《（全国通用）2018高考物理一轮复习 第十三章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 第2讲 机械波课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（全国通用）2018高考物理一轮复习 第十三章 机械振动与机械波 光 电磁波与相对论 第2讲 机械波课件（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲 机械波,一、机械波的形成与传播 1.机械波的形成与传播 (1)产生条件 有波源。 有 介质 ,如空气、水、绳子等。 (2)传播特点 传播 振动形式 、能量和信息。 质点不 随波迁移 。 介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与波源 相同 。,2.机械波的分类,3.波长、频率和波速 (1)波长:在波动中,振动相位总是相同的两个 相邻 质点间的距离,用表示。波长由频率和波速共同决定。 横波中,相邻两个 波峰 (或 波谷 )之间的距离等于波长。 纵波中,相邻两个 密部 (或 疏部 )之间的距离等于波长。 (2)频率:波的频率由 波源 决定,等于波源的振动频率。在任何介质中频率不变。 (3)
2、波速:波的传播速度。波速由 介质 决定,与波源无关。,【提示】机械波的频率的两点注意: (1)机械波的频率由波源决定,与传播的介质无关。 (2)机械波从一种介质进入另一种介质,波的频率不会改变。波速、波长都改变。,二、横波的图象 1.坐标轴 x轴:各质点 平衡位置 的连线。 y轴:沿质点振动方向,表示质点的 位移 。 2.物理意义:表示介质中各质点在某一时刻相对各自 平衡位置 的位移。 3.图象形状:横波的图象是 正弦 (或余弦)曲线,如图所示。,【提示】波的衍射的三点注意: (1)发生明显衍射的条件是缝、孔或障碍物与波长相比很小,而不是要求缝、孔或障碍物一定要小。 (2)任何波都能发生衍射现
3、象,衍射不需要条件。,考点二,考点三,考点一,考点一 机械波的图象与波的传播 1.要形成机械波首先要存在波源质点的振动,其次还必须存在传播振动的介质,所以机械波只能依靠介质传播。 2.介质中各质点是在它前面质点带动下才振动起来的,因此,各质点的起振方向总是跟波源质点的起振方向相同。 3.每个质点的起振时刻总要比它前面质点起振迟一些,不是同时起振,这样当各质点都振动起来后,某一时刻对平衡位置的位移是不同的,从整体上看,有的地方凸起,有的地方下凹。,考点二,考点三,考点一,典例1 一根弹性绳沿x轴方向放置,左端在原点O,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,于是在绳上形成一列简
4、谐波如图。求: (1)若从波传到平衡位置在x=1 m处的M质点时开始计时,那么经过的时间t等于多少时,平衡位置在x=4.5 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。 (2)从绳的左端点开始做简谐运动起,当它通过的总路程为88 cm时,N质点振动通过的总路程是多少?,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,1.(多选)如图,a、b、c、d是均匀介质中x轴上的四个质点,相邻两点的间距依次为2 m、4 m和6 m。一列简谐横波以2 m/s的波速沿x轴正向传播,在t=0时刻到达质点a处,质点a由平衡位置开始竖直向下运动,t=3
5、s时a第一次到达最高点。下列说法正确的是 (ACD) A.在t=6 s时刻波恰好传到质点d外 B.在t=5 s时刻质点c恰好到达最高点 C.质点b开始振动后,其振动周期为4 s D.在4 st6 s的时间间隔内质点c向上运动,【解析】因为a开始时向下运动,经过t=3 s后恰好第一次到达最高点,所以波的周期为T=4 s,波长=vT=8 m,在t=6 s时波向前传播的距离为s=vt=12 m,即恰好传到d点,A项正确;当t=3 s时,波向前传播了6 m,传到c点,c点向下运动,再经过2 s恰好处于平衡位置,B项错误;b振动的周期即为波的周期,所以C项正确;在4 st6 s的时间内质点c从最低点运动
6、到最高点,D项正确。,考点二,考点三,考点一,2.(多选)一列简谐横波沿x轴传播,t=0时的波形如图所示,质点A与质点B相距1 m,A点速度沿y轴正方向;t=0.02 s时,质点A第一次到达正向最大位移处,由此可知 (ABD) A.此波沿x轴负方向传播 B.此波的传播速度为25 m/s C.从t=0时起,经过0.04 s,质点A沿波传播方向迁移了1 m D.在t=0.04 s时,质点B处在平衡位置,速度沿y轴正方向,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二 振动图象和波动图象的综合应用,考点二,考点三,考点一,典例2 (多选)图甲为一列简谐横波在t=2 s时的波形图,图乙为介质中
7、平衡位置在x=1.5 m处的质点的振动图象,P是平衡位置为x=2 m的质点。下列说法正确的是 ( ) A.波速为0.5 m/s B.波沿x轴正方向传播 C.02 s内质点P运动的路程为8 cm D.02 s内质点P向y轴正方向运动 E.t=7 s时,质点P在平衡位置,考点二,考点三,考点一,【参考答案】 AC,考点二,考点三,考点一,【归纳总结】 “一分、一看、二找”巧解波动图象与振动图象的综合类问题: (1)分清振动图象与波动图象。此问题最简单,只要看清横坐标即可,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
8、的时刻。 (4)找准振动图象对应的质点。,考点二,考点三,考点一,1.(多选)一列简谐横波,某时刻的图象如图甲所示,从该时刻开始计时,A质点的振动图象如图乙所示,则 (BC) A.波沿x轴正向传播 B.波速是25 m/s C.经过t=0.4 s,质点A通过的路程是4 m D.质点P比质点Q先回到平衡位置,考点二,考点三,考点一,2.一简谐横波沿x轴正向传播,t=0时刻的波形如图(a)所示,x=0.30 m处的质点的振动图象如图(b)所示,该质点在t=0时刻的运动方向沿y轴 正向 (填“正向”或“负向”)。已知该波的波长大于0.30 m,则该波的波长为 0.8 m。,考点二,考点三,考点一,考点
9、二,考点三,考点一,考点三 波的干涉、衍射、多普勒效应 1.对波的干涉的理解 (1)加强点与减弱点的比较,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,典例3 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,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为起点的一列完整波形,标出e点。,考点二,考点三,考点一,【解题思路】(1)a、e两点分别是波谷与波谷、波峰与波峰
10、相交的点,故此两点为振动加强点;c点处在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,位移为零的是b、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,所以所对应的波形如答案中图所示。,【参考答案】 (1)a、c、e b、d、f (2)b、d、f (3)如图所示,考点二,考点三,考点一,【归纳总结】 (1)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,减
11、弱区域的点一直静止不动。从干涉图样中区分波峰和波谷,画图象。 (2)波的特有现象指的是波的干涉、衍射、多普勒效应,掌握好它们发生的条件及特性是关键。,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,2.如图所示,在某一均匀介质中,A、B是振动情况完全相同的两个波源,其简谐运动表达式均为x=0.1sin (20t) m,介质中P点与A、B两波源间的距离分别为4 m和5 m,两波源形成的简谐横波分别沿AP、BP方向传播,波速都是10 m/s。 (1)求简谐横波的波长。 (2)P点是振动加强点还是振动减弱点?,波的多解问题的处理方法 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
12、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。,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
13、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t=nT+t(n=0,1,2);若此关系为距离,则x=n+x(n=0,1,2)。,典例 如图所示实线是一列简谐横波在t1=0时刻的波形,虚线是这列波在t2=0.5 s时刻的波形,这列波的周期T满足3Tt2-t14T,问: (1)若波速向右,波速多大? (2)若波速向左,波速多大? (3)若波速大小为74 m/s,波速方向如何?,(3)波速大小为74 m/s时,波在t时间内传播的距离为x=vt=740.5 m=37 m=(4+5) m 所以波速方向向左 【参考答案】 (1)54 m/s (2)58 m/s (3)波速方向向左,【名师点睛】,空间有A和B两点,A处有一做简谐振动的振源。当空间充有某种介质时,A处的振动经过0.5 s传到B处,此后A和B两处的振动方向始终相反。当空间充有另一种介质时,A处振动经0.6 s传到B处,此后A和B两处的振动方向始终相同。试求该振源做简谐振动的最小可能频率。,
