《物理必修课件选修3-4第十一章第二讲机械波》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理必修课件选修3-4第十一章第二讲机械波（71页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、机械波 1波的形成：机械振动在 中传播，形成机械波,介质,2传播特点 (1)传播振动形式、传递 、传递信息 (2)质点不随波迁移,能量,3分类 (1)横波：振动方向与传播方向 ，传播中形成波峰和波谷 (2)纵波：振动方向和传播方向在 ，传播中形成密部和疏部,垂直,同一条直线上,4描述波的物理量及其关系 (1)物理量波长：在波动中，振动相位总是 的两个相邻质点间的距离频率f：波的频率 振源的频率，在任何介质中频率不变波速v：表示波在介质中传播的快慢，波速由 决定，与振源无关 (2)波长、波速和频率(周期)间的关系vf或v,相同,等于,介质,5波的图象 (1)波的图象：波的图象是描述在波的传播
2、方向上的介质中各质点在某时刻离开平衡位置的位移简谐波的图象是一条正弦或余弦图象相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同,(2)由波的图象可获取的信息波的波长各质点振动的振幅该时刻各质点的位移该时刻各质点的加速度方向,图1121,若知道波的传播方向，可知该时刻各质点的运动方向如图1121所示，设波向右传播，则此时A、D质点沿y轴负方向运动，B、C质点沿y轴正方向运动 若知道某时刻某质点的运动方向，可判断波的传播方向如图1121所示，若D点向上运动，则该波向左传播,二、波的干涉和衍射现象,相差不多,比波长更小,频率,波的干涉和衍射现象是波特有的现象任何波均能发生衍 射，只不过明显程度不同；两列波欲
3、发生干涉，必须满足干涉 条件,三、多普勒效应 1现象：波源与观察者互相靠近或互相远离时，接收到的波 的频率都会发生变化 2产生原因：当波源与观察者相对静止时，1 s内通过观察者 的波峰(或密部)的数目是一定的，观察到的频率等于波源振动的频率；当波源与观察者相向运动时，1 s内通过观察者的波峰(或密部)的数目增加，观察到的频率增加；反之，当波源与观察者互相远离时，观察到的频率变小,3应用 (1)修理铁路的工人可以从火车的汽笛声判断火车的运行方向和快慢 (2)交通警察向行进中的汽车发射一个已知频率的超声波，当超声波被运动的汽车反射回来时，接收到的频率发生变化，由此可知汽车的速度 (3)根据光的多普
4、勒效应，由地球上接收到遥远天体发出的光波的频率，可以判断遥远天体相对地球的运动速度 (4)应用多普勒效应可以跟踪人造地球卫星 (5)医用“彩超”探测血液的速度进行疾病诊断,1机械波从一种介质进入另一种介质时，周期和频率保持不变，但波速和波长都改变 2机械波传播过程中，在固体和液体中的传播速度比在空气中的传播速度大,1(2009浙江高考)一列波长大于1 m的横波沿着x轴正方向传播处在x11 m和x22 m的两质点A、B的振动图象如图1122所示由此可知( ),图1122,A波长为 B波速为1 m/s C3 s末A、B两质点的位移相同 D1 s末A质点的振动速度大于B质点的振动速度,解析：由A、B
5、两质点的的振动图象及传播可画出t0时刻的波动图象如图所示，由此可得 m，A正确；由振动图象得周期T4 s，故 B错误；由振动图象知3 s末A质点位移为2 cm，B质点位移为0，故C错误；由振动图象知1 s末A质点处于波峰，振动速度为零，B质点处于平衡位置，振动速度最大，故D错误,答案：A,1.由t时刻的波形图画(tt)时刻的波形图 (1)平移法：先算出经时间t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时刻的波形图中找几个特殊质点(一个波长范围内)，即处于平衡位置及波峰、波谷的质点，找到它们经t后的位
6、置，然后按正弦规律画出(tt)时刻的波形图,2波的传播方向与质点振动方向的确定 (1)根据波的传播特性判断确定该质点前边相邻的一质点的位置，根据这一质点此时的位置，确定要判定质点的振动方向 (2)“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，简称“上坡下，下坡上”,3简谐波多解问题的原因 (1)波动的周期性经过周期整数倍的时间，各质点的振动情况(位移、速度、 加速度等)与它在t时刻的振动情况完全相同；在波的传播方向上，相距波长整数倍的质点的振动情况也相同，因此必导致波的传播距离、时间、速度等物理量发生周期性的变化 (2)波传播的双向性当波沿x轴方向传播时，波既可以沿x轴正方
7、向传播，又可以沿x轴负方向传播，导致多解,4干涉中加强点与减弱点的判断方法 (1)条件判断法：振动频率相同、振动情况完全相同的两列波叠加时，加强、减弱条件如下：设点到两波源的距离差为r，当rn(n0,1,2，)时为加强点，当r (n0,1,2，)时为减弱点,(2)现象判断法：若某点总是波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇，则该点为加强点；若总是波峰与波谷相遇，则为减弱点不能认为加强点的位移永远最大，减弱点的位移永远最小用一条曲线将加强点连接起来，这条曲线上的点都是加强点；把减弱点用曲线连接起来，曲线上的点都是减弱点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,2.某同学用一根弹性绳进行
8、机械波的实验用手握住绳的一端做周期为1 s的简谐运动，在绳上形成一列简谐波以弹性绳为x轴，手握住的一端为坐标原点O，且从波传到x1 m处的M点开始计时，如图1123所示，求：,图1123,(1)当时间t为多少时，平衡位置在x4.5 m处的N质点恰好第一次从平衡位置向y轴正方向运动？ (2)画出上问中t时刻弹性绳上的波形图,解析：(1)由题图可知，2 m， 则v 2 m/s 波从M点传到N点时间 t1 绳上各点开始起振时，先向下运动，故N点向上通过平衡位置还需要 T的时间 故tt1 T1.75 s0.5 s2.25 s.,(2)t2.25 s时波形图如图所示,答案：(1)2.25 s (2)见解
9、析图,一列简谐横波沿x轴负方向传播，如图1124所示，图甲是t1 s时的波形图，图乙是波中某振动质点位移随时间变化的振动图线(两图用同一时间起点)则图乙可能是图甲中哪个质点的振动图线 ( ),Ax0处的质点 Bx1 m处的质点 Cx2 m处的质点 Dx3 m处的质点,图1124,思路点拨 由图乙确定t1 s时质点的位置及振动方向， 再由图甲找出对应质点,解析 由振动图线知该质点在t1 s时处于平衡位置且向y轴负方向运动，在波形图中，在t1 s时处于平衡位置且沿y轴负方向运动的是x0和x4 m处的质点故选项A正确,答案 A,图甲是波动图象，表示传播方向上一系列质点同一时刻的位置情况，而图乙是振动
10、图象，表示同一质点不同时刻的位置情况，此题的关键是找出波动图象所对应的时刻、质点的位移及振动方向.,如图1125所示，图甲为某一波动在t1.0 s时 的图象，图乙为参与该波动的P质点的振动图象,图1225,(1)说出两图中AA的意义 (2)说出图甲中OAB图线的意义 (3)求波速 (4)在图甲中画出再经3.5 s时的波形图 (5)求再经3.5 s时P质点的路程s和位移,思路点拨 解答本题时应注意以下三点： (1)波动图象与振动图象的区别与联系； (2)波形图随时间的变化关系； (3)质点振动的路程与位移的区别,解析 图甲为1.0 s末的波动图象，图乙为参与该波动的众多质点中的P质点的振动图象，
11、理解了这两图线间的联系与区别，后面的问题就很好解了 (1)图甲中AA表示A质点的振幅或1.0 s时A质点的位移大小为0.2 m，方向为负图乙中AA表示P质点的振幅，也表示P质点在0.25 s的位移大小为0.2 m，方向为负,(2)图甲中OAB段图象表示O到B间所有质点在1.0 s时的位移，方向均为负由图乙看出P质点在1.0 s时向y轴负方向振动，所以图甲中波沿x轴负方向传播，则OA间各质点正向远离平衡位置方向振动，AB间各质点正向靠近平衡位置方向振动,(3)由图甲得4 m，由图乙得周期T1 s， 所以波速v 4 m/s. (4)xvt14 m34 ， 所以只需将波形向x轴负方向平移 2 m即可
12、，如图 所示,(5)求路程，因为n 所以路程s4nA40.23.5 m2.8 m. P点经3.5个周期后仍在平衡位置处，所以位移为零,答案 见课堂笔记,(1)在画经过t s之后的波形图时，首先由tnTT求出T，因经历nT时间，波形不变，只要画出经历T后的波形即可 (2)在确定经历t时间质点的位移时，要确定经历t时间质点的具体位置，注意位移的正负.,如图1126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，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
13、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 解答本题时应注意以下四个方面： (1)振动加强区域内各点的振动始终加强 (2)振动减弱区域内各点的振动始终减弱 (3)振动加强点的位移时刻在变 (4)振动最弱点有可能一直静止不动(两列相同波叠加),课堂笔记 (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是减弱点，f也是减弱点 (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
14、位置，所以位移为零的是b、c、d、f.,(3)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、c、e b、d、f (2)b、c、d、f (3)见课堂笔记,(1)两列相干波的重叠区域中波峰相遇处、波谷相遇处均为加强点，其振幅最大，位移却随时间在变化 (2)振动加强点连线上的各点均是加强点，振动减弱点连线上的各点均是减弱点.,如图1127所示，在公路的十字路口东侧路边，甲以速度v1向东行走，在路口北侧，乙站在路边，一辆汽车以速度v2通过路口向东行驶并鸣笛，已知汽车笛声的频率为f0，车速v2v1.甲听到的笛声的频率为f1，乙听到的笛声的频率为f2，司机自己听到的笛声的频率为f3，则此三人听到笛声的频率由高至低顺序为_,思路点拨 观察者接收到的频率受其与波源之间相对运动影响当波源与观察者相对静止时，观察到的频率与波源振动频率相同；当二者相向运动时，观察到的频率增加；当二者相互远离时，观察到的频率变小,课堂笔记 由于v2v1，所以汽车和甲的相对距离减小，甲听到的频率变大，即f1f0；由于乙静止不动，则汽车和乙的相对距离增大，乙听到的频率变低，即f2f0；由于司机和汽车相对静止，所以司机听到的频率不变，即f3f0.综上所述，三人听到笛声的频率由高至低顺序为f1f3f2.,
