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1、第十五章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论,选 修 3-4,第2讲 机械波,知识梳理自测,1机械波的形成条件 (1)有发生机械振动的波源。 (2)有传播介质，如空气、水等。 2传播特点 (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_振动周期和频率相同。,机械波,形式,能量,迁移,波源的,(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为_，位移为零。 3机械波的分类 (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，
2、有_和_。,4A,垂直,波峰,波谷,同一直线,密部,疏部,1横波的图象 (1)坐标轴：横轴表示各质点的_，纵轴表示该时刻各质点的_。 (2)意义：表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开_的位移。 (3)图象,横波的图象,平衡位置,位移,平衡位置,(4)应用 直接读取_和_，以及该时刻各质点的_。 确定某时刻各质点加速度和速度的_，并能比较大小。 结合波的传播方向可确定各质点的_或由各质点的振动方向确定波的_。,振幅A,波长,位移,方向,振动方向,传播方向,2波长、波速、频率及其关系 (1)波长：在波动中，振动相位总是_的两个相邻质点间的距离。 (2)波速v：波在介质中的传播速度，由_本身的性质
3、决定。 (3)频率f：由波源决定，等于波源的_。 (4)波长、波速和频率的关系 v_；v_。,相同,介质,振动频率,f,1波的叠加： 观察两列波的叠加过程可知：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_，只是在重叠的区域里，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_。,波特有的现象,互相干扰,位移的矢量和,2波的干涉和衍射：,相同,尺寸,绕过障碍物,干涉图样,3.多普勒效应： (1)定义：由于波源和观察者之间有_，使观察者感受到波的频率_的现象。 (2)实质：声源频率_，观察者接收到的频率_。 (3)规律： 波源与观察者如果相互靠近，观察者接收到的_；
4、 波源与观察者如果相互远离，观察者接收到的_； 波源和观察者如果相对静止，观察者接收到的频率_波源的频率。,相对运动,发生变化,不变,发生变化,频率增大,频率减小,等于,思维辨析： (1)在机械波传播过程中，介质中的质点随波的传播而迁移。( ) (2)周期或频率，只取决于波源，而与v、无直接关系。( ) (3)波速v取决于介质的性质，它与T、无直接关系。只要介质不变，v就不变；如果介质变了，v也一定变。( ) 答案：(1) 在机械波传播过程中，介质中的质点并不会随波的传播而迁移。 (2) (3),D,解析 由图知a、b两点之间的距离为一个波长，a、b两点振动开始时刻相差一个周期，选项AB错误；
5、由波是向右传播的，知选项C错误，D正确。,ABD,C,解析 同一列声波在不同介质中的传播速度不同，根据vf，由于频率不变，故在不同的介质中传播时波长不同，故A错误。不同的声波在相同的介质中传播，传播速度相同，故B错误。衍射是波特有的现象。声波是一种机械波，故能够发生衍射现象，C正确。根据波的叠加原理，不同的波相遇时发生叠加，再分开时各自独立传播互不影响，故人能辨别不同乐器同时发出的声音，故D错误。,BD,解析 根据多普勒效应，当观察者与声源相互靠近时，观察者接收到的频率大于声源发出的频率；当观察者与声源相互远离时，观察者接收到的频率小于声源发出的频率，故A、C错误，B、D正确。,核心考点突破,
6、1机械波的传播特点： (1)波传到任意一点，该点的起振方向都和波源的起振方向相同。 (2)介质中每个质点都做受迫振动，因此，任一质点的振动频率和周期都和波源的振动频率和周期相同。 (3)波从一种介质进入另一种介质，由于介质的情况不同，它的波长和波速可以改变，但频率和周期都不会改变。,机械波的传播与图象,3波的传播方向与质点的振动方向的判断方法,解题探究：(1)当波传到P点时，P点开始离开平衡位置_；波源O恰好处于波峰位置，说明O、F两质点之间的距离等于_。 (2)再经过5s，平衡位置在Q处的质点第一次处于波峰位置，说明波从P点传播到Q点所用时间为_。,向上振动,类题演练 1 ,B,求解波动图象
7、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。关键要看清横坐标即可，横坐标为x则为波动图象，横坐标为t则为振动图象。 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，且由图象读出振幅、波长等信息。 4找准振动图象对应的质点，且由图象读出振幅、周期等信息。,振动图象和波的图象的关联分析,BCE,A在t0.10s时，质点Q向y轴正方向运动 B在t0.25s 时，质点P的加速度方向与y轴正方向相同 C从t0.10s到t0.25s，该波沿x轴负方向传播了6m D从t0.10s到t0.25s，质点P通过的路程为30cm E质点Q简谐运动的
8、表达式为y0.10sin10t(国际单位制),答案：(1)先由图象读出波长、周期，从而求出波速，再由xvt求出波传播的距离。 (2)不一定。当从平衡位置或位移最大处计时，才是3A。,类题演练 2 ,答案 (1)5s (2)27.07cm,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。,波的多解问题,如：a.质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能。 b质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向上、向下(或向左、向
9、右)两种可能。 c只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传播的可能，即沿x轴正方向或沿x轴负方向传播。 d只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能。 (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。,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，若此关系为时间，则tnTt(n0,1,2，)，若此关系为距离，则xnx(n0,1,2，)。,类题演练 3 ,波的干涉中振动加强点和减弱点的判断 (1)图象法：在某时刻的波形图上，波峰
10、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，这就是干涉图样，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。,波的干涉、衍射、多普勒效应,解析 由图知O点是波谷和波谷叠加，是振动加强点，该时刻处于波谷，A错误；P、N两质点处是波谷和波峰叠加，由于振幅相同，位移始终为零，即处于平衡位置，B正确；振动的质点只是在各自的平衡位置附近振动，不会随波迁移，C错误；从该时刻起，经过四分之一周期，质点M到达平衡位置，D错误。,名师归纳： 波的干涉问题的分析 (1)在稳定的
11、干涉区域内，振动加强点始终加强；振动减弱点始终减弱。两列相干波的波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇处是振动最强的地方，并且用一条直线将以上加强点连接起来，这条直线上的点都是加强的；而波峰与波谷(或波谷与波峰)相遇处是振动最弱的地方，把以上减弱点用直线连接起来，直线上的点都是减弱点。 (2)不论是振动加强的质点还是振动减弱的质点，都仍在其平衡位置附近振动，某点的振动加强，是指这个质点以较大的振幅振动；而某点的振动减弱，是指这个质点以较小的振幅振动，因此，振动加强点的位移不是始终等于振幅，它的位移的大小和方向随时间在发生周期性的变化。,类题演练 4 ,B,解析 对于a质点，上面的波使其向下振动，下面的波使其向下振动，所以其合速度向下，位移等于两列波此时的位移之和，所以a质点位于平衡位置，速度最大，故选项A错误，选项B正确；对于b质点，上面的波使其位于波峰，下一时刻向下振动，下面的波使其位于波谷，下一时刻向上振动，两列波使其振动始终相反，又因为两列波的振幅相同，所以b质点始终位于平衡位置，加速度为零，故选项C错误；对于c质点，上面的波使其向上振动，下面的波使其向上振动，所以其合速度向上，故选项D错误。,2年高考模拟,课后限时训练,
