《河北2016-2017高考物理总复习 3-4-2机械波讲义》由会员分享，可在线阅读，更多相关《河北2016-2017高考物理总复习 3-4-2机械波讲义（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、用心 爱心 专心- 1 -温故自查 1机械波的产生 (1)定义：机械振动在 中的传播过程，叫做机械波 (2)产生条件： 和 (3)产生过程：沿波的传播方向上各质点的振动都受它前一个质点的带动而做 振动， 对简谐波而言各质点振动的 和 都相同，各质点只在自己的 附近振 动介质 波源 介质 振幅 周期 平衡位置 受迫2波的分类 (1)横波：质点的振动方向与 垂直，突起部分叫波峰， 部分叫波谷 (2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在 上，质点分布密的叫，质点分布疏 的叫 传播方向 凹陷 一条 直线 密部 疏部 3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 的质点间的
2、距离叫波 长 在横波中，两个相邻的(或波谷)间的距离等于波长 在纵波中，两个相邻的(或疏部)间的距离等于波长 在一个周期内机械波传播的距离等于用心 爱心 专心- 2 -总是相等 波峰 波长 密部 (2)频率f：波的频率由 决定，在传播过程中，只要波源的振动频率一定，则无 论在什么介质中传播，波的频率都 (3)波速v：单位时间内振动向外传播的距离，即v.波速与波长和频率的关系： ，波速的大小由决定 波源 不变vf介质 考点精析 1机械波的特点 (1)介质依存性：机械波离不开介质，真空中不能传播机械波 (2)能量信息性：机械波传播的是振动的形式，因此机械波可以传递能量、传递信息 (3)传播不移性：
3、在波的传播方向上，各质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波定向 迁移 (4)时空重复性：机械波传播时，介质中的质点不断地重复着振源的振动形式，虽然距波源 由近及远振动依次落后，但振动快慢完全一致，具有时间上的重复性周期；而介质中的 不同位置处的一些特定质点具有完全相同“步调”的振动形式，这些相邻的特定质点形成波 的空间上的重复性波长 (5)周期、频率同源性：介质(包括在不同介质)中各质点的振动周期和频率都等于振源的振 动周期和频率，而且在传播过程中保持稳定 (6)起振同向性：各质点开始振动的方向与振源开始振动的方向相同 2对波长、波速及频率概念的理解 (1)对波长的理解 在波的传播方向上，两
4、个相邻的振动步调总相同的质点间的距离 质点振动一个周期，波传播的距离 在横波中，两个相邻的波峰或波谷之间的距离 在纵波中，两个相邻的密部或疏部之间的距离 在简谐横波波形图线中，一个完整的正弦曲线在横轴所截取的距离 波长反映了机械波在传播过程中的空间周期性 (2)对波速的理解 机械波在均匀介质中匀速传播，波速就是指波在介质中的传播速度 同一类机械波在同一种均匀介质中的传播速度是一个定值，波速的大小完全由介质来决定， 和波的频率无关 注意区别：波的传播速度与波源的振动速度是两个不同的概念 纵波和横波的传播速度是不同的 (3)对频率的理解用心 爱心 专心- 3 -在波的传播方向上，介质各质点都做受迫
5、振动，其振动是由振源的振动引起的，故各质点 的振动频率都等于振源的振动频率 当波从一种介质进入另一种介质时，波的频率不变. 温故自查 1图象：在平面直角坐标系中，用横坐标表示介质中各质点的；用纵坐标表示某一时 刻，各质点偏离平衡位置的，连接各位移矢量的末端，得出的曲线即为波的图象，简谐 波的图象是(或余弦)曲线 2物理意义：某一时刻介质中 相对平衡位置的位移平衡位置 位移 正弦 各质点 考点精析 振动图象与波动图象的比较振动图象波动图象研究对象一振动质点沿波传播方 向所有质点研究内容一质点位移随 时间变化规律某时刻所有质点的空间分布 规律图象用心 爱心 专心- 4 -用心 爱心 专心- 5 -
6、振动图象波动图象物理意义表示一质点在 各时刻的位移表示某时刻 各质点的位移图象变化随时间推移图象延 续，但已有形态不变随时间推移，图象 沿传播方向平移一完整曲线占横坐标距 离表示一个周期表示一个波长形状正弦函数或余弦函数的图象温故自查 1波的干涉 (1)产生稳定干涉的条件：频率相同的两列同性质的波相遇 (2)现象：两列波相遇时，某些区域振动总是 ，某些区域振动总是 ，且加强区和 减弱区互相间隔 (3)对两个完全相同的波源产生的干涉来说，凡到两波源的路程差为一个波长 时， 振动加强；凡到两波源的路程差为半个波长的 时，振动减弱加强 减弱 整数倍 奇数倍 2波的衍射 (1)产生明显衍射现象的条件：
7、障碍物或孔(缝)的尺寸跟波长，或者比波长 (2)现象：波绕过障碍物继续传播 差不多 更小 考点精析 1波的叠加遵循什么规律？ 两列波在空间相遇与分离时都保持其原来的特性(如f、A、振动方向)沿原来方向传播， 而不相干扰，在两列波重叠的区域里，任何一个质点同时参与两个振动，其振动位移等于这 两列波分别引起的位移的矢量和 2关于加强点、减弱点的位移与振幅的理解 (1)加强处和减弱处都是两列波引起的位移的矢量和，质点的位移都随时间变化，各质点仍 围绕平衡位置振动，与振源振动周期相同 (2)加强处振幅大，等于两列波的振幅之和，即AA1A2，质点的振动能量大，并且始终最 大，减弱处振幅小，等于两列波的振
8、幅之差，即A|A1A2|，质点振动能量小，并且始终 最小，若A1A2，则减弱处不振动 (3)加强点的位移变化范围：|A1A2|A1A2|，减弱点位移变化范围： |A1A2|A1A2|.用心 爱心 专心- 6 -温故自查 1声波 (1)空气中的声波是 (2)能够引起人耳感觉的声波频率范围是： . (3)能够把回声与原声区分开来的最小时间间隔为 .纵波 2020000Hz 0.1s 2次声波和超声波 (1)次声波：频率低于 的声波地震、台风、核爆炸，火箭发射、海啸等过程均产 生次声波 (2)超声波： 概念：频率高于 20000Hz 的声波 特点： ，穿透能力强 应用：水中测位，金属，用于诊断，临床
9、治疗等20Hz 方向性好 探伤 考点精析 1声波的反射 (1)入射波与反射波的方向关系 入射角：入射波与平面法线的夹角 反射角：反射波与平面法线的夹角 在波的反射中，反射角等于入射角；反射波的波长、频率和波速都跟入射波的相同 (2)特例：夏日轰鸣不绝的雷声；在空房子里说话听到声音更响 2声波能发生干涉、衍射等现象，声音的共振现象称为声音的共鸣 命题规律 根据波的形成及传播特点判断某一时刻的波形或某质点的振动情况 考例 1 (2008全国卷)一列简谐横波沿x轴传播，周期为T.t0 时刻的波形如图所 示此时平衡位置位于x3m 处的质点正在向上运动，若a、b两质点平衡位置的坐标分别 为xa2.5m，
10、xb5.5m，则( )A当a质点处在波峰时，b质点恰在波谷 BtT/4 时，a质点正在向y轴负方向运动 Ct3T/4 时，b质点正在向y轴负方向运动用心 爱心 专心- 7 -D在某一时刻，a、b两质点的位移和速度可能相同解析 a、b两质点平衡位置之间的距离为 xxbxa3m ，所以当a质点处在波 峰时，b质点恰在平衡位置，A 错；由图象可知波沿x轴负方向传播，将波形图沿x轴负方 向分别平移个波长 和 个波长，可知 B 错、C 正确；只有运动到平衡位置时的距离为波 长整数倍的两质点位移和速度才分别相同，故 D 错 答案 C一列简谐横波沿x轴正方向传播，在t0 时刻的波形图如图所示，已知这列波在P
11、点连续 两次出现波峰的时间间隔为 0.4s，则质点Q从图示时刻起要再经过多长时间，才能第一次到 达波峰处？用心 爱心 专心- 8 -解析 由图知4m，由P点的振动情况可知，振动周期T0.4s. 根据v ，得波速v m/s10m/s， 波从x5m 传到x9m 的时间：t 0.4s 故再经过 0.4s 后，Q点才开始振动，开始振动时速度方向向下，所以再经过 T0.3s 才 第一次到达波峰，这样共经过 0.7s，Q质点才第一次到达波峰 答案 0.7s命题规律 根据所给波形，利用波的周期性和双向性确定波长、周期、波速和传播方向 考例 2 如图所示，一根张紧的水平弹性长绳上的a、b两点，相距 14.0m
12、，b点在a点的 右方当一列简谐横波沿此绳向右传播时，若a点的位移达到正极大时，b点的位移恰为零， 且向下运动，经过 1.00s 后，a点的位移为零，且向下运动，而b点的位移恰好达到负极大， 则这列简谐横波的波速可能等于( ) A14.0m/s B10.0m/s C6.00m/s D4.67m/s解析 当a点位移正极大，b点在平衡位置向下运动时，则沿水平绳a、b两点间波形至少 会有四分之三波长，设n为正整数，则有 n14.0m，n0,1,2 当经过 1.00s，a点在平衡位置向下运动，b点在负的最大位移处，则这段时间至少含有四分 之一周期，设m为正整数，则有 mT1.00s，m0,1,2 可见波
13、速的确定由n、m共同决定，分析时可先令n0，再讨论m的所有取值；然后令 n1，再讨论m的 所有取值；如此下去例如令n0，波速 当m0 时，波速 m/s，即 4.67m/s；当m1 时，波速为 23.3m/s，用心 爱心 专心- 9 -超出选项范围，不再讨论再令n1，当m1 时，波速为 10.00m/s 等 答案 BD总结评述 波在传播过程中，空间的周期性体现在波形的重复性，可以从波长着手来描 述时间的周期性体现在振动的重复性，可以从周期着手来描述，解答时要善于抓住实质， 熟悉描述周期性的方法，提高分析和解决问题的能力 如图所示，一列简谐横波沿x轴正方向传播，ts 时刻波形图如图中的实线所示，此
14、时波刚好 传到P点，(t0.6)s 时刻的波形如图中的虚线所示，a、b、c、P、Q是介质中的质点，则 以下说法中正确的是( )A这列波的波速可能为 150m/s B质点a在这段时间内通过的路程一定小于 30cm C质点c在这段时间内通过的路程可能为 60cm D如果T0.8s，则当(t0.5)s 时刻，质点b、P的位移相同 解析 这列波的波长为 40m，波沿x轴的正方向传播，经过 0.6s 波形如图中虚线的位置， 则 0.6s， 当n2 时，波速为 150m/s，A 正确；若周期大于 0.6s，质点a在这段时间内通过的路程一 定大于 30m，B 错误；若质点c在这段时间内通过的路程为 60cm
15、，则时间经过 根据移波 法是可能的，C 正确；如果T0.8s，(t0.5)s 时刻，波动时间为 ，根据移波法可知， 质点b、P的位移相同，只不过b正向上运动，P正向下运动，D 正确用心 爱心 专心- 10 -答案 ACD命题规律 (1)根据振动图象，判断波的传播方向(2)根据振动图象，判断波动图象中某质 点的振动情况(3)根据波的传播情况，判断某质点的振动情况 考例 3 (2009全国卷)一列简谐横波在某一时刻的波形图如图甲所示，图中P、Q两质 点的横坐标分别为x1.5m 和x4.5m.P点的振动图象如图乙所示用心 爱心 专心- 11 -在下列四幅图中，Q点的振动图象可能是( )用心 爱心 专心- 12 -解析 P、Q间距为 由乙图知P点开始振动时的方向由平衡位置向上若波向右传播， Q点的振动图象是 B 项；若波向左传播，Q点的振动图象是 C
