《（新课标）2018版高考物理大一轮复习 第十二章 第2讲 机械波课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（新课标）2018版高考物理大一轮复习 第十二章 第2讲 机械波课件（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、机械波的形成和传播特点 1.机械波的产生条件: 振源 、 介质 。 2.机械波的分类,知识梳理,(1)横波:质点振动方向与波的传播方向 垂直 。 (2)纵波:质点振动方向与波的传播方向在同一直线上。,3.机械波的传播 (1)在同一种均匀介质中机械波的传播是匀速的。波速、波长和频率(周 期)之间满足公式:v=f= 。 (2)介质质点的运动是在各自的平衡位置附近振动,是变加速运动,介质质 点并不随波 迁移 。 (3)机械波传播的是 振动形式 、能量和信息。 (4)机械波的频率由 波源 决定,而传播速度由 介质 决定。,二、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
2、方向,表示质点的位移。 2.波的图象的物理意义 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.波的图象的形状 简谐波的图象是 正弦 (或余弦)曲线,如图所示。,三、波的特有现象 1.一切波都能发生反射、折射、衍射、干涉。其中衍射、干涉是波特有 的性质。 (1)衍射:波绕过障碍物继续传播的现象。 能够发生明显的衍射现象的条件是:障碍物(或小孔)的尺寸比波长 小 或相差不多。 (2)干涉:频率相同的两列波叠加,使某些区域的振动 加强 ,某些区,域的振动 减弱 ,这种现象叫做波的干涉。 产生干涉的必要条件是:两列波的频率 相同 。在稳定的干涉区域 内,振动加强点始终 加强 ,振动减弱点
3、始终 减弱 。 波峰和波峰叠加得到振动 加强 点,波谷和波谷叠加也得到振动 加强 点,波峰和波谷叠加得到振动 减弱 点。 2.多普勒效应 波源 相对观察者 运动时,观察者观察到的频率高于或低于波的实 际频率的现象。,1.(1)相距一个(或整数个)波长的两个质点的振动位移在任何时刻都相同, 而且振动速度的大小和方向也相同。 ( ) (2)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。 ( ) (3)障碍物尺寸比波长大时,能观察到明显的衍射现象。 ( ) (4)波的传播在时间上有周期性,在空间上也有周期性。 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4),2
4、.如图所示是一列向右传播的简谐横波在某一时刻的波形图象。如果此 列波的波速为2.4 m/s,则在传播过程中位于x轴上x=0.3 m到x=0.6 m之间的 某质点P,从这一时刻起在1 s 内所通过的路程为 ( ),A.2.56 cm B.2.4 cm C.0.16 m D.0.02 m 答案 C 由波的图象可知,此列波的波长为1.2 m,振幅为2 cm,周期为T= =0.5 s,波中每个质点在一个周期内所经过的路程一定等于4倍振幅,在两 个周期内所走过的路程一定等于8倍振幅,所以在1 s内通过的路程为0.16 m。,3.如图甲所示为一列简谐横波在t=20 s时的波形图,图乙是这列波中P点的 振动
5、图线,那么该波的传播速度和传播方向是 ( ),A.v=25 cm/s,向左传播 B.v=50 cm/s,向左传播 C.v=25 cm/s,向右传播 D.v=50 cm/s,向右传播,答案 B 由振动图象知周期T=2 s,由波动图象知波长=100 cm=1 m,得v =/T=0.5 m/s=50 cm/s,所以先排除选项A、C。由图乙知此时刻P质点向上 运动,由质点运动方向与波的传播方向的关系,得出波向左传播,故B正确,D 错误。,4.(多选)如图所示,一列沿x轴传播的简谐横波某时刻的波形图如图甲所示, 若从此刻开始计时,图乙表示某质点的振动图象,则下列选项中正确的是 ( ) A.若波沿x轴正方
6、向传播,则图乙表示a点的振动图象 B.若波沿x轴正方向传播,则图乙表示b点的振动图象,C.若波沿x轴负方向传播,则图乙表示c点的振动图象 D.若波沿x轴负方向传播,则图乙表示d点的振动图象,答案 BD 图乙表示质点从平衡位置开始向正方向运动,因此可能 是b、d点的振动图象,若波沿x轴正方向传播,b点从平衡位置向上振动,图乙 表示b点的振动图象,B正确;若波沿x轴负方向传播,d点从平衡位置向上振 动,图乙表示d点的振动图象,D正确。,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.介质中每个质点做的都是受迫振动,所以任一质点的振动周期都和波 源的相同。因此可以断定:波从一种介质进
7、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。 3.相隔波长整数倍的两质点,振动状态总相同,相隔半波长奇数倍的两质 点,振动状态总相反。,重难一 机械波的形成与传播,重难突破,(或能量)向外平移的速度,即波速。在同一均匀介质中波动的传播是匀 速的,与波动频率无关。波动中各质点都在平衡位置附近做周期性振动, 是变加速运动,质点并没沿波的传播方向随波迁移。因此要区分开这两 个速度。,4.波速与振速的区别 波源振动几个周期,波形就向外平移几个波长, 这个比值就表示了波形,A.此时P(-2 m,0 cm)、Q(2 m,0 cm)两点运动方向相同 B.再经过0.5
8、s质点N刚好在(-5 m,20 cm)位置 C.能与该波发生干涉的横波的频率一定为3 Hz D.波的频率与波源的振动频率无关,典例1 在某一均匀介质中由波源O发出的简谐横波在x轴上传播,某时刻 的波形如图,其波速为5 m/s,则下列说法正确的是 ( ),题图知=2 m,由v= 得T= =0.4 s,所以t=0.5 s=1 T时,由平移法可得波再传 播1 ,N处于波峰,B正确。因该波的频率f= =2.5 Hz,所以频率为3 Hz的横 波不满足干涉条件,C错误。波的频率与波源的振动频率相同,D错误。 答案 AB,解析 由同侧法可得P、Q两点振动方向均沿y轴负方向,所以A正确。由,1-1 如图所示,
9、一列简谐横波沿+x方向传播。已知在t=0时,波传播到x轴上 的B质点,在它左边的A质点位于负最大位移处;在t=0.6 s时,质点A第二次出 现在正的最大位移处。 (1)这列简谐波的波速是 m/s。 (2)t=0.6 s时,质点D已运动的路程是 m。 答案 (1)5 (2)0.1 解析 (1)波长=2 m,由题述可知周期T=0.4 s,这列简谐波的波速是v=/T,=5 m/s。(2)t=0.6 s时,质点D已振动0.5个周期,运动的路程是2个振幅,为2A= 10 cm=0.1 m。,重难二 振动图象与波动图象的区别,典例2 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
10、象如图乙所示,则 ( ),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,必定沿x轴负方向传播,A错误。由图甲知=20 m,由图乙知T=810-1s,所以 波速v= =25 m/s,B正确。0.4 s= ,所以质点A通过的路程为2A=4 m,C正 确。由于波沿x轴负方向传播,P点振动方向向下,回到平衡位置的时间大于 ,而Q点回到平衡位置的时间为 ,所以D错误。 答案 BC,解析 由A质点的振动图象知A质点在t=0时刻由平衡位置向上振动,则波,2-1 (多选)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
11、 点的横坐标分别为x=1.5 m和x=4.5 m。P点的振动图象如图乙所示。,在下列四幅图中,Q点的振动图象可能是 ( ),答案 BC 解析 由图甲知该波的波长=4 m,而P、Q两质点间间距x=3 m= ,则 两质点的振动步调相差 T,结合图乙知A、D两项均错误。因波的传播方 向未知,故无法判定Q点的振动状态相比于P点是超前还是滞后,B、C均正 确。,2-2 图甲为一列简谐横波在t=0.10 s时刻的波形图,P是平衡位置为x=1.0 m处的质点,Q是平衡位置为x=4.0 m处的质点,图乙为质点Q的振动图象,则 ( ) A.t=0.15 s时,质点Q的加速度达到负向最大,B.质点Q做简谐运动的表
12、达式为x=10 sin t(cm) C.从t=0.10 s到t=0.25 s,该波沿x轴负方向传播了6 m D.从t=0.10 s到t=0.25 s,质点P通过的路程为30 cm,答案 C 解析 由题图甲、乙知,该波的波长=8 m,周期T=0.20 s,故波速v= =40 m/s,又知t=0.10 s时,Q点振动方向向下,故波沿x轴负方向传播,t=0.15 s时,Q 点处在波谷,其加速度达正向最大,选项A错误;Q点做简谐运动的表达式为x =10 sin 10t(cm),选项B错误;x=400.15 m=6 m,选项C正确;t=0.10 s时, P点 处在7.07 cm处向上振动,故从t=0.1
13、0 s到t=0.25 s,质点P通过的路程小于30,cm,选项D错误。,一、波的传播方向与质点振动方向的互判方法 已知波的传播方向和某时刻的图象可判断介质中各质点的振动方向,常用 的方法如下:,思想方法,当已知质点振动方向判断波的传播方向时,仍应用上述方法,只不过是 上述方法的逆向思维。,典例1 图甲为一列简谐横波在t=0.10 s时刻的波形图,P是平衡位置为x=1 m处的质点,Q是平衡位置为x=4 m处的质点,图乙为质点Q的振动图象。则波传播的速度为 m/s,t=0.15 s时质点P的运动方向沿y轴 方向(选填“正”或“负”)。 解析 从乙图可得周期为T=0.20 s,从甲图可得波长=8 m
14、,波速为v= =4,0 m/s,t=0.10 s时,Q质点在平衡位置且向y轴负方向振动,可根据甲图判断出 波向x轴负方向传播,质点P向y轴正方向运动,再过 时,P质点的振动方向 沿y轴负方向。 答案 40 负 二、利用波传播的周期性、双向性解题 1.波的图象的周期性:相隔时间为周期整数倍的两个时刻的波形相同,从而 使题目的解答出现多解的可能。 2.波传播方向的双向性:在题目未给出传播方向时,要考虑到波可沿x轴正 向或负向传播的两种可能性。,解析 从乙图可得周期为T=0.20 s,从甲图可得波长=8 m,波速为v= =4,典例2 一列简谐波沿x轴方向传播,已知x轴上x1=0和x2=1 m两处质点
15、P、Q 的振动图象分别如图甲和图乙所示,求此波的传播速度。,甲,乙,解析 由所给出的振动图象可知周期T=410-3 s。由图象可知t=0时刻,x1 =0处的质点P在正向最大位移处,x2=1 m处的质点Q在平衡位置向y轴负方 向运动,所以当简谐波沿x轴正向传播时P、Q间距离为n1+ (n=0,1,2,),当波沿x轴负方向传播时P、Q间距离为n2+ (n=0,1,2,)。因为 1 =1 m(n=0,1,2,),所以1= m(n=0,1,2,);同理因为n2+ =1 m(n=0,1, 2,),所以2= m(n=0,1,2,)。因此可得,波沿x轴正向传播时的波速 v1= = m/s(n=0,1,2,), 波沿x轴负向传播时的波速 v2= = m/s(n=0,1,2,)。 答案 见解析,
