《2013高考物理总复习 第12章 2讲 机械波课件 新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2013高考物理总复习 第12章 2讲 机械波课件 新人教版（45页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二讲 机械波,1理解机械波的产生条件、形成过程以及反映机械波的几个物理量(波长、频率、波速)之间的关系 2理解横波图象的物理意义，能借助图象分析解决有关问题，了解纵波的特点 3理解波的叠加、波的干涉和衍射现象，并能对有关现象进行分析与解释，并了解声波、超声波、多普勒效应,一、机械波 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,受迫,振幅,周期,平衡位置,2波的分类 (1)横波：质点的振动方
2、向与 相互垂直的波，凸起部分叫波峰， 部分叫波谷 (2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在 上，质点分布密的部分叫 ，质点分布疏的部分叫 ,波的传播方向,凹陷,同一,直线,密部,疏部,3描述机械波的物理量 (1)波长：在波动中，振动相位 的两个相邻质点间的距离 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 ,总是相同,波峰,密部,波长,(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 ,波源,不变,vf,介质,1当波从一种介质进入另一种介质时，波长、
3、频率和波速，哪个物理量保持不变？ 提示：频率因为波的频率由波源频率决定，与介质无关,二、波的图象 1图象 在平面直角坐标中，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,三、波特有的现象 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
4、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：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的现象,差不多,小,2大家都熟悉“闻其声不见其人”的物理现象，你知道这是什么原因吗？ 提示：声波绕过障碍物继续传播的现象由于声波波长比光波大，易发生明显衍射,3多普勒效应 (1)由于波源和观察者之间有相对运动，使观察者接收到的波的频率发生变化的现象叫多普勒效应 (2)注意：波源的频率不变，只是观察者接收到的波的频率发生变化如果二者相互接近，观察者接收到的频率变大；如果二者相互远离，观察者
5、接收到的频率变小,一、波动图象和振动图象 1振动图象和波动图象的比较,2. 质点振动方向与波传播方向的互判,一列简谐横波沿x轴正方向传播，图甲是波传播到x5 m的M点时的波形图，图乙是质点N(x3 m)从此时刻开始计时的振动图象，Q是位于x10 m处的质点，则： (1)Q点开始振动时，振动方向如何？ (2)经过多长时间，Q点第一次到达波峰？,【错源探究】不清楚机械振动和机械波的关系和各自特点而导致错误 【错因分析】不清楚波的实质，不清楚由于“带动作用”介质中每个质点的起振方向都与波源起振方向相同；忽略波形会随着时间的变化而变化，直接将图甲所示给出的波形延伸，画出如图所示的波形图，得出从图甲时刻
6、到Q点第一次出现波峰的时间为5T/45 s的错误结论,【状元笔记】掌握波传播的特点是解题的关键：介质中每个质点的起振方向都与波源的起振方向相同；波形随时间的变化而变化；由振动图象可以判断出周期；由波的图象可以得出波长,1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轴负方向 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 解析
7、：由yt图象知，周期T0.20 s，且在t0.10 s时Q点在平衡位置沿y轴负方向运动，可以推断波沿x轴负方向传播，所以C错；从t0.10 s到t0.15 s时，t0.05 sT/4，质点Q从图甲所示的位置振动T/4到达负最大位移处，又加速度方向与位移方向相反，大小与位移的大小成正比，所以此时Q的加速度达到正向最大，而P点从图甲所示位置运动T/4时正在由正最大位移处向平衡位置运动的途中，速度沿y轴负方向，所以A、B都对；,振动的质点在t1 T内，质点运动的路程为4 A；tT/2，质点运动的路程为2 A；但tT/4时，质点运动的路程不一定是1 A；t3T/4时，质点运动的路程也不一定是3 A本题
8、中从t0.10 s到t0.25 s内，t0.15 s3T/4，P点的起始位置既不是平衡位置，又不是最大位移处，所以在3T/4时间内的路程不是30 cm. 答案：AB,二、波的多解性问题 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,如：质点达到最大位移处，则有正向和负向最大位移两种可能 质点由平衡位置开始振动，则起振方向有向上、向下(或向左、向右)的两种可能 只告诉波速不指明波的传播方向，应考虑沿两个方向传
9、播的可能，即沿x轴正方向或沿x轴负方向 只给出两时刻的波形，则有多次重复出现的可能 解决此类问题时，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，如知道时间关系，则加nT；如知道空间关系，则加n.,3波形的隐含性形成多值解 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,如图所示，实线是某时刻的波形图象，虚线是经过0.2 s时的波形图象求： (1)波传播的可能距离； (2)可能的周期(频率)； (3)可能的波速； (4)若波速是35 m/s，求波的传播方向； (5)若0.2 s小于一
10、个周期时，传播的距离、周期(频率)、波速,【规范解答】(1)波的传播方向有两种可能：向左传播或向右传播 向左传播时，传播的距离为 xn3/4(4n3)m (n0、1、2、) 向右传播时，传播的距离为 xn/4(4n1)m (n0、1、2、) (2)向左传播时，传播的时间为tnT3T/4 得：T4t/(4n3)0.8/(4n3) (n0、1、2、) 向右传播时，传播的时间为tnTT/4 得：T4t/(4n1)0.8/(4n1) (n0、1、2、),(3)计算波速，有两种方法：vx/t或v/T 向左传播时，vx/t(4n3)/0.2(20n15)m/s 或v/T4(4n3)/0.8(20n15)m
11、/s (n0、1、2、) 向右传播时，vx/t(4n1)/0.2(20n5)m/s 或v/T4(4n1)/0.8(20n5)m/s (n0、1、2、),(5)若0.2 s小于一个周期，说明波在0.2 s内传播的距离小于一个波长则：向左传播时，传播的距离x3/43 m；传播的时间t3T/4得：周期T0.267 s；波速v15 m/s. 向右传播时，传播的距离为/41 m；传播的时间tT/4得：周期T0.8 s；波速v5 m/s.,2一列横波上有相距4 m的A、B两点，波的传播方向是由A向B，波长大于2 m，如图所示的是A、B两质点的振动图象，求这列波可能的波速,三、波的干涉的理解 1加强点与减弱
12、点的比较,2.加强点和减弱点的判断方法 (1)图象法：在某时刻的波形图上，波峰与波峰(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 (2)公式法：当两个相干波源的振动步调一致时，到两个波源的距离之差xn(n0,1,2，)处是加强区，x(2n1)(n0,1,2，)处是减弱区,友情提示：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；同理减弱区也并不是质点一直在位移最小值,如图所示表示两个相干波源S
13、1、S2产生的波在同一种均匀介质中相遇图中实线表示某时刻的波峰，虚线表示的是波谷，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 【思维点拨】在稳定的干涉图样中，加强区的点始终加强，减弱区的点始终减弱，但加强点的位移时刻在改变，某时刻可能为零，相同的两列波的干涉，最弱区域的点一直静止不动从干涉图样中区分波峰波谷，画图象,【自主解答】(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
14、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，所以所对的波形如图 答案：(1)a、c、e b、d、f (2)b、c、d、f (3)见自主解答,3两个振动情况完全一样的波源S1、S2相距6 m，它们在空间产生的干涉图样如图所示，图中实线表示振动加强的区域，虚线表示振动减弱的区域，下列说法正确的
15、是( ) A两波源的振动频率一定不相同 B虚线一定是波谷与波谷相遇处 C两列波的波长都为2 m D两列波的波长都为1 m,答案：C,频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动以v表示声源的速度，V表示声波的速度(vV)，v表示接收器接收到的频率若v增大，则 Av增大，V增大 Bv增大，V不变 Cv不变，V增大 Dv减小，V不变 解析：由于声波的速度由介质决定，故V不变据多普勒效应可知，当声源传近接收器时接收到的频率变高，v增加故B项正确 答案：B,如图所示是观察水面波衍射的实验装置AC和BD是两块挡板，AB是一个孔，O是波源图中已画出波源所在区域波的传播情况，每两条相邻波纹(图中曲线)之间的距离表示一个波长，则关于波经过孔之后的传播情况，下列描述中正确的是,A此时能明显观察到波的衍射现象 B挡板前后波纹间距离相等 C如果将孔AB扩大，有可能观察不到明显的衍射现象 D如果孔的大小不变，使波源频率增大，能更明显地观察到衍射现象,答案：ABC,
