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1、第第3131讲机械波讲机械波基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升波的形成和传播1.机械波的形成和传播(1)产生条件:有;有,如空气、水、绳子等。(2)传播特点:传播、能量和信息;质点不;介质中各质点振动频率、振幅、起振方向等都与相同。2.机械波的分类横波和纵波。波源介质振动形式随波迁移波源3基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升3.描述机械波的物理量(1)波长:在波动中,振动相位总是的两个相邻质点间的距离。用“”表示。(2)频率f:在波动中,介质中各质点的振动频率都是相同的,都等于_的振动频率。(3)波速v、波长和频率f、周期T的关系是机械波的速度大小由决定,与机械波的频
2、率无关。相同波源f 介质4基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升4.波的图象(1)波的图象反映了在介质中的离开平衡位置的位移情况,图象的横轴表示各质点的位置,纵轴表示该时刻的位移,如图所示。(2)图象的应用:直接读取和,以及该时刻各质点的位移。确定某时刻各质点加速度的,并能比较其大小。结合波的传播方向可确定各质点的振动或由各质点的振动方向确定波的。某时刻各质点平衡各质点振幅A 波长 方向方向传播方向5基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升1.手持较长软绳端点O以周期T在竖直方向上做简谐运动,带动绳上的其他质点振动形成简谐波沿绳水平传播,如图所示。绳上有另一质点P,且O、P的
3、平衡位置间距为L。t=0时,O位于最高点,P的位移恰好为零,速度方向竖直向上,下列判断正确的是()C6基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升7基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升2.(多选)为了研究乐音的物理规律,某同学用计算机录制下优美的笛声do和sol,然后在电脑上用软件播放,分别得到如图(a)和图(b)的两个振动图象,由此可以判断()A.do和sol的周期之比约为32B.do和sol的频率之比约为32C.do和sol在空气中传播的波速之比约为32D.do和sol在空气中传播的波长之比约为32AD解析:由图象可以观察得到当do完成2个周期时,sol完成3个周期,故do
4、和sol的周期之比约为32,故A正确,B错误;因为两列波都是声波,都在空气中传播,故速度相同,故C错误;根据,分析计算得do和sol在空气中传播的波长之比为32,故D正确。8基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升1.波的传播方向与质点振动方向的互判方法9基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升2.机械波从一种介质进入另一种介质,频率不变,波速、波长都改变。机械波的波速仅由介质决定,波速在固体、液体中比在空气中大。波速的计算方法是10基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升振动图象与波的图象振动图象与波的图象比较11基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升12基
5、础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升1.图甲为一列简谐横波在某一时刻的波形,a、b两质点的横坐标分别为xa=2m和xb=6m,图乙为质点b从该时刻开始计时的振动图象。下列说法正确的是()A.该波沿+x方向传播,波速为1m/sB.质点a经过4s振动的路程为4mC.此时刻质点a的速度沿+y方向D.质点a在t=2s时速度为零D13基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升解析:由题图可知,该简谐横波波长为=8m,周期T=8s,所以波速为,该时刻开始质点b向上运动,所以该波沿-x方向传播,A错误;经过4s(半个周期)质点a振动的路程为2A=1m,B错误;此刻质点a运动方向与质点b相反,
6、沿-y方向,C错误;在t=2s时质点a在波谷处,速度为0,D正确。14基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升2.(多选)一列向右传播的简谐横波,当波传到2.0m处的P点时开始计时,该时刻波形如图所示。t=0.9s时,观测到质点P第三次到达波峰位置。下列说法正确的是()A.波速为0.5m/sB.经1.4s质点P运动的路程为70cmC.t=1.6s时,x=4.5m处的质点Q第三次到达波谷D.与该波发生干涉的另一列简谐横波的频率一定为2.5HzBCD15基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升16基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升波的图象与振动图象综合类问题求解策略:
7、“一分、一看、二找”1.分清振动图象与波的图象。只要看清横坐标即可,横坐标为x则为波的图象,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.找准波的图象对应的时刻。4.找准振动图象对应的质点。17基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升波的多解问题1.造成波多解问题的主要因素(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。(3)波形的隐含性形成多解在波的问题中,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
8、,均处于隐含状态。这样,波形就有多种情况,形成波的多解。18基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升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,)。19基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升1.(多选)一列简谐横波沿x轴传播,a、b为x轴上的两质点,平衡位置分别为x=0,x=xb(xb0)。a点的振动规律如图所示。已知波速为v=10m/s,在t=0.1s时b的位移为0.05m,则下列判断可能正确的是()A.波沿x轴正向传播,xb
9、=0.5mB.波沿x轴正向传播,xb=1.5mC.波沿x轴负向传播,xb=0.5mD.波沿x轴负向传播,xb=1.5mBC20基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升21基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升2.(多选)如图所示,一列沿x轴正方向传播的简谐横波,振幅为2cm,波速为2m/s,在波的传播方向上两质点a、b的平衡位置相距0.4m(小于一个波长),当质点a在波峰位置时,质点b在x轴下方与x轴相距1cm的位置,则()A.此波的周期可能为0.6sB.此波的周期可能为1.2sC.从此时刻起经过0.5s,b点可能在波谷位置D.从此时刻起经过0.5s,b点可能在波峰位置ACD
10、22基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升23基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升求解波的多解问题的一般步骤1.根据初、末两时刻的波形图确定传播距离与波长的关系通式。2.根据题设条件判断是唯一解还是多解。24基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升干涉、衍射、多普勒效应和惠更斯原理1.波的干涉和衍射相同尺寸干涉图样障碍物25基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升2.多普勒效应当波源与观察者互相靠近或者互相远离时,观察者接收到的会发生变化。(1)波源与观察者如果互相靠近,观察者接收到的频率;(2)波源与观察者如果互相远离,观察者接收到的频率;(3)波源和观
11、察者如果相对静止,观察者接收到的频率波源的频率。3.惠更斯原理介质中任一波面上的各点,都可以看作发射的波源,其后任意时刻,这些在波前进方向的包络面就是新的波面。波的频率增大减小等于子波子波26基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升1.利用发波水槽得到的水面波形如图甲、乙所示,则()A.图甲、乙均显示了波的干涉现象B.图甲、乙均显示了波的衍射现象C.图甲显示了波的干涉现象,图乙显示了波的衍射现象D.图甲显示了波的衍射现象,图乙显示了波的干涉现象答案解析解析关闭波绕过障碍物传播的现象叫波的衍射现象。波的干涉现象是由波的叠加产生的,干涉图象的特点是振动加强区与减弱区有规律地分布。因此题图甲
12、显示了波的衍射现象,题图乙显示了波的干涉现象,故D正确。答案解析关闭D27基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升2.(多选)如图甲所示,男同学站立不动吹口哨,一位女同学坐在秋千上来回摆动,据图乙,下列关于女同学的感受的说法正确的是()A.女同学从A向B运动过程中,她感觉哨声音调变高B.女同学从E向D运动过程中,她感觉哨声音调变高C.女同学在点C向右运动时,她感觉哨声音调不变D.女同学在点C向左运动时,她感觉哨声音调变低答案解析解析关闭女同学荡秋千的过程中,只要她有向右的速度,她都有靠近声源的趋势,根据多普勒效应,她都会感到哨声音调变高;反之,女同学向左运动时,她感到音调变低,选项A、
13、D正确,B、C错误。答案解析关闭AD28基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升3.(多选)关于惠更斯原理的理解,下列说法正确的是()A.同一波面上的各点振动情况完全相同B.同一振源的不同波面上的质点的振动情况一定不同C.球面波的波面是以波源为中心的一个个球面D.无论怎样的波,波线始终和波面垂直答案解析解析关闭根据惠更斯原理,介质中任一波面上的各点,都可以看作发射子波的波源,其后任意时刻,这些子波在波前进方向的包络面就是新的波面。同一波面上各质点振动情况完全相同,选项A正确;不同波面上质点的振动情况可能相同,选项B错误;球面波是以波源为中心的一个个球面,选项C正确;波线始终与波面垂直,
14、选项D正确。答案解析关闭ACD29基础夯实精准归纳题组突破强化提升核心剖析归纳提升在波的干涉中,振动加强点与振动减弱点的判断方法1.如果在某一时刻,在水面上的某一点是两列波的波峰与波峰(或波谷与波谷)相遇,这一点,两列波引起的振动始终是加强的,质点的振动最激烈,振动的振幅等于两列波的振幅之和。加强是指两列波分别引起的振动方向相同,加强的总是加强。2.若某点总是波峰与波谷相遇,则为振动减弱点。减弱是指两列波分别引起的振动方向相反,减弱的总是减弱。3.用实线表示波峰,用虚线表示波谷,实线与实线的交点,或者虚线与虚线的交点,为振动加强区,它们的连线都是加强区,实线与虚线的交点为振动减弱区,它们的连线都是减弱区。30
