 两质点都在平衡位置,这时两点间相距 3m,且在两点间 只有一个波峰,则这列波的波长可能为( ) A.2m B.3m C.4m D.5m 【图像】 【例12】 一列简谐横波沿x轴正方向传播，某
15、时刻（设0t =）波传播到x轴上的B质点，在它左边的A质 点正在负最大位移处， 如图所示， 在0.6st =时， 质点A第 二次出现在正的最大位移处，则（ ） A该简谐波的波速等于10m/s B0.6st =时，质点C在平衡位置处且向上运动 C0.6st =时，质点C在平衡位置处且向下运动 D当质点E第一次出现在正最大位移处时，质点B恰好在平衡位置且向下运动 【例13】 如图所示，一列沿x轴正方向传播的简谐横波，周期为0.50s某一时刻，离开平衡位置的位移都 相等的各质元依次为 1 P， 2 P， 3 P， 已知 1 P和 2 P之间的距离为20cm， 2 P和 3 P之间的距离为80cm，则 1 P的振动传到 2 P所需的时间为 A0.50s B0.13s C0.10s D0.20s 【例14】 如图所示的是一列横波在某时刻的波的图像，质点D的运动方向 向上，则下列说法正确的是( ) y/cm x/m54321 EDCB A O 一 寸 光 阴 不 可 轻 7 A波沿x轴正方向传播 B质点,E G的运动方向相同 C质点B比A先回到平衡位置 D质点F的加速度为0 【例15】 如图为一简谐波在0t =时刻的波形图，介质中的质点P做简谐运动的表达式为sin5yAt=，求 该波的速度，并画出0.3st
