课件人教版高考一轮复习机械振动和机械波资料包（机械波）演示文稿

第十章 机械波,引入： 实验、现象、各种形式的波：绳波、声波、 地震波、无线电波、光波、电磁波。 分类：机械波、电磁波。 机械振动在弹性媒质中的传播过程叫机械波 机械波和电磁波的一个显然的区别是机械波在传播过程中需要介质，而电磁波不需要介质.,一、波的形成和传播,知识点： 1.机械波的定义. 2.机械波的产生及其条件. 3.机械波的分类. 重点：机械波的产生. 难点：机械波的产生.,讲解要点：,1.生活中的实例： 长绸舞，五星红旗迎风飘动，绳波实验， 光盘9、10 2.观察、分析要点： 相互作用，受迫振动（f=f源），前带后，后跟前，时间延时，振动形式的传播，能量的传播，信息的传播，波形的平移，介质没有定向迁移。 光盘12 3.机械波形成条件：1、振源2.介质。 有机械波必有机械振动， 有机械振动不一定有机械波,4.横波、纵波的特点：,振动方向与传播方向的关系： 波峰、波谷，密部、疏部。 （ 动画1、动画片2） 绳波是横波，声波是纵波， 地震波即有横波又有纵波， 水波即不是横波也不是纵波。光盘11 注意： （1） 横波在波峰和波谷处质点的位移最大, 运动速度最小; （2） 纵波有密部和疏部,密部中心和疏部中心 是位移为零的点.,二、波的图象,知识点： 1.波的图象及其物理意义. 2.波的图象所反映的物理量. 3.波的传播方向和质点的振动方向的关系. 4.振动图象和波动图象的区别.,重点： （1）波的图象所反映的物理量. （2）振动图象和波动图象的区别 （3）波的传播方向和质点的振动方向的关系. 难点：波的传播方向和质点的振动方向的关系.,讲解要点：,1. 图象作法：在平面直角坐标系中，用横坐标表示介质中各个质点的平衡位置，用纵坐标表示某一时刻各个质点偏离平衡位置的位移，连接各位移矢量的末端，所得曲线就是该时刻的波的图象.,动画片3,2.图象特征：正弦或余弦曲线。,3.物理意义：某时刻各个质点的位移。（注意：双向性和重复性） 波形图的重复性是指相隔时间为整数倍周期的两个时刻的波形图是相同的. 4.由图象获取的信息：位移，振幅、 波长。（求t内的路程和位移）,5.与振动图象的区别。,注意：,虽然图象的形状一样，但是由于坐标不同，一个完整波形的长度意义不一样，一个完整的振动图象表示的是一个周期的图象，而一个完整的波动图象表示的是一个波长的波动图象.,1知道波的图象及此波的传播方向，可以画出此波上各点的振动图象。,2知道波源或某己知位置质点的振动 图象及此波的波速大小、方向，可以 画出此波各时刻的波的图象。,7.由t时刻图象画出t+t时刻的图象。（求x=vt，抓住特殊点，将波峰或波谷平移即可） 8.由t时刻图象和t+t时刻的图象求波速。 注意波速的双向性及重复性。 x=n+x t=nT+t，n=0，1，2，3,练习P25 B组（2）,图中的实线是一列正弦波在某时刻的波形曲线，色线是0.2s后它的波形曲线。试求这列波可能的传播速度。,解：由图可知=4m，t=0.2s。 当波向右传播时， x=（n+1/4） ， V= x/t = （n+1/4） / t =（20n+5）m/s，n=0.1，2，3,当波向左传播时， x=（n+3/4） ， V= x/t = （n+3/4） / t =（20n+15）m/s，n=0.1，2，3,9.波的传播方向和介质中质点的振动方向的关系.,由v判断振动方向 由振动方向判断v的方向 根据： 各质点相互作用，前带后，后跟前。,例题一: 一列波在x轴上传播，在t1=0和t2=0.005秒时的波形如图中的实线 和虚线所示。问： （1）若周期大于t2-t1，波速多大？ （2）若周期小于t2-t1，波速多大？,解：波在x轴上传播，有沿x轴正方向和反方向两种可能。 由图象可知：=8m （1） 若T（t2-t1），即波的传播时间t=0.005sT，则波的传播距离x。 由图象得； 当向右传播时， x=/4=2m，v=x/t=2/0.005=400m/s 当向左播传时， x=3/4=6m，v=x/t=6/0.005=1200m/s,（2）T（t2-t1），即波的传播时间t=0.005sT， 则波的传播距离x。 由图象得； 当向右传播时，x=（n+1/4）， v=x/t=（n+1/4）8/0.005=（4n+1）400m/s 当向左播传时，x=（n+3/4）， v=x/t=（n+3/4）8/0.005=（4n+3）400m/s,例题二： 一列振幅是4cm，频率为4Hz的简谐横波，以32cms-1的速度沿x轴的正方向传播，在某时刻，x坐标为-7cm处的介质质点正好经过平衡 位置向y轴的正方向运动，试画出此时刻波的图象（至少画出两个波长）。,解:本题要用描点法。 由题的已知条件可知： x=-7cm处质点y=0，且向y正方向运动。其后边质点将依次落后排列。 在x=1cm处质点振动情况与x=-7cm处相同。 x=9cm处质点又与它们相同，由此可以画出图象。,三、波长、频率和波速 （描述机械波的物理量）,知识点：波长、频率和波速. 重点：波速. 难点： 波的传播方向和质点的振动方向的关系.,讲解要点,一、频率（f）： 波的频率就是质点的振动频率 注意： 波不管在什么介质中传播时，所有的质点都是在做受迫振动，质点的振动频率都等于振源的振动频率，也就是说波的频率是由波源来决定的，与传播介质无关.,波长是两个相邻的、在振动过程中对平衡位置的位移总是相同的质点间的距离.对于横波来说两个相邻波峰之间或两个相邻波谷之间的距离等于波长，波长是标量 动画片5、6 波长由介质和波源共同决定。,二、波长（）：,注意： （1）波长描述波在空间的周期性，波向前传播一个波长，所需时间为一个周期。波在传播一个波长之后，波形图会出现周期性的重复过程. （2）质点在一个周期内所走过的路程不等于波长而是等于4倍的振幅. （3）对于纵波来说两个相邻的密部中央间的距离或两个相邻的疏部中央间的距离等于一个波长. （4）平衡位置间的距离为半个波长的奇数倍的质点振动方向始终相反，平衡位置间的距离为波长的整数倍的质点的振动状态完全相同.,三、波速（v）,波速描述的是波的传播的快慢即质点振动状态传播的速度 波速的数学表达式为v=x/t，其中的x为介质中质点振动状态在t时间内传播的距离，可以简单的理解x为t内波峰前进的距离. 当t=T时，x=，则有v=/T=f。,注意： (1)波的传播速度与质点振动的速度是两个不同的概念,不能混为一谈. (2)波速是由介质的性质决定的,与波的频率、质点的振幅无关，同类波在同一种均匀介质中，波速是一个定值.我们通常认为波在传播方向上是一个匀速直线运动. (3)当波从一种介质中进入另一种介质中时，波的频率不变，但是波的传播速度发生改变，波长发生改变.,四、波长、频率和波速的关系：,注意： 这个公式也适用于电磁波。,四、波的反射和折射,1.与光波的反射和折射规律类似，但光波不是机械波，而是电磁波。,反射时，、v、f均不变，折射时，f不变，、v改变。,2.波的反射现象：回声、雷声、空房间说话与普通房间说话有何不同，为什么？ 3.阅读材料：混响。联系实际。 练习三P13（2），t=2T=2s是解题的关键。,五、波的衍射,知识点： 1.波的衍射。 2.波产生明显衍射的条件。 重点：波产生明显衍射的条件。 难点：波的衍射。,讲解要点：,一、波的衍射 定义:波能绕过障碍物继续向前传播的现象叫波的衍射. 光盘（下）25 注意： （1）一切波都能发生衍射现象，反之能发生衍射现象的就一定是波. （2）波绕过障碍物后，波速、波长以及频率都不变，只有波的振幅发生改变 . （3）声波易发生衍射现象，光波不易发生衍射现象。,二、发生明显衍射现象的条件,障碍物或孔的尺寸比波长小或者跟波长差不多. 注意：一切波都能发生衍射现象而且衍射现象一直存在，只是明显不明显的问题，我们说障碍物或孔的尺寸大小不是决定衍射是否能发生的条件，而是只是发生明显衍射现象的条件. 动画片7,六、波的叠加与干涉,知识点： 1.波的叠加 2.波的干涉及干涉条件 3.干涉现象 重点：波的干涉与干涉条件 难点：波的干涉,讲解要点,一、波的叠加 两列波在空间相遇或分离时，都能保持原来各自的状态，即频率、振幅、波长、波速及振动方向不变，继续向前传播而不互相干扰 . 在两列波的重叠区域里，任何一个质点都要同时参与两个振动，其振动位移等于这两列波分别引起的位移的矢量和. 注意：波的叠加与两个小球相撞后的情形不同。,二、波的干涉,振动情况完全相同的两列波叠加，使某些区域的振动始终加强，某些区域的振动始终减弱，并且振动加强的区域和振动减弱的区域互相间隔，这种现象叫波的干涉，形成的图样叫干涉图样. 动画片9 光盘（下）25,注意： (1)振动加强点的质点所处的位置并不是我们同学所主观认为出现在这个位置的一定是一个波峰，或者一定是一个波谷.振动加强点的意思是两列波在这点引起的位移的方向是同向的，如当一列波在这引起一个波峰的话，另一列波肯定在此引起一波峰.所以此振动点就会出现很高的波峰，或很低的波谷，但是不会一直保持是波谷或波峰. (2)增强区或减弱区位置是确定的，即增强区的点始终增强；减弱区的点始终减弱 (3)干涉也是波特有的现象.,三、干涉的条件,干涉的产生条件： 两列波频率相同、振动情况相同. 注意 （1）如果两列频率不同的波叠加，得到的叠加图样是不稳定的，即加强点或减弱点的位置是不确定的,而得不到干涉图样. （2）加强区或减弱区相互隔开，加强与减弱是指能量与振幅的加强与减弱。,七、驻波（光盘13）,说明,(1)驻波的波形虽然会改变，但不向任何方向移动，这是区别于“行波”的特点，也因此得名 (2)在绷紧的弦上形成驻波时，两个端点处都是波节；在一端开口的空气柱内形成驻波时，开口端处必是波腹，封闭端 (反射面)处是波节；在两端开口的管子内形成驻波，两开口端处都是波腹,(3)驻波的两个相邻波节或波腹间的距离都是入/2。,空气柱内产生驻波时，开口处形成波腹，底面处(即发生反射处)为波节空气柱的长度满足条件 L=/4，3/4，5/4， 这就是通常称为使空气柱发生共鸣的条件,2空气柱产生驻波的条件,八、多普勒效应（光盘14）,1. 现象：声源的频率不变，观察者接收