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1、第第2讲机械波讲机械波机械波的形成条件机械波的形成条件(1)有发生机械振动的波源有发生机械振动的波源.(2)有传播介质，如空气、水等有传播介质，如空气、水等传播特点传播特点(1)机械波传播的只是振动的机械波传播的只是振动的_和和_，质点只在各自，质点只在各自的平衡位置附近做简谐运动，并不随波的平衡位置附近做简谐运动，并不随波_.机械波、横波和纵波机械波、横波和纵波(考纲要求考纲要求)形式形式能量能量迁移迁移1.2(2)介质中各质点的振幅相同，振动周期和频率都与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振动周期和频率相同(3)一个周期内，质点完成一次全振动，通过的路程为一个周
2、期内，质点完成一次全振动，通过的路程为_，位移为位移为_.机械波的分类机械波的分类(1)横波：质点的振动方向与波的传播方向相互横波：质点的振动方向与波的传播方向相互_的波，的波，有有_(凸部凸部)和和_(凹部凹部)(2)纵波：质点的振动方向与波的传播方向在纵波：质点的振动方向与波的传播方向在_的波，的波，有有_和和_.波源的波源的4A零零垂直垂直波峰波峰波谷波谷同一直线同一直线密部密部疏部疏部3横波的图象横波的图象横波的图像横波的图像(考纲要求考纲要求)波速、波长和频率（周期）的关系波速、波长和频率（周期）的关系(考纲要求考纲要求)项目项目内容内容坐标轴坐标轴以横轴表示各质点的平衡位置，纵以横
3、轴表示各质点的平衡位置，纵轴表示该时刻各质点的位移轴表示该时刻各质点的位移意义意义表示在波的传播方向上，某时刻各表示在波的传播方向上，某时刻各质点离开平衡位置的位移质点离开平衡位置的位移1项目项目内容内容图象图象应用应用直直接接读读取取振振幅幅A和和波波长长，以以及及该该时时刻刻各各质质点点的的位位移移确确定定某某时时刻刻各各质质点点加加速速度度和和速速度度的的方方向向，并并能能比比较较大大小小结结合合波波的的传传播播方方向向可可确确定定各各质质点点的的振振动动方方向向或或由由各质点的振动方向确定波的传播方向各质点的振动方向确定波的传播方向.振动图象与波的图象的对比和应用振动图象与波的图象的对
4、比和应用 两种图象两种图象比较内容比较内容振动图象振动图象波的图象波的图象图象意义图象意义一质点位移随时间变化的规一质点位移随时间变化的规律律某时刻所有质点相对某时刻所有质点相对平衡位置的位移平衡位置的位移图象特点图象特点图象信息图象信息(1)振动周期、振幅振动周期、振幅(2)各时刻质点的位移、速各时刻质点的位移、速度、加速度度、加速度(包括大小、方包括大小、方向向)(1)波长、振幅波长、振幅(2)任意一质点此刻任意一质点此刻的位移和加速度方向的位移和加速度方向图象变化图象变化随时间推移图象延续，但原随时间推移图象延续，但原有形状不变有形状不变随时间推移，图象沿随时间推移，图象沿传播方向平移传
5、播方向平移一完整曲线一完整曲线对应横坐标对应横坐标一个周期一个周期一个波长一个波长2.波长、波速、频率及其关系波长、波速、频率及其关系(1)波长波长在波动中，振动相位总是在波动中，振动相位总是_的两个相邻质点间的距离，的两个相邻质点间的距离，用用表示表示(2)波速波速波在介质中的传播速度由波在介质中的传播速度由_本身的性质决定本身的性质决定(3)频率频率由由_决定，等于决定，等于_的振动频率的振动频率(4)波长、波速和频率的关系波长、波速和频率的关系3.相同相同介质介质波源波源波源波源波的干涉与波的衍射的比较波的干涉与波的衍射的比较波的干涉和衍射现象波的干涉和衍射现象 多普勒效应多普勒效应(考
6、纲要求考纲要求) 内容内容 衍射衍射和干涉和干涉 定义定义现象现象可观察到明显可观察到明显现象的条件现象的条件相同点相同点波的波的衍射衍射波可以绕过波可以绕过障碍物继续障碍物继续传播的现象传播的现象波能偏离直线而波能偏离直线而传到直线传播以传到直线传播以外的空间外的空间缝、孔或障碍缝、孔或障碍物的尺寸跟波物的尺寸跟波长相差不多或长相差不多或者小于波长者小于波长干涉和干涉和衍射是衍射是波特有波特有的现象的现象波的波的干涉干涉频率相同的频率相同的两列波叠加，两列波叠加，使某些区域使某些区域的振动加强，的振动加强，某些区域的某些区域的振动减弱的振动减弱的现象现象干涉图样稳定，干涉图样稳定，振动强弱区
7、域相振动强弱区域相间分布，加强区、间分布，加强区、减弱区位置不变减弱区位置不变两列波的频率两列波的频率相同相同1.多普勒效应多普勒效应波源不动波源不动波源向观察者运动，接收频率增大波源向观察者运动，接收频率增大波源背离观察者运动，接收频率减小波源背离观察者运动，接收频率减小观察者不观察者不动动观察者向波源运动，接收频率增大观察者向波源运动，接收频率增大观察者背离波源运动，接收频率减小观察者背离波源运动，接收频率减小2.1质点的起振方向质点的起振方向各质点开始振动各质点开始振动(即起振即起振)的方向均与波源的起振方的方向均与波源的起振方向相同向相同2质点的振动方向与波的传播方向的互判方法质点的振
8、动方向与波的传播方向的互判方法(1)上下坡法上下坡法沿波的传播方向看，沿波的传播方向看，“上坡上坡”的点向下运动，的点向下运动，“下坡下坡”的点向上运动，简称的点向上运动，简称“上坡下，下坡上上坡下，下坡上”如图所示如图所示(2)带动法带动法如图所示，在质点如图所示，在质点P靠近波源一方附近的图象上另靠近波源一方附近的图象上另找一点找一点P，若，若P在在P上方，则上方，则P向上运动，若向上运动，若P在在P下方，则下方，则P向下运动向下运动(3)微平移法微平移法原理：波向前传播，波形也向前平移原理：波向前传播，波形也向前平移方法：作出经微小时间方法：作出经微小时间t后的波形，如图虚线所后的波形，
9、如图虚线所示，就知道了各质点经过示，就知道了各质点经过t时间到达的位置，此时间到达的位置，此刻质点振动方向也就知道了，图中刻质点振动方向也就知道了，图中P点振动方向点振动方向向下向下特别提醒特别提醒(1)在波的干涉中加强区振动加强只是振幅变大，在波的干涉中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并不是质点一直处于位移最大值(2)任何波都能发生衍射现象，而发生明显的衍射任何波都能发生衍射现象，而发生明显的衍射需要一定的条件需要一定的条件(3)干涉中加强点和减弱点的判断：某质点的振动干涉中加强点和减弱点的判断：某质点的振动是加强还是减弱，取决于该点到两相干波源的距是加强还是减弱，取
10、决于该点到两相干波源的距离之差离之差r.当两波源振动步调一致时当两波源振动步调一致时若若rn(n0,1,2，)，则振动加强；，则振动加强；如图如图121所示，所示，S1、S2为水波槽中的两个波源，它们分为水波槽中的两个波源，它们分别激起两列水波，图中实线表示波峰，虚线表示波谷已别激起两列水波，图中实线表示波峰，虚线表示波谷已知两列波的波长知两列波的波长12，该时刻在，该时刻在P点为两列波的波峰与波点为两列波的波峰与波峰相遇，则以下叙述正确的是峰相遇，则以下叙述正确的是 ()图图1211AP点有时在波峰，有时在波谷，振动始终加强点有时在波峰，有时在波谷，振动始终加强BP点始终在波峰点始终在波峰C
11、P点的振动不遵守波的叠加原理，点的振动不遵守波的叠加原理，P点的运动也不始终点的运动也不始终 加强加强DP点的振动遵守波的叠加原理，但并不始终加强点的振动遵守波的叠加原理，但并不始终加强答案答案D如图如图122所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学所示，男同学站立不动吹口哨，一位女同学坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确坐在秋千上来回摆动，下列关于女同学的感受的说法正确的是的是 ()图图1222A女同学从女同学从A向向B运动过程中，她感觉哨声音调变高运动过程中，她感觉哨声音调变高B女同学从女同学从E向向D运动过程中，她感觉哨声音调变高运动过程中，她感觉哨声音调变高C女同学在女同学
12、在C点向右运动时，她感觉哨声音调不变点向右运动时，她感觉哨声音调不变D女同学在女同学在C点向左运动时，她感觉哨声音调变低点向左运动时，她感觉哨声音调变低答案答案AD(2010上海单科上海单科，2)利用发波水槽得到的水面波形如图利用发波水槽得到的水面波形如图123a、b所示，则所示，则 ()A图图a、b均显示了波的干涉现象均显示了波的干涉现象B图图a、b均显示了波的衍射现象均显示了波的衍射现象C图图a显示了波的干涉现象，图显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象显示了波的衍射现象D图图a显示了波的衍射现象，图显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象显示了波的干涉现象解析解析图图a中可以看出只
13、有一条狭缝，穿过水波发生明显的衍中可以看出只有一条狭缝，穿过水波发生明显的衍射；图射；图b中有两个振源，有些区域振动加强，有些区域振动减中有两个振源，有些区域振动加强，有些区域振动减弱，是干涉现象弱，是干涉现象答案答案D3图图123(2010安徽卷安徽卷，15)一列沿一列沿x轴正方向轴正方向传播的简谐横波，某时刻的波形如图传播的简谐横波，某时刻的波形如图124所示所示P为介质中的一个质点，为介质中的一个质点，从该时刻开始的一段极短时间内，从该时刻开始的一段极短时间内，P的速度的速度v和加速度和加速度a的大小变化情况是的大小变化情况是 ()图图124Av变小，变小，a变大变大 Bv变小，变小，a
14、变小变小Cv变大，变大，a变大变大 Dv变大，变大，a变小变小解析解析由波的传播方向及由波的传播方向及P点位置，可知点位置，可知P点此时正向平衡点此时正向平衡位置运动，速度增大，加速度减小位置运动，速度增大，加速度减小答案答案D4一列简谐波在两时刻的波形如图一列简谐波在两时刻的波形如图125中实线和虚线所中实线和虚线所示，由图可确定这列波的示，由图可确定这列波的 ()图图125A周期周期 B波速波速 C波长波长 D频率频率解析解析因题中未给出实线波形和虚线波形的时刻，不知道时因题中未给出实线波形和虚线波形的时刻，不知道时间差或波的传播方向，因此无法确定波速、周期和频率，只间差或波的传播方向，因
15、此无法确定波速、周期和频率，只能确定波长，正确答案为能确定波长，正确答案为C.答案答案C5(2011武汉调研武汉调研)一简谐横波沿一简谐横波沿x轴正方向轴正方向传播，若在传播，若在x1 m处质点的振动图象如处质点的振动图象如图图126所示，则该波在所示，则该波在t0.3 s时刻的时刻的波形曲线为波形曲线为 ()图图126解析解析由题图可知由题图可知t0.3 s时刻处于时刻处于x1 m处的质点在波谷处的质点在波谷位置显然位置显然t0.3 s时刻的波形图中只有时刻的波形图中只有A对应了对应了x1 m处处的质点处在波谷位置，的质点处在波谷位置，A正确正确答案答案A6如图如图127所示为一列在均匀介质
16、中传播的简谐横波在所示为一列在均匀介质中传播的简谐横波在某时刻的波形图，波速为某时刻的波形图，波速为2 m/s，此时，此时P点振动方向沿点振动方向沿y轴轴负方向，则负方向，则 ()考点一对波的图象的理解及应用考点一对波的图象的理解及应用【典例【典例1】图图127A该波传播的方向沿该波传播的方向沿x轴正方向轴正方向BP点的振幅比点的振幅比Q点的小点的小C经过经过t4 s，质点，质点P将向右移动将向右移动8 mD经过经过t4 s，质点，质点Q通过的路程是通过的路程是0.4 m解析解析由由P点振动方向沿点振动方向沿y轴负方向可判断该波传播的方向轴负方向可判断该波传播的方向沿沿x轴正方向，选项轴正方向
17、，选项A正确；均匀介质中传播的简谐横波各正确；均匀介质中传播的简谐横波各质点振幅相同，因此选项质点振幅相同，因此选项B错误；各质点只在自己的平衡错误；各质点只在自己的平衡位置附近振动，并没有随波移动，而且位置附近振动，并没有随波移动，而且t4 s2T，路程，路程s8A0.4 m，选项，选项C错、错、D对对答案答案AD如图如图128所示，一列简谐横波沿所示，一列简谐横波沿x轴轴正方向传播，实线和虚线分别表示正方向传播，实线和虚线分别表示t10、t20.5 s时的波形，时的波形，t2T，能正确反映，能正确反映t37.5 s时波形的图是时波形的图是 ()【变式变式1】图图128答案答案D(2010福
18、建福建)一列简谐横波在一列简谐横波在t0时刻的波形如图时刻的波形如图129中中的实线所示，的实线所示，t0.02 s时刻的波形如图中虚线所示若该时刻的波形如图中虚线所示若该波的周期波的周期T大于大于0.02 s，则该波的传播速度可能是，则该波的传播速度可能是 ()考点二考点二 波的多解问题波的多解问题【典例典例2】图图129A2 m/s B3 m/s C4 m/s D5 m/s答案答案B波在传播过程中，因空间的周期性和时间的周期性，常常波在传播过程中，因空间的周期性和时间的周期性，常常由时间间隔由时间间隔t与周期与周期T的关系不明确、波传播方向不确定、的关系不明确、波传播方向不确定、波传播的距
19、离波传播的距离x与波长与波长的关系不明确造成多解问题的关系不明确造成多解问题波的多解问题来源波的多解问题来源一列简谐横波沿直线由一列简谐横波沿直线由A向向B传播，传播，A、B相距相距0.45 m，图，图1210是是A处质点的振动图象当处质点的振动图象当A处质点运动到波峰位置时，处质点运动到波峰位置时，B处质点刚好到达平衡位置且向处质点刚好到达平衡位置且向y轴正方向运动，这列波的波轴正方向运动，这列波的波速可能是速可能是 ()【变式变式2】图图1210A4.5 m/s B3.0 m/s C1.5 m/s D0.7 m/s答案答案A如图如图1211甲为一列简谐横波在甲为一列简谐横波在t0.10 s
20、时刻的波形图，时刻的波形图，P是平衡位置为是平衡位置为x1 m处的质点，处的质点，Q是平衡位置为是平衡位置为x4 m处处的质点，图乙为质点的质点，图乙为质点Q的振动图象，则的振动图象，则 ()考点三考点三 波的图象与振动图象的综合应用波的图象与振动图象的综合应用【典例典例3】图图1211At0.15 s时，质点时，质点Q的加速度达到正向最大的加速度达到正向最大Bt0.15 s时，质点时，质点P的运动方向沿的运动方向沿y轴负方向轴负方向C从从t0.10 s到到t0.25 s，该波沿，该波沿x轴正方向传播了轴正方向传播了6 mD从从t0.10 s到到t0.25 s，质点，质点P通过的路程为通过的路
21、程为30 cm解析解析A选项，由乙图象看出，选项，由乙图象看出，t0.15 s时，质点时，质点Q位于负位于负方向的最大位移处，而简谐运动的加速度大小与位移成正方向的最大位移处，而简谐运动的加速度大小与位移成正比，方向与位移方向相反，所以加速度为正向最大值；比，方向与位移方向相反，所以加速度为正向最大值；B选选项中，由乙图象看出，简谐运动的周期为项中，由乙图象看出，简谐运动的周期为T0.20 s，t0.10 s时，质点时，质点Q的速度方向沿的速度方向沿y轴负方向，由甲图可以看出，轴负方向，由甲图可以看出，波的传播方向应该沿波的传播方向应该沿x轴负方向，因甲图是轴负方向，因甲图是t0.10 s的的
22、因波向因波向x轴负方向传播，则此时轴负方向传播，则此时P质点的运动方向沿质点的运动方向沿y轴负方向；轴负方向；D选项中，由图甲可以看出，由于选项中，由图甲可以看出，由于t0.10 s时刻质点时刻质点P不处于不处于平衡位置，故从平衡位置，故从t0.10 s到到t0.25 s质点质点P通过的路程不为通过的路程不为30 cm，本题正确选项为，本题正确选项为A、B.答案答案AB一列简谐横波某时刻的波形如图一列简谐横波某时刻的波形如图1212甲所示，从该时刻开始甲所示，从该时刻开始计时，波上计时，波上A质点的振动图象如图质点的振动图象如图1212乙所示，则乙所示，则 ()【变式变式3】图图1212A这列
23、波沿这列波沿x轴正向传播轴正向传播B这列波的波速是这列波的波速是25 m/sC从该时刻起经从该时刻起经0.4 s，A质点通过的路程是质点通过的路程是16 mD从该时刻起，质点从该时刻起，质点P将比质点将比质点Q后回到平衡位置后回到平衡位置答案答案B如图如图1213为某一报告厅主席台的平面图，为某一报告厅主席台的平面图，AB是讲台，是讲台，S1、S2是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位是与讲台上话筒等高的喇叭，它们之间的相互位置和尺寸如图置和尺寸如图1213所示报告者的声音放大后经喇所示报告者的声音放大后经喇叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫为了避免啸叫，叭传回话筒再次放大时可能会产生啸叫
24、为了避免啸叫，话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个话筒最好摆放在讲台上适当的位置，在这些位置上两个喇叭传来的声音因干涉而相消已知空气中声速为喇叭传来的声音因干涉而相消已知空气中声速为340 m/s，若报告人声音的频率为，若报告人声音的频率为136 Hz，问讲台上这样的位，问讲台上这样的位置有多少个？置有多少个？考点四考点四 波特有的现象波特有的现象【典例典例4】图图1213答案答案4个个关于甲、乙、丙、丁四幅图象，下面说法正确的是关于甲、乙、丙、丁四幅图象，下面说法正确的是 ()A甲图条纹平行等距，是双缝干涉的图样甲图条纹平行等距，是双缝干涉的图样B乙图条纹间距不等，是单缝衍射的图
25、样乙图条纹间距不等，是单缝衍射的图样C丙图是肥皂膜在阳光下产生的彩色条纹，属于薄膜干涉丙图是肥皂膜在阳光下产生的彩色条纹，属于薄膜干涉D丁图的正中央是亮的，一定是光透过小孔之后产生的单丁图的正中央是亮的，一定是光透过小孔之后产生的单 孔衍射图样孔衍射图样解析解析丁图是泊松亮斑，是光照到不透明小圆板上发生的衍丁图是泊松亮斑，是光照到不透明小圆板上发生的衍射现象射现象答案答案ABC【变式变式4】频率一定的声源在空气中向着静止的接收器匀速运动以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，表示声源的速度，V表示声波的速度表示声波的速度(vV)，表示接收器表示接收器接收到的频率若接收到的频率若v增大，则增大，则 ()A增大，增大，V增大增大 B增大，增大，V不变不变C不变，不变，V增大增大 D减小，减小，V不变不变解析解析由于声波的速度由介质决定，故由于声波的速度由介质决定，故V不变据多普勒不变据多普勒效应可知，当声源靠近接收器时接收到的频率变高，效应可知，当声源靠近接收器时接收到的频率变高，增增加故加故B项正确项正确答案答案B【变式变式5】
