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1、高三物理复习课件（导与练福建）第11章 第三课时机械波和波的图象,1理解机械波的产生条件和形成过程 2理解波的图象的意义，结合振动图象和波的图象综合分析有关问题 3知道波的叠加原理、波的干涉和衍射现象了解多普勒效应,1机械波的形成和传播特点 (1)机械波的产生 机械振动在介质中的传播形成机械波 产生的条件：a.有波源，b.有介质 (2)机械波的分类 横波：质点的振动方向与波的传播方向垂直的波有波峰和波谷 纵波：质点的振动方向与波的传播方向在同一直线上的波有密部和疏部,(3)机械波的特点 每一质点都以各自的平衡位置为中心做振动，质点并不随波而迁移，传播的是波源的振动形式和振动能量 后一质点的振动
2、总是落后于带动它的前一质点的振动，且每个质点起振方向与波源起振方向相同 介质中各质点的振动周期(频率)都与波源的振动周期(频率)相同,(4)描述机械波的物理量 波长：沿着波的传播方向，两个相邻的、相对平衡位置的位移和振动方向总是相同的质点间的距离 在波的传播方向上，对于横波，相邻的两个波峰(或相邻的两个波谷)之间的距离等于一个波长对于纵波，相邻的两个疏部(或密部)之间的距离等于一个波长 波速：波在介质中传播的速度表达式v. 频率：波的频率始终等于波源的振动频率，也是所有质点的振动频率 三者关系：vf，f和v决定.,机械波的波速只与介质有关，而频率则由波源决定注意波速与质点振动速度不是同一概念,
3、(3)衍射 现象：波穿过小孔或绕过障碍物，进入阴影区内 明显衍射的条件是：障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长相差不多 (4)多普勒效应 由于波源和观察者之间有相对运动而使观察者接收到的频率发生变化的现象 如果二者相互接近，观察者接收到的频率变大 如果二者相互远离，观察者接收到的频率变小,(1)在波的干涉现象中，振动加强区，质点振动的振幅最大，位移的最大值也最大，但这些质点也在振动，其振动的位移也随时间不断变化因此，不能说任一时刻加强区质点的位移一定比减弱区质点的位移大 (2)当波源与观察者之间有相对运动时，观察者接收到波的频率发生变化，实质上波源的频率并没有发生变化,(对应学生用书第151页)
4、 1(2010年三明市模拟)如图是一条软绳，绳上选有18个质点，质点1在外力作用下首先向上振动，其余质点在相互作用力的带动下依次振动，从而形成机械波由波的形成及图示可知下列说法不正确的是(C) A质点1带动质点2是利用绳子的弹力实现的 B该绳子形成的波是横波 C如果质点1开始向下振动，则经一个周期的波形与图中一个周期时的波形一样 D该绳子上的每一个质点开始振动时，方向都向上，振动周期都相同，质点1振动一个周期，波向前传递一个波长 解析：质点间相互作用为绳子弹力，A正确，振动方向与传播方向垂直，B正确；各点起振方向都相同，根据波的特点知D正确；如果质点1开始向下振动，经过一个周期的波形与图中波形
5、关于绳子对称，C错误,2在介质中有一沿水平方向传播的简谐横波一质点由平衡位置竖直向上运动，经0.1 s到达最大位移处，在这段时间内波传播了0.5 m则这列波(D) A周期是0.2 s B波长是0.5 m C波速是2 m/s D经1.6 s传播了8 m,3(2010年北京模拟)一列简谐横波以10 m/s的速度沿x轴正方向传播，t0时刻这列波的波形如图所示则a质点的振动图象为(D),机械波的形成和传播规律 【例1】 (2010年潍坊市一模)(9分)一根弹性绳沿x轴方向放置，左端在原点O处，用手握住绳的左端使其沿y轴方向做周期为1 s的简谐运动，于是在绳上形成一简谐波，绳上质点N的平衡位置为x5 m
6、，振动传播到质点M时的波形如图所示求： (1)绳的左端振动后经多长时间传播到质点N； (2)质点N开始振动时，绳的左端已通过的路程； (3)如果从N开始振动计时，画出质点N振动的位移时间图象 思路点拨：(1)传播距离和波速关系xvt； (2)质点在每个周期T的振动路程为4A； (3)质点刚开始振动方向与波源开始振动方向相同,答案：(1)2.5 s(2)80 cm(3)见规范解答图,变式训练11：若从波传到平衡位置x1 m处的M质点开始计时，那么经过的时间t等于多少时，平衡位置在x5 m处的N质点恰好第一次沿y轴正方向通过平衡位置？ 在图中准确画出当时弹性绳上的波形,答案：见解析,波的图象和振动
7、图象的综合应用 1振动图象与波的图象的对比和应用,2.由t时刻波形图画tt时刻的波形图 (1)平移法 先算出经t时间波传播的距离xvt，再把波形沿波的传播方向平移x.当x，即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 在t时刻波形图中找几个特殊质点，即处于平衡位置及波峰、波谷的质点找到它们经t后的位置，然后按正弦规律画出tt时刻波形,3波的传播方向与介质中质点振动方向互判的简单方法 在波的图象上的某一点，沿竖直方向画一个箭头表示质点振动方向，并设想在同一点沿水平方向画另一箭头表示波的传播方向，这两个箭头总是位于波的图线的同侧(如图)，俗称同侧法,【例2】 (20
8、09年福建卷改编)图(甲)为一列简谐横波在t0.10 s时刻的波形图，P是平衡位置为x1 m处的质点，Q是平衡位置为x4 m处的质点，图(乙)为质点Q的振动图象，则() At0.15 s时，质点Q的加速度达到正向最大 Bt0.15 s时，质点P的运动方向沿y轴正方向 C从t0.10 s到t0.25 s，该波沿x轴正方向传播了6 m D从t0.10 s到t0.25 s，质点P通过的路程为30 cm 思路点拨：由振动图象判定t0.10 s时刻质点Q的振动方向，再判定波的传播方向，最后分析各质点的振动情况,答案：A.,分析此类问题时，应注意理解波的图象是某一时刻各质点的振动情况的反映，而振动图象是某
9、一质点在不同时刻的振动情况的反映通常从振动图象确定某一质点在波的图象中的那一时刻的振动方向，再确定其他质点的振动情况,针对训练21：(2010年厦门外国语学校高三模拟)一列简谐横波沿x轴传播，波速v0.5 m/s，图(甲)为t0时刻的波形图，从此时刻开始，质点a比质点b先到达波峰位置图(乙)中哪个图象表示质点b的振动图象(),答案：C.,波传播的多解问题 造成波动问题多解的主要因素有： 1周期性 (1)时间周期性：时间间隔t与周期T的关系不明确 (2)空间周期性：波传播距离x与波长的关系不明确 2双向性 (1)传播方向双向性：波的传播方向不确定 (2)振动方向双向性：质点振动方向不确定 解决此
10、类问题时，往往采用从特殊到一般的思维方法，即找到一个周期内满足条件的特例，在此基础上，如知时间关系，则加nT；如知空间关系，则加n. 3波形的隐含性形成多解 在波动问题中，往往只给出完整波形的一部分，或给出几个特殊点，而其余信息均处于隐含状态这样，波形就有多种情况，形成波动问题的多解性,【例3】 (2010年福建卷)一列简谐横波在t0时刻的波形如图中的实线所示，t0.02 s时刻的波形如图中虚线所示若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是() A2 m/s B3 m/s C4 m/s D5 m/s,答案：B,针对训练31：一列简谐横波如图所示，t1时刻的波形如图中实线所示，t2时
11、刻的波形如图中虚线所示，已知tt2t10.5 s，问： (1)这列波的传播速度是多少？ (2)若波向左传播，且3Tt4T，波速是多大？ (3)若波速等于68 m/s，则波向哪个方向传播？,答案：见解析,波的干涉和衍射 波的干涉与波的衍射的比较,(1)加强区振动加强只是振幅变大，并不是质点一直处于位移最大值 (2)只有符合干涉条件的两列波相遇时才能产生干涉现象 (3)任何波都能发生衍射现象，而发生明显的衍射需要一定的条件,【例4】 如图表示两个相干波源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： (1)在a、b、c、d、e、f六点中，
12、振动加强的点是_，振动减弱的点是_ (2)若两波源S1和S2振幅相同，此时刻位移为零的点是_ (3)画出此时刻ace连线上以a为原点的一列完整波形，标出ce两点 思路点拨：据波的叠加原理判断加强和减弱点依据加强或减弱的点判断加强或减弱区域,解析：(1)a、e两点分别是波谷与波谷、波峰与波峰相交的点，故此两点为振动加强点；c处在a、e连线上，且从运动的角度分析，a点的振动形式恰沿该线传播，故c点是振动加强点同理b、d是振动减弱点，f也是振动减弱点 (2)因为S1、S2振幅相同，振动最强区的振幅为2A，最弱区的振幅为零，该时刻a、e的中点c正处在平衡位置，所以位移为零的点是b、c、d、f. (3)
13、图中对应时刻a处在两波谷的交点上，即此刻a在波谷，同理e在波峰，故a、e中点c在平衡位置，所以所对应的波形如图所示 答案：(1)a、e、cb、d、f(2)b、c、d、f(3)见解析,振动加强区域的各质点的位移随时间发生周期性变化，不要误认为位移总和为振幅之和,考点一：波的图象的应用 【例1】 (2010年全国卷改编)(基础题)一简谐横波以4 m/s的波速沿x轴正方向传播已知t0时的波形如图所示，则(),答案：B,考点二：波的图象和振动图象的综合应用 【例2】 (能力题)如图所示，(甲)为某一列简谐波tt0时刻的图象，(乙)是这列波上P点从这一时刻起的振动图象，试讨论： (1)波的传播方向和传播
14、速度的大小 (2)画出经过2.3 s后波的图象，并求02.3 s内P质点的位移和路程,答案：见解析,(2010年重庆理综，14)一列简谐波在两时刻的波形如图中实线和虚线所示，由图可确定这列波的(C) A周期 B波速 C波长 D频率 解析：从图象中可直接读出波的波长为4 m，故C正确，因题设未给出其他有用条件，故不能求出T、f和v，故A、B、D错误,1.(2010年天津理综)一列简谐横波沿x轴正向传播，传到M点时波形如图所示，再经0.6 s，N点开始振动，则该波的振幅A和频率f为(D) AA1 mf5 Hz BA0.5 mf5 Hz CA1 mf2.5 Hz DA0.5 mf2.5 Hz,2(2
15、010年安徽理综)一列沿x轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图所示P为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度v和加速度a的大小变化情况是(D) Av变小，a变大 Bv变小，a变小 Cv变大，a变大 Dv变大，a变小 解析：根据波动规律可知，该时刻P点向平衡位置运动，在极短时间内其位移沿y轴负方向并减小，所以质点P受的回复力、加速度方向为y轴正方向且均减小；又因为v和a同向，所以v增大，故D对,3(2010年上海卷)如图(甲)，一列简谐横波沿x轴正方向传播，实线和虚线分别表示t10和t20.5 s(T0.5 s)时的波形，能正确反映t37.5 s时波形的是图(乙)中的(D)
16、,4一列简谐横波，t0时刻的波形如图中实线所示，t0.2 s(小于一个周期)时刻的波形如图中的虚线所示，则(C) A质点P的运动方向可能向右 B波的周期可能为0.2 s C波的传播速度可能为90 m/s D00.2 s内质点P通过的路程为一个振幅,5(2010年天津市模拟)消除噪声污染是当前环境保护的一个重要课题内燃机、通风机等在排放各种高速气流的过程中都发出噪声，干涉型消声器可以用来消弱高速气流产生的噪声干涉型消声器的结构及气流运行如图所示，产生波长为的声波沿水平管道自左向右传播当声波到达a处时，分成两束相干波，它们分别通过r1和r2的路程，再在b处相遇，即可达到消弱噪声的目的若rr2r1，则r等于(C),解析：根据波的干涉，两列波的路程差等于半波长奇数倍时，叠加后减弱，从而达到消弱噪音的目的，C正确,6(2010年安阳模拟)医院通过彩超对人体进行体检时，彩超机向人体内发射频率已精确掌握的超声波，超声波经血液反射后被专用仪器接收，
