《高考物理鲁科版选修3-4 11.2《机械波》课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理鲁科版选修3-4 11.2《机械波》课件（33页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1机械波(1)产生条件： (振源 )； (2)分类：横波；纵波(3)特点 机械波传播的是，质点只在各自的平衡位置附近振动，并不随波波不但传递，而且可以传递有机械振动有机械振动有介质有介质运动的形式运动的形式迁移迁移能量能量信息信息2描述波的物理量(1)波长：沿着波的传播方向，两个、相对平衡位置的和总是相同的质点间的距离，叫做波长，通常用表示(2)频率：介质中的质点每秒完成全振动的次数(3)波速：波在介质中传播的速度决定因素：机械波的波速大小由决定(4)关系：v .f相邻的相邻的位移位移振动方向振动方向介质介质3波的干涉(1)波的叠加：几列波相遇时能够保持各自的运动状态，继续传播，在它们重叠的区
2、域里，介质的质点同时参与这几列波引起的振动，质点的位移等于这几列波单独传播时引起的(2)波的干涉定义：振动频率和振动方向相同的两列波叠加后，振动和振动的区域互相间隔、稳定分布的现象，叫波的干涉形成的图样称为位移的矢量和位移的矢量和加强加强减弱减弱干涉图样干涉图样产生干涉的必要条件是两列波的必须相同4波的衍射(1)定义：波绕过或通过孔隙继续传播的现象，叫做波的衍射(2)发生明显衍射的条件：任何波遇到任何障碍物都能发生衍射，衍射总是存在的，发生明显衍射的条件是：只有缝、孔的宽度或障碍物的尺寸跟或时，才能观察到明显的衍射现象频率频率障碍物障碍物波长差不多波长差不多比波比波长小长小考点一机械波的传播和
3、波的图象1物理意义波动图象描述的是介质中各质点在某一时刻位移的情况2振动图象与波动图象的比较振动图象振动图象波动图象波动图象研究对象研究对象一个振动质点一个振动质点沿波传播方向上的所有沿波传播方向上的所有质点质点研究内容研究内容一个质点位移随时间一个质点位移随时间变化规律变化规律某时刻所有质点的空某时刻所有质点的空间分布规律间分布规律图象图象振动图象振动图象波动图象波动图象图象信息图象信息(1)质点振动周期质点振动周期(2)质点振幅质点振幅(3)各时刻质点位移、各时刻质点位移、速度、加速度速度、加速度(包括大包括大小、方向小、方向)(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
4、位移的位移(3)任意一质点在该任意一质点在该时刻加速度方向时刻加速度方向图象变化图象变化随时间推移图象延续，随时间推移图象延续，但已有形状不变但已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播方向平移一完整曲一完整曲线占横坐线占横坐标距离标距离表示一个周期表示一个周期表示一个波长表示一个波长3.由t时刻波形图画(tt)时刻的波形图(1)平移法：先算出经t时间波传播的距离svt，再把波形沿波的传播方向平移s.当s，即sns时，可采取去整(n)留零(s)的方法，只需平移s即可(2)特殊点法：在t时刻波形图中找几个特殊质点，即处于平衡位置及波峰、波谷的质点找到它们经t后的位置，然后按
5、正弦规律画出(tt)时刻波形4波的传播方向与质点振动方向的互判方法(1)根据波的传播特性判断由传播方向判定质点振动方向：确定该质点前边相邻的一质点，根据这一质点此时的位置，确定要判定质点的振动方向由质点的振动方向判定波的传播方向：由某质点的振动方向确定哪边是它前边的点，从而确定波的传播方向(2)“上下坡”法：沿波的传播方向看，上坡的点向下振动，下坡的点向上振动由某一质点的振动方向，也可确定该段是上坡或下坡即“上坡下，下坡上”【案例1】（2011海南高考）一列简谐横波在t=0时的波形图如图所示.介质中x=2 m处的质点P沿y轴方向做简谐运动的表达式为y=10 sin5t cm.关于这列简谐波，下
6、列说法正确的是_.A.周期为4.0 sB.振幅为20 cmC.传播方向沿x轴正向D.传播速度为10 m/s【解析】由y=10 sin5t cm可知振幅A=10 cm，角速度=5,则振动周期也即波的周期T=2=0.4 s,A、B皆错误.仍从上式可知t=0时质点P经过平衡位置，下一时刻向y轴正方向振动，结合该时刻波形图可知波沿x轴正方向传播，波长=4 m，则波速v=/T=10 m/s，C、D正确.【答案】C、D【即时巩固1】(2010浙江理综)在O点有一波源，t0时刻开始向上振动，形成向右传播的一列横波t14 s时，距离O点为3 m的A点第一次达到波峰；t27 s时，距离O点为4 m的B点第一次达
7、到波谷则以下说法正确的是()A该横波的波长为2 mB该横波的周期为4 sC该横波的波速为1 m/sD距离O点为5 m的质点第一次开始向上振动的时刻为6 s末【答案答案】B、C考点二简谐波中常见多解问题波动问题一般具有多解性，即题目有多个答案或系列解，出现多解的原因主要有以下几个方面：1波的空间周期性沿波的传播方向相距波长整数倍的各质点振动情况完全相同，因此在同一波形图上，某一振动状态(位移、速度等)会不断地重复出现，这就是波的空间周期性2波动的周期性经过周期整数倍的时间，各质点的振动情况(位移、速度、加速度等)与它在t时刻的振动情况完全相同另外，在波的传播方向上，相距波长整数倍的质点，振动情况
8、也相同，因此必导致波的传播距离、时间、速度等物理量多值3波传播的双向性在一维的条件下，机械波既可以向x轴正方向传播，又可以向x轴负方向传播导致多解【案例2】（2011山东理综）如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t1=0时的波形图，此时P质点向y轴负方向运动，虚线为t2=0.01 s时的波形图.已知周期T0.01 s.（1）波沿x轴_（填“正”或“负”）方向传播.（2）求波速.【解解析析】（1）根根据据“下下坡坡上上”判断，向判断，向x轴正方向传播轴正方向传播.（2）由题意知，）由题意知，=8 m.t2-t1=T/8,v=/T.联立联立式，代入数据解得式，代入数据解得v=100 m/s.【
9、答案答案】（1）正）正 （2）100 m/s【即时巩固2】(2010福建理综)一列简谐横波在t0时刻的波形如图中的实线所示，t0.02 s时刻的波形如图中虚线所示若该波的周期T大于0.02 s，则该波的传播速度可能是()A2 m/sB3 m/s C4 m/s D5 m/s【答案答案】B考点三波的干涉与波的衍射的比较内容内容衍射和干涉衍射和干涉定义定义现象现象可观察到现象可观察到现象的条件的条件相同相同点点波的衍射波的衍射波可以绕过障碍波可以绕过障碍物继续传播的现象物继续传播的现象波能偏离直波能偏离直线而传到直线线而传到直线传播以外的空传播以外的空间间缝、孔或障缝、孔或障碍物的尺寸跟碍物的尺寸跟
10、波长相差不多波长相差不多或者小于波长或者小于波长干涉干涉和衍和衍射是射是波特波特有的有的现象现象波的干涉波的干涉频率相同的两列频率相同的两列波叠加，使某些区波叠加，使某些区域的振动加强，某域的振动加强，某些区域的振动减弱，些区域的振动减弱，而且加强和减弱的而且加强和减弱的区域相间分布的现区域相间分布的现象象出现振动强出现振动强弱相间的区域弱相间的区域某些区域总某些区域总是加强，某些是加强，某些区域总是减弱区域总是减弱两列波的频两列波的频率相同率相同【技巧提示】干涉和衍射是波两个特有的现象，只要是波，一定情况下都能发生干涉和衍射；若某种现象里出现了干涉或衍射现象，这一定是波的行为但发生干涉和衍射
11、的条件各不相同，应注意区分【案例3】如图表示两列相干水波的叠加情况，图中的实线表示波峰，虚线表示波谷设两列波的振幅均为5 cm，且图示的范围内振幅不变，波速和波长分别为1 m/s和0.5 m，C点是BE连线的中点，下列说法错误的是()AC、E两点都保持静止不动B图示时刻A、B两点的竖直高度差为20 cmC图示时刻C点正处一平衡位置且向水面上运动D从图示的时刻起经0.25 s，B点通过的路程为20 cm【解析】由波的干涉知识可知图中加强区是质点A、B、E的连线处，减弱区是过D、F的连线处和过P、Q的连线处显然，C、E两点是振动的加强点，不可能保持静止，A选项错误A、B在图示的时刻，A在波峰，B在
12、波谷，它们振动是加强的，振幅均为两列波的振幅之和，均为10 cm，此时的高度差为20 cm，B选项正确A、B、C、E均在振动加强处，且在同一条直线上，由右图可知波是由E处向A处传播，在图示时刻这些质点的波形图如图所示，由图可知C点向水面(上方表示水面)运动，C选项正确 【答案】A【技巧点拨】关于波的干涉，要正确理解稳定的干涉图样是表示加强区和减弱区的相对稳定，但是加强区和减弱区还是在做振动，发生变化的是振幅增大和减小的区别，而且波形图沿着波的传播方向在推进【即时巩固3】（2011上海高考）两波源S1、S2在水槽中形成的波形如图所示，其中实线表示波峰，虚线表示波谷，则（ ）A.在两波相遇的区域中
13、会产生干涉B.在两波相遇的区域中不会产生干涉C.a点的振动始终加强D.a点的振动始终减弱 【解解析析】由由图图知知，两两列列波波的的波波长长不不相相等等，不不满满足足波波的的干干涉涉条条件件，故故B正正确确，A、C、D错误错误.【答案答案】B【案例4】(2010上海高考)利用发波水槽得到的水面波形如图a、b所示，则()A图a、b均显示了波的干涉现象B图a、b均显示了波的衍射现象C图a显示了波的干涉现象，图b显示了波的衍射现象D图a显示了波的衍射现象，图b显示了波的干涉现象【解析】图a中可以看出只有一条狭缝，穿过水波发生明显的衍射；图b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
14、故D项正确【答案】D【即时巩固4】如图所示，S是波源，M、N是两块挡板，其中M板固定，N板可以左右移动，两板中间有一狭缝，此时A点没有明显振动为了使A点能发生明显的振动，可采取的方法是()增大波源的振动频率减小波源的振动频率将N板向右平移一些将N板向左平移一些ABCD【解析】由题意可知，A点处于挡板M后面的“阴影区”内要使之有明显的振动，需使波发生明显的衍射，关键在于孔缝的尺寸要跟波长相差不多，或者比波长更小因此，为使A点明显振动有两条途径：其一，若保持狭缝宽度不变，可减小波的频率以增大波长，当波长大于缝的宽度时，由于衍射而使A点明显振动；其二，若波源振动频率不变，可将N板向左平移，使缝的宽度减小，当缝宽小于波长时，波发生明显衍射，也可使A点明显地振动【答案】C同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全
